教学PPT培养基准备及培养基的灭菌设备汇总.ppt

2、培养基准备及培养基的灭菌设备 培养基的灭菌 灭菌：利用物理或化学方法杀灭或除去物料及设备中一切有生命物质的过程。 发酵工业需纯种培养，若在培养过程中污染杂菌，则会导致： ①基质或产物因杂菌的消耗而损失，造成生产能力的下降； ②产物的提取或分离困难，造成收率降低或使产品的质量下降； ③改变反应介质的pH，使生物反应发生变化； ④分解产物，使生产过程失败； ⑤发生噬菌体污染，使生产过程失败。 对大部分微生物的培养，均需严格的灭菌。 灭菌方法 常用的灭菌方法有： （1）化学试剂灭菌：常用试剂有甲醛、氯、高锰酸钾、环氧乙烷等； （2）射线灭菌：x-射线、 β-射线、紫外线； （3）干热灭菌； （4）湿热灭菌； （5）过滤除菌 对于液体培养基，我国仍采用蒸汽加热灭菌的较多。 （一）实罐灭菌的计算 又称：间歇灭菌、分批灭菌、实消 将培养基置于发酵罐中用蒸汽加热，达到预定灭菌温度后，维持一定时间，再冷却到发酵温度，然后接种发酵，又称分批灭菌。 1．实罐灭菌前的准备 为了保证灭菌的成功，在实罐灭菌前，除培养基配制要注意溶解均一，不要含有结块、结团物或异物外，检查发酵罐的严密性尤为重要，特别要检查与发酵罐直接相连的阀门的严密性。 2．实罐灭菌操作过程 根据实罐灭菌过程，用表压0.3～0.4MPa的饱和蒸汽把培养基先加热升温到灭菌温度，保温维持一段时间，再冷却降温到发酵温度。 实罐灭菌操作过程 实罐灭菌过程中要牢记： 凡是与培养基接触的管道都要进蒸汽， 凡是不与培养基接触的管道都要排汽。 实罐灭菌的质量优劣判别标准 培养基灭菌后达到无菌要求； 营养成分破坏少； 灭菌后培养基体积与计料体积相符； 泡沫要少。 在高温灭菌时糖类物质容易被破坏且易和有机氮源相结合，并产生氨基糖，而对微生物会产生一定的毒性，严重时将会抑制微生物的生长发育，破坏整个发酵代谢过程。 3．培养基实罐灭菌时间的计算 在工业化发酵生产中通常不考虑培养基由室温升至121℃和由121℃冷却到发酵培养温度这两个阶段的灭菌效应，只是把保温维持阶段看作是培养基实罐灭菌的时间。 培养基实罐灭菌时间的计算 培养基实罐灭菌时间的计算 发酵罐体积在40m3以下，可以不考虑加热升温阶段的灭菌效应，这样可以避免复杂的变温灭菌过程的计算。 在灭菌操作时不要人为地再延长灭菌时间作为安全系数，这样会导致培养基营养成分破坏过大。 若考虑加热升温阶段的灭菌效应 升温阶段 培养基实罐灭菌过程的热量计算 培养基实罐灭菌过程的热量计算 升温阶段间接加热 培养基实罐灭菌过程的热量计算 升温阶段 培养基实罐灭菌过程的热量计算 升温阶段直接加热 培养基实罐灭菌过程的热量计算 保温阶段 培养基实罐灭菌过程的热量计算 保温阶段 培养基实罐灭菌过程的热量计算 冷却阶段 冷却水流量的计算 冷却时间的计算 冷却时间的计算 （二）连续灭菌的设备及计算 将配制好的培养基在向发酵罐等培养装置输送的同时进行加热、保温和冷却而进行灭菌。 工厂里也称连消。 连续灭菌流程的优点 （1）提高产量，设备利用率高。 （2）与分批灭菌比较，培养液受热时间短，培养基中营养成分破坏较少。 （3）产品质量较易控制；蒸汽负荷均衡，操作方便。 （4）降低了劳动强度，适用于自动控制。 连续灭菌系统设备 培养基连续灭菌系统设备由配料罐（池）、送料泵、预热罐、连消泵、加热器、维持罐和冷却器7个关键设备组成 连续灭菌系统设备流程 连续灭菌系统设备 1、配料罐： 用于培养基的配制 2、预热罐：定容和预热 预热目的：使培养基在后续的加热过程中能快速升温到指定的灭菌温度，同时避免过多的蒸馏水进入培养基，减少震动和噪声。 3.连消泵 输送培养基的泵一般可采用离心泵、旋涡泵、往复泵等。 连续灭菌系统要求流量稳定，故目前比较理想的连消泵是螺条泵。 4、加热器 目的：使培养基在较短的时间（20－30s）快速升温。 目前加热器使用得最广泛的加热器有塔式加热器和喷射式加热器。 塔式加热器 塔式加热器的设计 a．加热蒸汽的用量： b．塔式加热器蒸汽导入管径 c.加热塔塔身内径 d．加热塔有效塔高 H=ωmτ=0.1τ e．蒸汽导入管上的开孔与小孔数 蒸汽导入管的小孔与管壁的夹角呈45o，小孔直径可取5～8mm。 小孔总面积=蒸汽导入管截面积的80％～100％ （2）喷射式加热器 喷射式加热器的特点是蒸汽和物料密切混合、加热在瞬间内完成。 喷射式加热器 喷射式加热器的计算设计 喷射式加热器设计中，喷嘴的设计是关键。 根据物料流量计算出喷嘴直径后，按比例确定其他各部尺寸。 喷嘴直径太小会引起堵塞，一般应大于10mm。 延长混合段的长度有利于蒸汽与物料的混合。 喷射式加热器的计算设计 a．加热塔内物料流