培養(yǎng)基滅菌空氣滅菌

1、培養(yǎng)基滅菌培養(yǎng)基滅菌 空氣除菌空氣除菌第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基滅菌培養(yǎng)基滅菌n滅菌的概念滅菌的概念n滅菌的方法滅菌的方法n濕熱滅菌的原理濕熱滅菌的原理n分批滅菌設(shè)計(jì)分批滅菌設(shè)計(jì)n連續(xù)滅菌設(shè)計(jì)連續(xù)滅菌設(shè)計(jì)n微生物的熱死動(dòng)力學(xué)微生物的熱死動(dòng)力學(xué)滅菌的概念滅菌的概念 消毒（消毒（disinfection）與滅菌（）與滅菌（sterilization）的區(qū)別？的區(qū)別？殺滅所有殺滅所有微生物微生物殺滅病源殺滅病源微生物微生物滅菌的概念滅菌的概念n消毒消毒是指用物理或化學(xué)方法殺死物料、容器、器是指用物理或化學(xué)方法殺死物料、容器、器具內(nèi)外的病原微生物。一般只能殺死營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞而具內(nèi)外的病原微生物。一般只能殺死營(yíng)養(yǎng)細(xì)

2、胞而不能殺死細(xì)菌芽孢。不能殺死細(xì)菌芽孢。n例如，例如，巴氏消毒法巴氏消毒法，是將物料加熱至，是將物料加熱至60維持維持30min，以殺死不耐高溫的微生物營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞。，以殺死不耐高溫的微生物營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞。n滅菌滅菌是是用物理或化學(xué)方法殺死或除去環(huán)境中所有用物理或化學(xué)方法殺死或除去環(huán)境中所有微生物，包括營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)菌芽孢和孢子。微生物，包括營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)菌芽孢和孢子。n消毒不一定能達(dá)到滅菌要求，而滅菌則可達(dá)到消消毒不一定能達(dá)到滅菌要求，而滅菌則可達(dá)到消毒的目的。毒的目的。高溫瞬間巴氏消毒法的操作流程圖高溫瞬間巴氏消毒法的操作流程圖法國(guó)微生物學(xué)家、化學(xué)家、近法國(guó)微生物學(xué)家、化學(xué)家、近代微生物學(xué)的奠基人。代微

3、生物學(xué)的奠基人。滅菌的概念滅菌的概念防腐就是利用某種理化因素完全抑制霉腐微生物防腐就是利用某種理化因素完全抑制霉腐微生物的生長(zhǎng)繁殖，從而達(dá)到防止食品等發(fā)生霉腐的措施。的生長(zhǎng)繁殖，從而達(dá)到防止食品等發(fā)生霉腐的措施。 （1）低溫）低溫 （4）高滲）高滲 （2）缺氧）缺氧 （5）高酸度）高酸度 （3）干燥）干燥 （6）防腐劑）防腐劑防腐（防腐（antisepsis）滅菌的方法滅菌的方法n化學(xué)藥物滅菌化學(xué)藥物滅菌 n射線滅菌射線滅菌n空氣的過(guò)濾除菌空氣的過(guò)濾除菌n加熱滅菌加熱滅菌化學(xué)滅菌法化學(xué)滅菌法n甲醛、乙醇或新潔爾滅、高錳酸鉀等甲醛、乙醇或新潔爾滅、高錳酸鉀等 n適用范圍：環(huán)境、皮膚及器械的表面消

4、毒適用范圍：環(huán)境、皮膚及器械的表面消毒射線滅菌射線滅菌n電磁波、紫外線或放射性物質(zhì)電磁波、紫外線或放射性物質(zhì)n適用范圍：無(wú)菌室、接種箱適用范圍：無(wú)菌室、接種箱微波輻射滅菌微波輻射滅菌n 紫外線紫外線 波長(zhǎng)波長(zhǎng)200-300nm的紫外線具有殺菌作用。作用于的紫外線具有殺菌作用。作用于DNA，使一條，使一條DNA鏈上相鄰的兩個(gè)胸腺嘧鏈上相鄰的兩個(gè)胸腺嘧 啶共價(jià)結(jié)合形成二啶共價(jià)結(jié)合形成二聚體，導(dǎo)致細(xì)菌變異和死亡。聚體，導(dǎo)致細(xì)菌變異和死亡。n 電離輻射電離輻射 高速電子、高速電子、X射線、射線、射線射線n 微波微波 波長(zhǎng)波長(zhǎng)1mm1m過(guò)濾除菌法過(guò)濾除菌法n利用過(guò)濾方法阻留微生物利用過(guò)濾方法阻留微生物

5、n適用范圍：制備無(wú)菌空氣適用范圍：制備無(wú)菌空氣固定濾膜裝置固定濾膜裝置加熱滅菌法加熱滅菌法n濕熱滅菌法濕熱滅菌法 ( (高壓蒸汽高壓蒸汽) ) 利用飽和蒸汽滅菌，條件：利用飽和蒸汽滅菌，條件：121，30min 適用范圍：生產(chǎn)設(shè)備及培養(yǎng)基滅菌適用范圍：生產(chǎn)設(shè)備及培養(yǎng)基滅菌n干熱滅菌法干熱滅菌法 常用烘箱，滅菌條件：常用烘箱，滅菌條件：160下保溫下保溫1h 適用范圍：金屬或玻璃器皿適用范圍：金屬或玻璃器皿n火焰滅菌法火焰滅菌法 火焰火焰 適用范圍：接種針、玻璃棒、三角瓶口適用范圍：接種針、玻璃棒、三角瓶口 濕熱滅菌濕熱滅菌n 濕熱滅菌原理：濕熱滅菌原理：蒸汽具有很強(qiáng)的穿透能力，在冷凝時(shí)會(huì)放蒸汽

6、具有很強(qiáng)的穿透能力，在冷凝時(shí)會(huì)放出大量的冷凝熱，很容易使蛋白質(zhì)凝固而殺死各種微生物。出大量的冷凝熱，很容易使蛋白質(zhì)凝固而殺死各種微生物。 n滅菌條件：滅菌條件： 121，30minn滅菌不利方面：滅菌不利方面：同時(shí)會(huì)破壞培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)成分，甚至產(chǎn)同時(shí)會(huì)破壞培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)成分，甚至產(chǎn)生不利于菌體生長(zhǎng)的物質(zhì)。生不利于菌體生長(zhǎng)的物質(zhì)。關(guān)于滅菌和消毒的不正確的理解是（關(guān)于滅菌和消毒的不正確的理解是（ ） A滅菌是指殺滅環(huán)境中的一切微生物的細(xì)滅菌是指殺滅環(huán)境中的一切微生物的細(xì) 胞、芽孢和孢子胞、芽孢和孢子 B消毒和滅菌實(shí)質(zhì)上是相同的消毒和滅菌實(shí)質(zhì)上是相同的 C接種環(huán)用灼燒法滅菌接種環(huán)用灼燒法滅菌 D常用

7、滅菌的方法有加熱法、過(guò)濾法、紫外常用滅菌的方法有加熱法、過(guò)濾法、紫外 線法、化學(xué)藥品法線法、化學(xué)藥品法谷氨酸棒狀桿菌的培養(yǎng)液常采用的滅菌方法是（谷氨酸棒狀桿菌的培養(yǎng)液常采用的滅菌方法是（ ）A高壓蒸汽滅菌高壓蒸汽滅菌B高溫滅菌高溫滅菌C加入抗生素滅菌加入抗生素滅菌D酒精滅菌酒精滅菌分批滅菌（間歇滅菌）分批滅菌（間歇滅菌）將配制好的培養(yǎng)基將配制好的培養(yǎng)基同時(shí)同時(shí)放在發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸放在發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起進(jìn)行加熱滅菌的過(guò)程，也稱汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起進(jìn)行加熱滅菌的過(guò)程，也稱實(shí)罐實(shí)罐滅菌滅菌。過(guò)程包括：過(guò)程包括：升溫、保溫和冷卻三階段。升溫、保溫和冷卻三階

8、段。各階段對(duì)滅菌的貢獻(xiàn)：各階段對(duì)滅菌的貢獻(xiàn)： 20%、75%、5%。連續(xù)滅菌連續(xù)滅菌將培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外通過(guò)連續(xù)滅菌裝置進(jìn)行加熱、保溫將培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外通過(guò)連續(xù)滅菌裝置進(jìn)行加熱、保溫和冷卻而進(jìn)行滅菌。和冷卻而進(jìn)行滅菌。問(wèn)題問(wèn)題連續(xù)滅菌的基本設(shè)備有哪些連續(xù)滅菌的基本設(shè)備有哪些 ？發(fā)酵罐發(fā)酵罐蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽冷卻水冷卻水無(wú)菌培養(yǎng)基無(wú)菌培養(yǎng)基配料罐配料罐泵泵連消塔連消塔維持罐維持罐冷卻管冷卻管連續(xù)滅菌連續(xù)滅菌（1）配料預(yù)熱罐，）配料預(yù)熱罐，將配制好的料液預(yù)熱到將配制好的料液預(yù)熱到60 70 ，以免，以免連續(xù)滅菌時(shí)由于料液與蒸汽溫度相差過(guò)大而產(chǎn)生水汽撞擊連續(xù)滅菌時(shí)由于料液與蒸汽溫度相差過(guò)大而產(chǎn)生水汽撞擊

9、聲；聲；（2）連消塔，）連消塔，用高溫蒸汽使料液溫度很快升高到滅菌溫度用高溫蒸汽使料液溫度很快升高到滅菌溫度（126 132 ）；）；發(fā)酵罐發(fā)酵罐蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽冷卻水冷卻水無(wú)菌培養(yǎng)基無(wú)菌培養(yǎng)基配料罐配料罐泵泵連消塔連消塔維持罐維持罐冷卻管冷卻管連續(xù)滅菌連續(xù)滅菌（3）維持罐，）維持罐，使料液在滅菌溫度下保持使料液在滅菌溫度下保持5 7min。因?yàn)椋哼B。因?yàn)椋哼B消塔加熱的時(shí)間很短，光靠這段時(shí)間的滅菌是不夠的；消塔加熱的時(shí)間很短，光靠這段時(shí)間的滅菌是不夠的；（4）冷卻管，）冷卻管，使料液冷卻到使料液冷卻到40 50后（冷水噴淋）后（冷水噴淋） ，輸，輸送到預(yù)先滅菌過(guò)的罐內(nèi)。送到預(yù)先滅菌過(guò)的罐內(nèi)。

10、發(fā)酵罐發(fā)酵罐蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽冷卻水冷卻水無(wú)菌培養(yǎng)基無(wú)菌培養(yǎng)基配料罐配料罐泵泵連消塔連消塔維持罐維持罐冷卻管冷卻管連續(xù)滅菌連續(xù)滅菌連續(xù)滅菌連續(xù)滅菌連續(xù)滅菌連續(xù)滅菌連續(xù)滅菌過(guò)程中溫度的變化連續(xù)滅菌過(guò)程中溫度的變化( (虛線虛線) )間歇滅菌與連續(xù)滅菌的比較間歇滅菌與連續(xù)滅菌的比較微生物的熱死動(dòng)力學(xué)微生物的熱死動(dòng)力學(xué)微生物受熱死亡的主要原因是高熱能使蛋白質(zhì)變性，這微生物受熱死亡的主要原因是高熱能使蛋白質(zhì)變性，這種反應(yīng)可認(rèn)為是單分子反應(yīng)，死亡速率可視為種反應(yīng)可認(rèn)為是單分子反應(yīng)，死亡速率可視為一級(jí)反應(yīng)一級(jí)反應(yīng)，即與殘存的微生物數(shù)量成正比。即與殘存的微生物數(shù)量成正比。KteNNtNNKNdtdN0000,

11、積分得：初始條件：微生物的熱死動(dòng)力學(xué)微生物的熱死動(dòng)力學(xué)KteNN0式中式中N經(jīng)時(shí)間經(jīng)時(shí)間t后殘存的活菌濃度（個(gè)后殘存的活菌濃度（個(gè)/L)， N0開(kāi)始滅菌時(shí)原有活菌濃度（個(gè)開(kāi)始滅菌時(shí)原有活菌濃度（個(gè)/L)；t滅菌時(shí)間（滅菌時(shí)間（s, min）K比熱死速率常數(shù)、滅菌速率常數(shù)或比死亡速率常數(shù)比熱死速率常數(shù)、滅菌速率常數(shù)或比死亡速率常數(shù)（s-1,min-1）它的大小與微生物的種類和加熱溫度有關(guān)。）它的大小與微生物的種類和加熱溫度有關(guān)。在同等溫度下，其值小，微生物的耐熱性強(qiáng)在同等溫度下，其值小，微生物的耐熱性強(qiáng)。從上式得出：從上式得出：t與與N之間的關(guān)系為對(duì)數(shù)之間的關(guān)系為對(duì)數(shù)式中式中N/N0, 菌體存活

12、率，而菌體存活率，而N0/N，為，為滅菌度滅菌度。微生物的熱死動(dòng)力學(xué)微生物的熱死動(dòng)力學(xué)n實(shí)驗(yàn)證明，細(xì)菌孢子的熱死滅動(dòng)力學(xué)與營(yíng)養(yǎng)體細(xì)胞顯著不實(shí)驗(yàn)證明，細(xì)菌孢子的熱死滅動(dòng)力學(xué)與營(yíng)養(yǎng)體細(xì)胞顯著不同。同。n 對(duì)于耐熱性的微生物芽孢，對(duì)于耐熱性的微生物芽孢， 存在存在“菌體循序死亡模型菌體循序死亡模型”假說(shuō)，認(rèn)為：芽孢的死亡是漸進(jìn)的。有耐熱的芽孢（假說(shuō)，認(rèn)為：芽孢的死亡是漸進(jìn)的。有耐熱的芽孢（R型）型）轉(zhuǎn)變?yōu)樗劳龅难挎撸ㄞD(zhuǎn)變?yōu)樗劳龅难挎撸―型），需經(jīng)過(guò)敏感的中間過(guò)程（型），需經(jīng)過(guò)敏感的中間過(guò)程（S型）。型）。n 當(dāng)溫度超過(guò)當(dāng)溫度超過(guò)120時(shí)，熱阻極強(qiáng)的芽孢與營(yíng)養(yǎng)體的熱死時(shí)，熱阻極強(qiáng)的芽孢與營(yíng)養(yǎng)體的熱死滅

13、動(dòng)力學(xué)基本符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律滅動(dòng)力學(xué)基本符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。微生物的熱死動(dòng)力學(xué)微生物的熱死動(dòng)力學(xué)ERTKAev T對(duì)對(duì)K的影響的影響式中：式中：A頻率因子，頻率因子，7.941038，min-1 E活化能，活化能，J/mol R通用氣體常數(shù)，通用氣體常數(shù)，8.28J/（molK） 在相同條件下，在相同條件下， E越高，越高，K值越低，熱死速率越慢。值越低，熱死速率越慢。 不同菌的孢子的熱死滅反應(yīng)不同菌的孢子的熱死滅反應(yīng)E各不相同，且各不相同，且K值取決于值取決于E和和T。 對(duì)上式取對(duì)數(shù)，得對(duì)上式取對(duì)數(shù)，得lnlnEKART 微生物的熱死動(dòng)力學(xué)微生物的熱死動(dòng)力學(xué)2lndKEdTRTv K

14、是是E和和T的函數(shù)的函數(shù)反應(yīng)的反應(yīng)的E越高，越高，lnK對(duì)對(duì)T的變化率越高，即的變化率越高，即T的變化對(duì)的變化對(duì)K的影響越大。的影響越大。迅速提高滅菌溫度，可加快細(xì)菌孢子的死滅速度，縮短迅速提高滅菌溫度，可加快細(xì)菌孢子的死滅速度，縮短在高溫下的滅菌時(shí)間，而滅菌對(duì)于培養(yǎng)基中有效成分的在高溫下的滅菌時(shí)間，而滅菌對(duì)于培養(yǎng)基中有效成分的破壞大為減少。破壞大為減少。高溫短時(shí)間滅菌高溫短時(shí)間滅菌滅菌動(dòng)力學(xué)得出的最重要結(jié)論滅菌動(dòng)力學(xué)得出的最重要結(jié)論例例1：當(dāng)殺菌溫度從：當(dāng)殺菌溫度從120升至升至150 ，試計(jì)算維生素，試計(jì)算維生素B1的分的分解速率常數(shù)解速率常數(shù)KB和嗜熱脂肪芽孢桿菌的死亡速率常數(shù)和嗜熱脂肪

15、芽孢桿菌的死亡速率常數(shù)KS。已。已知知ES=283460 J/mol, As=1.061036 (min-1) ；EB=92114 J/mol, AB=1.061010 (min-1)解：由（解：由（1）式，即）式，即K= A (E /RT)得得 lnKs= ln As ES /(RT) Ks在在120 時(shí)為時(shí)為0.0156 (min-1) 150 時(shí)為時(shí)為7.54 (min-1)滅菌速率常數(shù)提高滅菌速率常數(shù)提高482倍。倍。 同樣地：同樣地： KB在在120 時(shí)為時(shí)為0.00535 (min-1)，150 時(shí)為時(shí)為0.040 (min-1)，同樣的溫度變化僅提高，同樣的溫度變化僅提高6.5倍

16、。倍。例例2：將：將10000千克的培養(yǎng)基在發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行分批滅菌，滅千克的培養(yǎng)基在發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行分批滅菌，滅菌溫度為菌溫度為120，滅菌后要求每，滅菌后要求每1000批中只有一個(gè)雜菌，批中只有一個(gè)雜菌，培養(yǎng)基原始污染度為培養(yǎng)基原始污染度為105個(gè)個(gè)/g，試計(jì)算總殺菌效率，試計(jì)算總殺菌效率V總?？?。解：解：N=10-3 3153500101010000 1010ln34.5NNNN即，即，V總總=34.5例例3 ：發(fā)酵培養(yǎng)基：發(fā)酵培養(yǎng)基60m3，雜菌活孢子濃度，雜菌活孢子濃度105/mL，要求滅，要求滅菌后殘存孢子數(shù)菌后殘存孢子數(shù) N為為10-3個(gè)。設(shè)計(jì)的個(gè)。設(shè)計(jì)的T-t過(guò)程如下，是否達(dá)到過(guò)程如下

17、，是否達(dá)到滅菌要求？（滅菌要求？（A=7.941038 min-1，E=287441 J/mol，R=8.28 J/(molK)）exp()EKART解：解： 由由可得各個(gè)可得各個(gè) K值值根據(jù)題意，滅菌要求即為，根據(jù)題意，滅菌要求即為，5603101060lnln36.310NN從得出的從得出的K 值可以看出，在值可以看出，在100以下滅菌，對(duì)細(xì)菌孢以下滅菌，對(duì)細(xì)菌孢子的殺滅幾乎是無(wú)效的，因?yàn)閺臏缇_(kāi)始的前子的殺滅幾乎是無(wú)效的，因?yàn)閺臏缇_(kāi)始的前36min和和63min以后，以后，K值幾乎可以忽略不計(jì)。在整個(gè)滅菌過(guò)程只有值幾乎可以忽略不計(jì)。在整個(gè)滅菌過(guò)程只有30min是有效的。是有效的。-K-

18、t圖，圖， -T-t圖圖將有效滅菌時(shí)間，即將有效滅菌時(shí)間，即34min至至64min的圖解積分值為的圖解積分值為33.8-K-t圖，圖， -T-t圖圖由圖可得，由圖可得，T-t的關(guān)系為，的關(guān)系為，T=-2.5357t2+39.429t-36.5932633802136287441lnexp()7.94 10exp()33.88.28 ( 2.535739.42936.593)ttNEAdtdtNRTtt 因此，因此，T-t的趨勢(shì)線的趨勢(shì)線故，設(shè)計(jì)的故，設(shè)計(jì)的T-t過(guò)程不能達(dá)到滅菌要求。過(guò)程不能達(dá)到滅菌要求。1.殺滅芽胞最常用和最有效的方法是：殺滅芽胞最常用和最有效的方法是：_。a.紫外線照射紫

19、外線照射 b.煮沸煮沸5min c.巴氏消毒法巴氏消毒法 d.高壓蒸氣滅菌法高壓蒸氣滅菌法2.下述不可能殺滅細(xì)菌芽胞的方法是：下述不可能殺滅細(xì)菌芽胞的方法是： _。a.煮沸法煮沸法 b.巴氏消毒法巴氏消毒法 c.間歇滅菌法間歇滅菌法 d.干熱滅菌法干熱滅菌法e.高壓蒸氣滅菌法高壓蒸氣滅菌法3.常用于空氣或物體表面的消毒常用于空氣或物體表面的消毒_。a.高壓蒸氣滅菌法高壓蒸氣滅菌法 b.紫外線照射法紫外線照射法c.濾過(guò)除菌法濾過(guò)除菌法 d.巴氏消毒法巴氏消毒法 4.常用于基礎(chǔ)培養(yǎng)基滅菌常用于基礎(chǔ)培養(yǎng)基滅菌_。a.高壓蒸氣滅菌法高壓蒸氣滅菌法 b.紫外線照射法紫外線照射法 c.濾過(guò)除菌法濾過(guò)除菌法

20、d.巴氏消毒法巴氏消毒法 第二節(jié)第二節(jié) 空氣除菌空氣除菌n空氣除菌的引入空氣除菌的引入n空氣中的微生物空氣中的微生物n空氣除菌方法空氣除菌方法n空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)n膜過(guò)濾器膜過(guò)濾器n空氣除菌典型流程空氣除菌典型流程空氣除菌的引入空氣除菌的引入n微生物發(fā)酵分好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵兩類。微生物發(fā)酵分好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵兩類。n無(wú)菌空氣是好氧微生物的氧源。無(wú)菌空氣是好氧微生物的氧源。n空氣過(guò)濾失敗占發(fā)酵染菌各種因素的空氣過(guò)濾失敗占發(fā)酵染菌各種因素的20%左右。左右。n空氣過(guò)濾器的作用是防止空氣過(guò)濾器的作用是防止空氣把雜菌帶入發(fā)酵過(guò)程空氣把雜菌帶入發(fā)酵過(guò)程，保，保證發(fā)酵從接種到放罐的整個(gè)過(guò)程為純種培養(yǎng)

21、，不受外源證發(fā)酵從接種到放罐的整個(gè)過(guò)程為純種培養(yǎng)，不受外源微生物的污染。微生物的污染?？諝獬囊肟諝獬囊朐谄胀ǔ鞘薪紖^(qū)，在在普通城市郊區(qū)，在干燥干燥、晴朗的天氣條件下，空氣中微、晴朗的天氣條件下，空氣中微生物數(shù)目為生物數(shù)目為102104個(gè)個(gè)/m3 ；好氧發(fā)酵的平均通氣量為好氧發(fā)酵的平均通氣量為0.8vvm（每分鐘每體積發(fā)酵液需每分鐘每體積發(fā)酵液需要空氣體積要空氣體積）；）；次級(jí)代謝產(chǎn)品的發(fā)酵需要次級(jí)代謝產(chǎn)品的發(fā)酵需要200h；一個(gè)一個(gè)100m3的發(fā)酵罐；的發(fā)酵罐；在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中所需通入空氣中的微生物的量為在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中所需通入空氣中的微生物的量為1億億100億個(gè)。億個(gè)?？諝庵械奈?/p>

22、生物空氣中的微生物n 空氣中懸浮著大量的微生物，它們附著在空氣中的灰塵空氣中懸浮著大量的微生物，它們附著在空氣中的灰塵及顆?；蛩樯?。及顆粒或水珠上。n 這些微生物包括霉菌、細(xì)菌、放線菌、酵母及噬菌體等。這些微生物包括霉菌、細(xì)菌、放線菌、酵母及噬菌體等。n 城市空氣中微生物的密度較高，農(nóng)村和山區(qū)較低，夏季城市空氣中微生物的密度較高，農(nóng)村和山區(qū)較低，夏季比冬季多，氣候溫和潮濕的地區(qū)，空氣中微生物比較多，比冬季多，氣候溫和潮濕的地區(qū)，空氣中微生物比較多，工廠附近以主風(fēng)向上游密度較低。工廠附近以主風(fēng)向上游密度較低。高度每升高高度每升高2.5m，空氣中的塵埃粒子含量下降一個(gè)數(shù)量，空氣中的塵埃粒子含量下

23、降一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此高空取氣很重要。級(jí)，因此高空取氣很重要?？諝獬椒諝獬椒o(wú)菌空氣無(wú)菌空氣是指自然界的空氣通過(guò)除菌處理使其含量降低到是指自然界的空氣通過(guò)除菌處理使其含量降低到一個(gè)極限百分?jǐn)?shù)的凈化空氣。一個(gè)極限百分?jǐn)?shù)的凈化空氣。獲取方法獲取方法利用加熱、化學(xué)藥劑或射線：蛋白質(zhì)變性利用加熱、化學(xué)藥劑或射線：蛋白質(zhì)變性利用過(guò)濾介質(zhì)及靜電除塵捕集空氣中的灰塵及顆粒利用過(guò)濾介質(zhì)及靜電除塵捕集空氣中的灰塵及顆?？諝獬椒諝獬椒╲ 加熱滅菌加熱滅菌n 原理原理：微生物在高溫下容易被殺死；：微生物在高溫下容易被殺死； 利用空氣被壓縮時(shí)產(chǎn)生的熱來(lái)滅菌。利用空氣被壓縮時(shí)產(chǎn)生的熱來(lái)滅菌。n 特點(diǎn)特點(diǎn)

24、：空氣傳熱效率低，溫度分布不均勻，：空氣傳熱效率低，溫度分布不均勻， 滅菌時(shí)間長(zhǎng)；滅菌時(shí)間長(zhǎng)； 不適合大量制造無(wú)菌空氣。不適合大量制造無(wú)菌空氣。空氣除菌方法空氣除菌方法v 輻射滅菌輻射滅菌n原理原理：波長(zhǎng)在：波長(zhǎng)在226.5328.7nm的紫外線對(duì)空氣中微生物的的紫外線對(duì)空氣中微生物的殺菌效力最強(qiáng)。殺菌效力最強(qiáng)。 聲波、高能陰極射線及聲波、高能陰極射線及射線都可用于空氣滅菌。射線都可用于空氣滅菌。n 特點(diǎn)特點(diǎn)：滅菌時(shí)間長(zhǎng)；：滅菌時(shí)間長(zhǎng)； 大規(guī)模應(yīng)用不經(jīng)濟(jì)；大規(guī)模應(yīng)用不經(jīng)濟(jì)； 該法用于無(wú)菌室、接種間。該法用于無(wú)菌室、接種間?？諝獬椒諝獬椒╲化學(xué)滅菌化學(xué)滅菌n 常用的空氣滅菌用化學(xué)藥劑有

25、苯酚、環(huán)氧乙烷、過(guò)氧化常用的空氣滅菌用化學(xué)藥劑有苯酚、環(huán)氧乙烷、過(guò)氧化氫、重金屬鹽、新潔爾滅、甲醛溶液和硫磺等。氫、重金屬鹽、新潔爾滅、甲醛溶液和硫磺等。n 原理原理：將殺菌劑溶于水配成合適的濃度，使空氣在殺菌：將殺菌劑溶于水配成合適的濃度，使空氣在殺菌劑溶劑中通過(guò)或噴灑于空氣中以殺死空氣中的微生物。劑溶劑中通過(guò)或噴灑于空氣中以殺死空氣中的微生物。n 特點(diǎn)特點(diǎn)：除菌結(jié)束后必須除去夾帶殺菌劑的水汽和霧。：除菌結(jié)束后必須除去夾帶殺菌劑的水汽和霧。 應(yīng)用于無(wú)菌室、接種間和培養(yǎng)間的滅菌。應(yīng)用于無(wú)菌室、接種間和培養(yǎng)間的滅菌?？諝獬椒諝獬椒╲ 靜電除塵靜電除塵n 原理原理：使空氣中的灰塵成為載電

26、體，然后將其捕集在：使空氣中的灰塵成為載電體，然后將其捕集在電極上。電極上。n 熱點(diǎn)熱點(diǎn)：能量消耗少：能量消耗少 設(shè)備龐大設(shè)備龐大 空氣最好為無(wú)油，濕度低空氣最好為無(wú)油，濕度低空氣除菌方法空氣除菌方法v 介質(zhì)過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾n 發(fā)酵工業(yè)用于發(fā)酵罐制備無(wú)菌空氣的方法是介質(zhì)過(guò)濾。發(fā)酵工業(yè)用于發(fā)酵罐制備無(wú)菌空氣的方法是介質(zhì)過(guò)濾。n 使用的過(guò)濾介質(zhì)有棉花、玻璃纖維、不銹鋼纖維、聚使用的過(guò)濾介質(zhì)有棉花、玻璃纖維、不銹鋼纖維、聚丙烯纖維。丙烯纖維。n 目前在發(fā)酵工業(yè)上普遍采用的是目前在發(fā)酵工業(yè)上普遍采用的是膜過(guò)濾器膜過(guò)濾器。空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)采用概率論進(jìn)行分析空氣過(guò)濾，基本假設(shè)有三點(diǎn)：采用概率論進(jìn)行分析

27、空氣過(guò)濾，基本假設(shè)有三點(diǎn)：n纖維填充的空氣過(guò)濾器由多層介質(zhì)組成；纖維填充的空氣過(guò)濾器由多層介質(zhì)組成；n微生物經(jīng)過(guò)每一層玻璃纖維時(shí)，與玻璃纖維碰撞存在一定微生物經(jīng)過(guò)每一層玻璃纖維時(shí)，與玻璃纖維碰撞存在一定概率；概率；n當(dāng)微生物與纖維碰撞次數(shù)小于一定值時(shí)，仍能通過(guò)過(guò)濾器當(dāng)微生物與纖維碰撞次數(shù)小于一定值時(shí)，仍能通過(guò)過(guò)濾器中流出而返回空氣中。中流出而返回空氣中。濾層厚度越大，空氣通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)的時(shí)間越長(zhǎng)，捕集效率也濾層厚度越大，空氣通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)的時(shí)間越長(zhǎng)，捕集效率也就越大；就越大；纖維直徑越小，捕集效率也越大。纖維直徑越小，捕集效率也越大。v 捕集效率捕集效率空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)v 空氣過(guò)濾器除菌機(jī)

28、制空氣過(guò)濾器除菌機(jī)制n 直接截留直接截留n 慣性沖擊慣性沖擊n 布朗運(yùn)動(dòng)或擴(kuò)散攔截布朗運(yùn)動(dòng)或擴(kuò)散攔截n 重力沉降重力沉降n 靜電吸引靜電吸引空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)v 空氣過(guò)濾器除菌機(jī)制空氣過(guò)濾器除菌機(jī)制 直接截留直接截留 空氣流線中所夾帶的微粒由于和纖維相空氣流線中所夾帶的微粒由于和纖維相 接觸而被接觸而被捕集時(shí)稱為直接截留。捕集時(shí)稱為直接截留。 過(guò)濾介質(zhì)起過(guò)濾介質(zhì)起篩網(wǎng)篩網(wǎng)的作用機(jī)械截留顆粒。的作用機(jī)械截留顆粒。 直接截留的截留效率完全決定于顆粒直徑。直接截留的截留效率完全決定于顆粒直徑?？諝膺^(guò)濾設(shè)計(jì)空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)v 空氣過(guò)濾器除菌機(jī)制空氣過(guò)濾器除菌機(jī)制2. 慣性沖擊慣性沖擊 顆粒以一定速度

29、向纖維垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣受阻改變流向，繞顆粒以一定速度向纖維垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣受阻改變流向，繞過(guò)纖維前進(jìn)，微粒因過(guò)纖維前進(jìn)，微粒因慣性作用慣性作用不能及時(shí)改變方向，便沖向纖維不能及時(shí)改變方向，便沖向纖維表面并滯留下來(lái)。表面并滯留下來(lái)。 在較低流速范圍內(nèi)，沖擊過(guò)濾效率隨氣流速度增加而降低；在較低流速范圍內(nèi)，沖擊過(guò)濾效率隨氣流速度增加而降低； 增至臨界流速時(shí)，效率隨氣流速度增加而提高；增至臨界流速時(shí)，效率隨氣流速度增加而提高； 當(dāng)氣流速度再上升，效率會(huì)顯著下降。當(dāng)氣流速度再上升，效率會(huì)顯著下降。空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)v 空氣過(guò)濾器除菌機(jī)制空氣過(guò)濾器除菌機(jī)制3. 布朗運(yùn)動(dòng)或擴(kuò)散攔截布朗運(yùn)動(dòng)或擴(kuò)散攔截

30、微小的顆粒受空氣分子碰撞發(fā)生微小的顆粒受空氣分子碰撞發(fā)生布朗運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng)。 顆粒與介質(zhì)相碰而被捕集成為顆粒與介質(zhì)相碰而被捕集成為擴(kuò)散擴(kuò)散。 纖維直徑越小，氣流運(yùn)動(dòng)速度越小，擴(kuò)散捕集效率越高。纖維直徑越小，氣流運(yùn)動(dòng)速度越小，擴(kuò)散捕集效率越高?？諝膺^(guò)濾設(shè)計(jì)空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)21NpNv 對(duì)數(shù)穿透定律對(duì)數(shù)穿透定律設(shè)設(shè)N1為過(guò)濾前空氣中的總顆粒數(shù)，為過(guò)濾前空氣中的總顆粒數(shù)，N2為過(guò)濾后空氣為過(guò)濾后空氣中的顆粒數(shù)，則穿透率為：中的顆粒數(shù)，則穿透率為：則除菌效率為：則除菌效率為：1221111NNNpNN 對(duì)數(shù)穿透定律假定空氣過(guò)濾時(shí)其中的顆粒數(shù)隨通過(guò)對(duì)數(shù)穿透定律假定空氣過(guò)濾時(shí)其中的顆粒數(shù)隨通過(guò)濾層厚度的增加而均

31、勻遞減濾層厚度的增加而均勻遞減?？諝膺^(guò)濾設(shè)計(jì)空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)v 對(duì)數(shù)穿透定律對(duì)數(shù)穿透定律取濾層厚度中某一微長(zhǎng)度取濾層厚度中某一微長(zhǎng)度dL，在此長(zhǎng)度中顆粒的減少，在此長(zhǎng)度中顆粒的減少數(shù)數(shù)dN可表示為：可表示為：dNK NdL式中：式中：N空氣中的顆粒數(shù)，個(gè)空氣中的顆粒數(shù)，個(gè) L濾層厚度，濾層厚度，cm K除菌常數(shù)，除菌常數(shù)，m-1空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)dNK NdL210NLNdNKdLN21lnNK LN v 對(duì)數(shù)穿透定律對(duì)數(shù)穿透定律積分：積分：得出對(duì)數(shù)穿透率為：得出對(duì)數(shù)穿透率為：21NlgKLN 或或K值值的大小與空氣流速、纖維的填充密度和直徑、空氣中的的大小與空氣流速、纖維的填充密度和直徑、

32、空氣中的顆粒大小等因素有關(guān)，可通過(guò)計(jì)算求得。顆粒大小等因素有關(guān)，可通過(guò)計(jì)算求得?？諝膺^(guò)濾設(shè)計(jì)空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)2190N10.9N 2190N1 0.90.1N 21lnNK LN v 對(duì)數(shù)穿透定律對(duì)數(shù)穿透定律為為90%時(shí)的過(guò)濾厚度作為基準(zhǔn)，即時(shí)的過(guò)濾厚度作為基準(zhǔn)，即即即代入代入得得290190N1lglg1KLN10 空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)2129090190NlgNKLLNKLLlgN2190NLlgNL 1290NLlgNLv 對(duì)數(shù)穿透定律對(duì)數(shù)穿透定律即即或或常數(shù)常數(shù)K為過(guò)濾效率為為過(guò)濾效率為90%時(shí)得到的時(shí)得到的L90的數(shù)據(jù)，即的數(shù)據(jù)，即901KL膜過(guò)濾器膜過(guò)濾器發(fā)酵工業(yè)初期采用棉花作為介

33、質(zhì)發(fā)酵工業(yè)初期采用棉花作為介質(zhì)逐漸被玻璃纖維、不銹鋼纖維和聚丙烯纖維代替逐漸被玻璃纖維、不銹鋼纖維和聚丙烯纖維代替目前都被目前都被膜過(guò)濾器膜過(guò)濾器取代取代預(yù)過(guò)濾器和可蒸汽滅預(yù)過(guò)濾器和可蒸汽滅菌的無(wú)菌過(guò)濾器菌的無(wú)菌過(guò)濾器膜過(guò)濾器膜過(guò)濾器v 預(yù)過(guò)濾器預(yù)過(guò)濾器 作用：除去空氣中的顆粒和塵埃以及液珠。作用：除去空氣中的顆粒和塵埃以及液珠。 分類：除去顆粒的預(yù)過(guò)濾器、除去液體霧滴的預(yù)過(guò)濾器。分類：除去顆粒的預(yù)過(guò)濾器、除去液體霧滴的預(yù)過(guò)濾器。 安裝位置：在可滅菌過(guò)濾器的上游安裝位置：在可滅菌過(guò)濾器的上游膜過(guò)濾器膜過(guò)濾器v 可滅菌的無(wú)菌膜過(guò)濾器可滅菌的無(wú)菌膜過(guò)濾器 膜片由多孔的膜片由多孔的疏水疏水有機(jī)材料制

34、成，最常用的是聚偏氟乙有機(jī)材料制成，最常用的是聚偏氟乙烯和聚四氟乙烯。烯和聚四氟乙烯。 無(wú)菌膜過(guò)濾器主要指膜孔為無(wú)菌膜過(guò)濾器主要指膜孔為0.22um以下的膜過(guò)濾器。以下的膜過(guò)濾器?？諝獬湫土鞒炭諝獬湫土鞒炭諝饪諝?空壓機(jī)空壓機(jī) 貯氣罐貯氣罐 冷卻冷卻 除油水除油水 加熱加熱 空氣預(yù)處理空氣預(yù)處理 總過(guò)濾器總過(guò)濾器 分過(guò)濾器分過(guò)濾器 無(wú)菌空氣無(wú)菌空氣 空氣過(guò)濾空氣過(guò)濾空氣除菌典型流程空氣除菌典型流程v 空氣預(yù)處理空氣預(yù)處理目的目的:提高壓縮前空氣的潔凈度提高壓縮前空氣的潔凈度（1）提高空氣吸氣口的位置；）提高空氣吸氣口的位置；（2）在空氣入口處設(shè)置粗過(guò)濾器）在空氣入口處設(shè)置粗過(guò)濾器 捕集

35、較大的灰塵顆粒，并保護(hù)空壓機(jī)。捕集較大的灰塵顆粒，并保護(hù)空壓機(jī)。去除壓縮后空氣中的油和水去除壓縮后空氣中的油和水空氣除菌典型流程空氣除菌典型流程v 空氣預(yù)處理空氣預(yù)處理空氣除菌典型流程空氣除菌典型流程v 空氣壓縮和壓縮空氣的冷卻空氣壓縮和壓縮空氣的冷卻（1）空氣壓縮：克服輸送過(guò)程中過(guò)濾介質(zhì)的阻力并）空氣壓縮：克服輸送過(guò)程中過(guò)濾介質(zhì)的阻力并維持一定的氣流速度。維持一定的氣流速度。（2）壓縮后空氣溫度顯著上升，需冷卻。）壓縮后空氣溫度顯著上升，需冷卻。壓縮后的高溫空氣能引起過(guò)濾介質(zhì)的炭化或燃燒壓縮后的高溫空氣能引起過(guò)濾介質(zhì)的炭化或燃燒增大發(fā)酵罐的降溫負(fù)荷增大發(fā)酵罐的降溫負(fù)荷增加培養(yǎng)液水分的蒸發(fā)，一般用列管式冷卻器冷卻。增加培養(yǎng)液水分的蒸發(fā)，一般用列管式冷卻器冷卻?？諝獬湫土鞒炭諝獬湫土鞒蘶 空氣壓縮和壓縮空氣的冷卻空氣壓縮和壓縮空氣的冷卻空氣除菌典型流程空氣除菌典型流程v 空氣貯罐空氣貯罐消除壓縮機(jī)排出空氣量的脈消除壓縮機(jī)排出空氣量的脈沖，維持穩(wěn)定的空氣壓力。沖，維持穩(wěn)定的空氣壓力