发酵工程韦革宏杨祥第5章1-2节.ppt

图5-3 温度与热死速率常数的关系 由图可见，温度对微生物细胞的影响要大于对一般营养物质，这种关系可以用Q10表示，Q10即温度每升高10ΟC的速度比，一般化学反应仅1.5～2，而微生物热死反应为5～10。 表5-5 120℃时几种细菌的 k 值 (s-1) 如硬脂嗜热芽孢杆菌1518,104℃时值为0.0342min-1, 121℃时值为0.77min-1, 131℃时值为15min-1。 表5-6 培养基的pH与灭菌时间的关系 水分/% 50 25 18 6 0 凝固温度/℃ 56 74～78 80～92 145 160～170 表5-7　卵蛋白凝固时水分与温度的关系 表5-8　芽孢数目与灭菌时间的关系 蒸汽压力/atm 罐内实际温度/℃ 未排除空气 排除1/3空气 排除1/2空气 排除2/3空气 完全排除空气 0.3 72 90 94 100 109 0.7 90 100 105 109 115 1.0 100 109 112 115 121 1.3 109 115 118 121 126 1.5 115 121 124 126 130 表5-9　空气排除程度与温度的关系 图5-8 水蒸气温度压力表 内行为Mpa，外行为温度 (100℃开始)。压力由弹簧元件检测，温度由饱和水蒸气温度压力关系换算而来。 表5-10　实验室不同容量液体的灭菌时间 二、培养基的灭菌 灭菌对象体积 不论在实验室还是在生产车间，灭菌体积越大，灭菌时间越长。 其他 如上磅下磅速度，发酵罐内部构造(实消)，搅拌的力度等都会对培养基灭菌效果产生一定的影响。 二、培养基的灭菌 （三）培养基灭菌时间的计算 分批灭菌 简化：不计升温与降温阶段所杀灭的菌数，实际时间较计算值略短。可以由式(5-2)求得。 例5-1 某发酵罐内装培养基40m3，在121℃下进行分批灭菌。设每毫升培养基中含耐热芽孢杆菌为2×105个，121℃时的灭菌速度常数 (5-2) 二、培养基的灭菌 为1.8 min-1。求理论灭菌时间（即灭菌失败机率为0.001时所需要的灭菌时间）。 解：N0=40×106×2×105=8×1012个 Nt=0.001个 k= 1.8 min-1 灭菌时间： 若考虑升温阶段(一般100℃以上)的杀菌贡献，则关键是估算出在这一阶段的平均热死速率常数km，就可根据这段时间tp计算出实际初始菌 二、培养基的灭菌 量Np，进而求出实际所需保温时间t。在这里由于现在普遍采用迅速降温的措施，时间短，所以在计算时一般不考虑降温的杀菌贡献。 若以芽孢为标准，则在计算热死速率常数k的式(5-4)中一般系数A可取1.34×1036s-1，△E可以取2.844×105 J/mol，则该式化为式 (5-5)。 (5-4) (5-5) 二、培养基的灭菌 利用式 (5-5)可求得不同灭菌温度下的速度常数，再以图解积分法求出温度效应总和，即可求出km： 则升温阶段结束时，培养基中残留菌数Np可从下式求得： (5-6) (5-7) 二、培养基的灭菌 则保温所需时间为： 利用式 (5-8)就可以计算考虑升温阶段的情况下的实际保温时间。 例5-2 在例5-1中，灭菌过程的升温阶段，培养基从100℃上升至121℃，共需15min，若升温阶段按3℃的梯度近似计算，求升温阶段结束时,培养基中的芽孢数和保温所需的时间。 (5-8) 二、培养基的灭菌 解：T1=373K T2=394K 由式 (5-5)可以分别求得各个温度梯度下的热死速率常数： 再由图解积分法 (梯形法)求得升温阶段总效应： =(k1△T+k2△T+…k7△T)+ (k2△T+k3△T +…k8△T)/2 ≈0.127 K/s T/K 373 376 379 382 385 388 391 394 /s-1 2.09×10-4 4.35×10-4 8.94×10-4 1.81×10-3 3.64×10-3 7.24×10-3 1.42×10-2 2.77×10-2 k·△T 6.27×10-4 13.05×10-4 26.82×10-4 5.43×10-3 10.92×10-3 21.72×10-3 4.26×10-2 8.31×10-2 二、培养基的灭菌 则升温阶段平均热死速率常数km为： 则升温阶段结束芽孢数Np为： 则保温时间t为： (s-1) (个) 二、培养基的灭菌 由此可见，考虑升温阶段的灭菌作用后，保温时间比不考虑的减少了14.9%。所以发酵罐体