培养基、常用器皿灭菌方法

• 操作繁杂
–物料焦化结垢经常发生，要时常检查清理
–培养基中不含有固体颗粒或泡沫较少 时适用
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培养基连续灭菌流程
• 系统：加热（连消塔/喷射加热器）、维持（维持 罐/维持管）与冷却（喷淋/薄板换热）三部分
– 与淀粉质原料的糖化流程的功能分工很像
• 操作过程：
– 先用蒸汽对整个工艺流程中的有关设备进行消毒，然 后，将底物或培养基连续通过设备进行消毒
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保温阶段的蒸汽耗量
在保温阶段，活蒸汽仍不断通入发酵罐，由发酵罐顶若 干出口排出
此段蒸汽耗量可估算为：
直接加热的蒸汽耗量的30-50%
✓40m3以上的罐，取30%， 40m3以下的罐，取50%
✓如，一个10m3的罐，升温时直接加热用蒸汽1.6吨， 则保温时用约0.5-0.8吨。
待罐压低于过滤器压力时，通入无菌空气，开搅拌， 降温至培养温度。
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实罐灭菌
• 灭菌升温 分两个时期
–蒸汽间接加热到70-95℃左右，再直接加热至121 ℃
• 工厂设计时，对升温阶段，主要计算：
–间接、直接加热阶段的 加热所需时间 –间接、直接加热阶段的 蒸汽耗量（二者公式相同，结
----记得做好劳动保护，比如口罩、眼罩、手 套等。
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灭菌的实际操作
（一）空罐灭菌
也称空消。无论是种子罐、发酵罐、还是 补料罐、消泡罐，当物料未进罐前对罐 进行的预先灭菌
空罐罐灭菌要求温度较高，灭菌时间较 长
通常空罐灭菌大都控制在 127-133 ℃ （压力 0.15-0.2MPa），灭菌时间 30 60 min。
– 停留时间，相当于间歇灭菌的121度保温的时间的功能
– 但不能用对数残留定律简单计算，实际中，返混的因素 要考虑。
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维持罐 使用最广泛 要求返混要小，故高径比取为 2.0-2.5，外壁有保温层
物料在其中的停留时间＝计算得 到的理论灭菌时间×（3至5倍）
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实罐灭菌（间歇灭菌）
操作： 进料完毕，开搅拌以防料液沉淀 开夹套蒸气阀，使料液预热升温至70-95℃,关搅拌
关闭夹套蒸气阀门，开空气、出料、取样三个阀门进 蒸气，开排汽阀，包括小辫子（进料管、补料管、接种 管）和排汽管。
升温至121 ℃，保温30min（实际上要计算确定） 保温结束，关过滤器排气阀、进汽阀，关夹套下水道 阀，开冷却水进水阀。
漂白粉：
10%，环境、车间下水道、地沟等污染源消毒
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发酵罐甲醛消毒
----首先将发酵罐彻底清洁干净，加入发酵罐 容积1/10000的甲醛溶液，将罐温升至85度 并保温30分钟。
----保温结束后，排冷凝水，加入发酵罐容积 90%的水，将罐温升至120度保温20～30分 钟，保温结束待罐温下降后将水排走，最 后再用水清洁罐内壁及各部件。
果相加即是升温时的蒸汽总耗量）
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✓在实际灭菌中，在升温阶段就有部分杂菌被杀死，特别 是加热到100℃以后，此作用更明显，因此所需保温灭菌 时间比计算结果要小。
✓一般认为，灭菌时间可减少10%左右
但小罐（ 40m3以下）实际生产中不考虑，保险一些 大罐的升温时间长，为减少培养基营养损失，应考虑此影响 （计算方法有兴趣的同学可参考陈国豪的生物工程设备一书）
管长或维持罐容积、连消塔参数
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加热设备
之一：连消塔
连消塔用内外两根管子套合组成，内 管开有45°向下倾斜的小孔。
培养基由塔底进入，在塔内环隙中流 动，从塔上部流出。
要求在20－30s或更短的时间内将料 液加热至130－140℃。
生产中一般用0.5－0.8Mpa的活蒸汽 与预热后的料液直接接触加热
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（三）培养基连续灭菌流程
糖液
料
消泡剂 连
维
液
消持
罐
塔罐
连消泵
去发酵
水
喷淋冷却器
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连消步骤
• 培养基在配制罐中预热到60-70℃ • 连消泵连续打入加热设备内，要求在20-30s
或更短的时间内将培养基加热到130-140℃ • 进入维持设备，保温一定时间。 • 进入冷却设备，冷却至发酵温度 • 要计算的常有：蒸汽用量、维持时间、维持
液体培养基的灭菌
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概述
• 发酵过程中灭菌的方法：
化学物质灭菌、干热灭菌、湿热灭菌、
石炭酸 辐（苯射酚灭）：菌、2过%~滤5%介，器质械除、环菌境的喷雾消毒
来苏尔：
2%，皮肤消毒
新洁尔灭 （苯扎溴铵 ）：0.25%，无菌室喷雾消毒，皮肤器械表面消毒
甲醛：
气体挥发杀菌，处理 染菌罐、厂房定期消毒
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维持管
• 比维持罐更减少了返混
• 为保证平推流状态，培养基流速约0.25-0.6m/s
– 则可根据设计要求的培养基体积流量，计算得到管径
培养基的线速度×物料停留时间=管长
故，物料的停留时间 计算，是管长计算的关键
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薄板换热器连续灭菌流程
灭菌后培养液
蒸汽
维持段
冷却水 生培养液
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薄板换热器与连消塔结合连续灭菌流程
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发酵罐甲醛消毒
----首先将发酵罐彻底清洁干净，加入发酵罐 容积1/10000的甲醛溶液，将罐温升至85度 并保Baidu Nhomakorabea30分钟。
----保温结束后，排冷凝水，加入发酵罐容积 90%的水，将罐温升至120度保温20～30分 钟，保温结束待罐温下降后将水排走，最 后再用水清洁罐内壁及各部件。
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（三）培养基连续灭菌流程
• 培养基连续灭菌的优点
– 高温瞬时灭菌，物料受热时间短，营养成分破坏少； – 总的灭菌时间较实罐灭菌大为减少 – 蒸汽负荷均衡，可避免用气高峰，锅炉利用率高。
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培养基连续灭菌的缺点
• 涉及设备多，能耗大
–对总蒸汽压力要求高
塔有效高度为2-3m。
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加热设备 加热器
之二：喷射式
✓左图为一种改进的连消塔 ，功能已经接近喷射式加热 器
✓右图为喷射式加热器，结 构已经在淀粉质原料的蒸煮 糖化设备中讲到。
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维持设备
• 维持罐和维持管两类，其设计关键，在于 物料在其中的停留时间的确定。