2、消毒：用物理或化学方法杀死空气、容器内外 及环境中的微生物，一般只能杀死营养 细胞。
第4章灭菌与空气净化
3、除菌：用过滤的方法除去空气或液体中的 微生物及其孢子。
二、常用的无菌技术和方法
1、干热灭菌法 2、湿热灭菌法 3、射线灭菌法 4、化学药剂灭菌法 5、过滤除菌法
第4章灭菌与空气净化
4.2发酵培养基及设备管道灭菌
第一次作业
1、什么是发酵？什么是发酵工程？ 2、简述典型好气性发酵的一般工艺流程 3、菌种选育的目的是什么？具体有哪些方
4、菌种保藏的原理是什么？有哪些方法？ 5、设计一个从自然界分离筛选产高温淀粉酶
菌种的实验方案，详细说明主要步骤。
第4章灭菌与空气净化
第二次作业
1、工业发酵常用的碳源有哪些？常用的糖类 有哪些？
油脂，糖类及一定浓度的蛋白质可增 加微生物的耐热性，另一些物质，如高浓 度的盐类，色素等可削弱其耐热性。
第4章灭菌与空气净化
（2）pH值
培养基pH为6.0～8.0时，微生物耐热 性好，pH＜6.0时氢离子容易渗入微生物细 胞内，从而改变细胞的生理反应促使其死 亡，所以培养基的pH值越低，灭菌所需时 间越短。
（3）培养基的物理状态
颗粒小灭菌容易，颗粒大灭菌难。当 培养基中有直径大于1mm的颗粒物则明显 影响灭菌效果，蒸汽很难渗透到颗粒内部， 称为“灭菌不透”，应过滤除去。
第4章灭菌与空气净化
（4）泡沫 泡沫中的空气形成隔热层，使传热困难，
热难穿透过去杀灭微生物。 （5）微生物细胞的含水量
含水越多，微生物越易死亡（蛋白质易 变性） （6）微生物细胞的菌龄 菌龄越老则越不易死亡（蛋白质不易 变性） （7）空气排除情况 空气排出越彻第4底章灭菌，与空微气净化生物越易死亡
第4章灭菌与空气净化
连续灭菌与分批灭菌的比较
（1）连续灭菌的优缺点
优点 ✓保留较多的营养质量 ✓容易放大 ✓较易自动控制； ✓缩短灭菌周期； ✓发酵罐利用率高； ✓蒸汽负荷均匀。
ห้องสมุดไป่ตู้缺点
设备比较复杂，投 资较大，染菌几率 大，对蒸汽要求高， 不适用大量固体物 质的灭菌。
✓在某些情况下，可使
发酵罐的腐蚀减少；
相对抵抗力 1
3 000 000 2～10 1～5
二、微生物的热死规律——对数残留定律
实验证明，微生物营养细胞的均相热死灭 动力学符合化学反应的一级反应动力学，即：
d d N tkN
第4章灭菌与空气净化
1
N：任一时刻的活菌数（个） t：灭菌时间（min） K：比热死速率常数（min-1）
取边界条件t0=0，N=N0，对（1）积分得
2、常用的无机氮源和有机氮源有哪些？各类 氮源在发酵培养基中有什么作用？
3、种子扩大培养的一般流程是怎样的？ 4、影响种子质量的因数有哪些？
第4章灭菌与空气净化
第四章 发酵工业的无菌技术
4.1 发酵工业的无菌技术
一、几个概念
1、灭菌：用物理或化学方法杀死或除去物料 或 设备中所有微生物，包括营养细胞、细 菌芽孢和孢子。
在发酵罐中进行实罐灭菌，是典型的 分批灭菌。全过程包括升温、保温、降温 三个过程。
第4章灭菌与空气净化
（2）连续灭菌 也称连消，指培养基在向发酵罐输
送的同时，在罐外经过一套灭菌设备连续 的加热灭菌，冷却后送入空消后的发酵罐 的灭菌法。
连续灭菌的流程有3种：
第4章灭菌与空气净化
（a）喷射加热连续灭菌流程
ln N N 0 K t 2
第4章灭菌与空气净化
4.2.2 培养基灭菌温度和时间的选择 高温短时灭菌
4.2.3 培养基的灭菌方法 （1）分批灭菌
也称实消、实罐灭菌、间歇灭菌，是指 将配制好的培养基输入发酵罐内，直接通 入蒸汽将培养基和所用设备一起进行灭菌 的操作过程 。
第4章灭菌与空气净化
第4章灭菌与空气净化
第4章灭菌与空气净化
（2）分批灭菌的优缺点
优点 ✓ 设备投资较少 ✓ 染菌的危险性较小 ✓ 人工操作较方便 ✓ 对培养基中固体物质含
量较多时更为适宜
缺点
灭菌过程中蒸汽
用量变化大，造成 锅炉负荷波动大， 一般只限于中小型 发酵装置。
第4章灭菌与空气净化
4.2.4 设备和管道的灭菌
1、种子罐、发酵罐、计量罐、补料罐等的
第4章灭菌与空气净化
（b）喷淋冷却连续灭菌流程
第4章灭菌与空气净化
（c）薄板换热器连续灭菌流程
第4章灭菌与空气净化
（3）固体培养基灭菌
固体培养基也和液体培养基一样，要先 蒸煮灭菌，但固体培养基呈粒状、片状或粉 状，流动性差不易翻动，吸水加热容易成团， 冷却困难。针对这些特点设计的转鼓式灭菌 机常用于酒厂、酱油厂。该设备能承受一定 压力，装料后旋紧进出口盖，就如同密封容 器。转鼓以0.5～1r/min徐徐转动，培养基得 到翻动，蒸汽沿轴心通入加热培养基，达到 一定温度后进行保温灭菌。灭菌完毕用真空 泵沿空心轴抽真空，转鼓内压力降低，培养 基冷却。
4.2.6 灭菌时间的计算
（1）分批灭菌时间的计算 【例4-1】 有一发酵罐内装40m3培养基，在
121℃进行实罐灭菌。原污染程度为每1mL 有2×105个耐热细菌芽孢，121℃时灭菌速 率常数为1.8min－1。求灭菌失败机率为 0.001时所需的灭菌时间。
第4章灭菌与空气净化
有一发酵罐，内装80 m3培养基，在 121℃温度下进行实罐灭菌。设每毫升培养 基中含有耐热菌的芽孢数为1.25×107个， 大肠杆菌为5×107个，霉菌为2.5×107 个 121℃时灭菌速率常数为0.0287s－1。试求 灭菌失败几率为0.001时所需的灭菌时间。
空罐灭菌及管道灭菌 2、空气总过滤器和分过滤器灭菌 3、种子培养基实罐灭菌 4、发酵培养基实罐灭菌 5、发酵培养基连续灭菌 6、补料实罐灭菌
第4章灭菌与空气净化
4.2.5 影响培养基灭菌的其他因素
影响培养基灭菌除了所污染杂菌的种类、 数量、灭菌时间和温度外，培养基成分、 pH值、培养基中颗粒、泡沫等对培养基灭 菌也有影响。 （1）培养基成分
4.2.1湿热灭菌原理
一、微生物的热阻 1、致死温度：杀死微生物的极限温度 2、致死时间：在致死温度时，杀死全部微
生物所需的时间 3、热阻：指微生物在某一特定条件（温度
和加热方式）下的致死时间
第4章灭菌与空气净化
表4-3 几种微生物对湿热的相对抵抗力
微生物名称 大肠杆菌 细菌芽孢 霉菌孢子 病 毒