《食品發(fā)酵工藝》中文課件PPT,食品發(fā)酵工藝,食品,發(fā)酵,工藝,中文,課件,PPT 第三章第三章 培養(yǎng)基滅菌與空氣凈化培養(yǎng)基滅菌與空氣凈化 第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基滅菌培養(yǎng)基滅菌 一、滅菌的原理和方法一、滅菌的原理和方法 消毒消毒（disinfectiondisinfection）與滅菌與滅菌（sterilizationsterilization）的區(qū)別？的區(qū)別？消毒是指用物理或化學(xué)方法殺死物料、容器、消毒是指用物理或化學(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)胞而不能殺死細(xì)菌芽孢。而不能殺死細(xì)菌芽孢。例如，巴氏消毒法，是將例如，巴氏消毒法，是將物料加熱至物料加熱至6060維持維持3030minmin，以殺死不耐高溫的微以殺死不耐高溫的微生物營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞。生物營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞。滅菌是用物理或化學(xué)方法殺死或除去環(huán)境中滅菌是用物理或化學(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。所有微生物，包括營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)菌芽孢和孢子。消毒不一定能達(dá)到滅菌要求，而滅菌則可達(dá)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。到消毒的目的。防腐（防腐（antisepsisantisepsis）防腐就是利用某種理化因素完全抑制霉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。發(fā)生霉腐的措施。（1 1）低溫）低溫 （4 4）高滲）高滲 （2 2）缺氧）缺氧 （5 5）高酸度）高酸度 （3 3）干燥）干燥 （6 6）防腐劑）防腐劑 除菌的方法除菌的方法 培養(yǎng)基的加熱滅菌培養(yǎng)基的加熱滅菌空氣的過濾除菌空氣的過濾除菌紫外線或電離輻射紫外線或電離輻射化學(xué)藥物滅菌化學(xué)藥物滅菌 1.1.化學(xué)試劑滅菌法化學(xué)試劑滅菌法 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 適用范圍：環(huán)境、皮膚及器械的表面消毒適用范圍：環(huán)境、皮膚及器械的表面消毒2.2.射線滅菌射線滅菌法法3.3.干熱滅菌法干熱滅菌法 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)適用范圍：無菌室、接種箱適用范圍：無菌室、接種箱常用烘箱，滅菌條件：常用烘箱，滅菌條件：160160下保溫下保溫1 1h h 適用范圍：金屬或玻璃器皿適用范圍：金屬或玻璃器皿4.4.濕熱滅菌法濕熱滅菌法 利用飽和蒸汽滅菌，條件：利用飽和蒸汽滅菌，條件：121121，3030min min 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5.5.過濾除菌法過濾除菌法 利用過濾方法阻留微生物利用過濾方法阻留微生物 適用范圍：制備無菌空氣適用范圍：制備無菌空氣 6.6.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 二、培養(yǎng)基的濕熱滅菌二、培養(yǎng)基的濕熱滅菌 濕熱濕熱滅菌原理滅菌原理滅菌條件滅菌條件滅菌不利方面滅菌不利方面蒸汽具有很強(qiáng)的穿透能力，而且在冷蒸汽具有很強(qiáng)的穿透能力，而且在冷凝時(shí)會(huì)放出大量的冷凝熱，很容易使凝時(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。蛋白質(zhì)凝固而殺死各種微生物。121，30min。同時(shí)會(huì)破壞培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)成分，甚同時(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)。至產(chǎn)生不利于菌體生長(zhǎng)的物質(zhì)。將配制好的培養(yǎng)基將配制好的培養(yǎng)基同時(shí)放在同時(shí)放在發(fā)酵罐發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所或其他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起進(jìn)行加熱滅菌的過程，也稱用設(shè)備一起進(jìn)行加熱滅菌的過程，也稱實(shí)罐滅菌。實(shí)罐滅菌。（一）間歇滅菌（一）間歇滅菌（常用）（常用）24016012080時(shí)間（min)050100150溫度升溫冷卻保溫培養(yǎng)基間歇滅菌過程培養(yǎng)基間歇滅菌過程中的溫度變化情況中的溫度變化情況過程包括：過程包括：升溫、保溫和冷卻升溫、保溫和冷卻三階段。三階段。各階段對(duì)滅菌的各階段對(duì)滅菌的貢獻(xiàn)：貢獻(xiàn)：20%20%、75%75%、5%5%。發(fā)酵罐發(fā)酵罐蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽冷卻水冷卻水無菌無菌培養(yǎng)基培養(yǎng)基配料罐配料罐泵泵加熱塔加熱塔維持罐維持罐冷卻管冷卻管（二）連續(xù)滅菌（又稱連消）（二）連續(xù)滅菌（又稱連消）將培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外通過連續(xù)滅菌裝置進(jìn)行將培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外通過連續(xù)滅菌裝置進(jìn)行加熱、保溫和冷卻而進(jìn)行滅菌。加熱、保溫和冷卻而進(jìn)行滅菌。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？問題問題連續(xù)滅菌的流程與設(shè)備連續(xù)滅菌的流程與設(shè)備（1 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6060 70 70 C，以免連續(xù)滅菌時(shí)由于料液與蒸汽溫度相差以免連續(xù)滅菌時(shí)由于料液與蒸汽溫度相差過大而產(chǎn)生水汽撞擊聲；過大而產(chǎn)生水汽撞擊聲；（2 2）連消塔，）連消塔，用高溫蒸汽使料液用高溫蒸汽使料液溫度很快升高到溫度很快升高到滅菌溫度（滅菌溫度（126126 132132C）；（3 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 5 7 7minmin。因?yàn)椋阂驗(yàn)椋哼B消塔加熱的時(shí)間很短，光靠這段時(shí)間連消塔加熱的時(shí)間很短，光靠這段時(shí)間的滅菌是不夠的的滅菌是不夠的；（4 4）冷卻管，）冷卻管，使料液使料液冷卻到冷卻到4040 5050C后（冷水后（冷水噴淋）噴淋），輸送到預(yù)先滅菌過的罐內(nèi)。，輸送到預(yù)先滅菌過的罐內(nèi)。連續(xù)滅菌過程中溫度的變化連續(xù)滅菌過程中溫度的變化(虛線虛線)優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn)缺缺 點(diǎn)點(diǎn)連連續(xù)續(xù)滅滅菌菌1.1.高溫短時(shí)滅菌，培養(yǎng)基高溫短時(shí)滅菌，培養(yǎng)基 營(yíng)養(yǎng)成分損失少。營(yíng)養(yǎng)成分損失少。2.2.發(fā)酵罐占用時(shí)間縮短，發(fā)酵罐占用時(shí)間縮短，利用率高。利用率高。1.1.設(shè)備復(fù)雜，操作麻煩設(shè)備復(fù)雜，操作麻煩,染菌機(jī)會(huì)多。染菌機(jī)會(huì)多。2.2.不適合含大量固體物不適合含大量固體物 料的滅菌。料的滅菌。間間歇歇滅滅菌菌1.1.設(shè)備要求低，不需另外設(shè)備要求低，不需另外 加熱、冷卻裝置。加熱、冷卻裝置。2.2.操作要求低，適合小批操作要求低，適合小批 量生產(chǎn)規(guī)模量生產(chǎn)規(guī)模3.3.適合含大量固體物料的適合含大量固體物料的 滅菌滅菌1.1.培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損 失大，滅菌后培養(yǎng)基失大，滅菌后培養(yǎng)基 質(zhì)量下降質(zhì)量下降2.2.發(fā)酵罐的利用率較低發(fā)酵罐的利用率較低3.3.不適合大規(guī)模生產(chǎn)的不適合大規(guī)模生產(chǎn)的 滅菌滅菌（三）間歇滅菌與連續(xù)滅菌的比較（三）間歇滅菌與連續(xù)滅菌的比較 第二節(jié)第二節(jié) 空氣凈化（除菌）空氣凈化（除菌）發(fā)酵對(duì)空氣無菌程度的要求發(fā)酵對(duì)空氣無菌程度的要求 一般要求一般要求10001000次使用周期中只允許有次使用周期中只允許有一個(gè)菌通過，即經(jīng)過濾后空氣的無菌程度一個(gè)菌通過，即經(jīng)過濾后空氣的無菌程度為為N=10N=10-3-3?？諝庵形⑸锟諝庵形⑸?包括細(xì)菌、酵母、霉菌和包括細(xì)菌、酵母、霉菌和病毒病毒)含量一般為含量一般為10103 3 10104 4個(gè)米個(gè)米3 3。一般。一般附著在空氣中的灰塵上或霧滴上。附著在空氣中的灰塵上或霧滴上?；覊m粒子的平均大小約灰塵粒子的平均大小約0.60.6mm左右，空氣左右，空氣除菌主要去除空氣中的微粒除菌主要去除空氣中的微粒(0.6(0.61 1mm）。）。一、空氣除菌的方法一、空氣除菌的方法 （一）（一）輻射殺菌輻射殺菌（二）（二）熱殺菌熱殺菌（三）（三）靜電除菌靜電除菌（四）（四）過濾除菌過濾除菌 二、空氣過濾除菌的原理與介質(zhì)二、空氣過濾除菌的原理與介質(zhì) 1.1.過濾除菌的種類過濾除菌的種類絕對(duì)過濾：絕對(duì)過濾：過濾介質(zhì)的濾孔小于細(xì)胞和孢子。過濾介質(zhì)的濾孔小于細(xì)胞和孢子。如聚乙烯醇縮甲醛樹脂（如聚乙烯醇縮甲醛樹脂（PVFPVF）制成的制成的0.3 0.3 m m的的微孔微孔濾濾膜。膜。深層介質(zhì)過濾：深層介質(zhì)過濾：介質(zhì)的孔隙一般大于微生物細(xì)胞。介質(zhì)的孔隙一般大于微生物細(xì)胞。如用棉花、玻璃纖維和顆粒活性炭填充的過濾器。如用棉花、玻璃纖維和顆?；钚蕴刻畛涞倪^濾器。2.2.深層介質(zhì)過濾的原理深層介質(zhì)過濾的原理 微粒隨氣流通過濾層時(shí)，由于濾層纖維的層微粒隨氣流通過濾層時(shí)，由于濾層纖維的層層阻礙，使氣流出現(xiàn)無數(shù)次改變運(yùn)動(dòng)速度和方向?qū)幼璧K，使氣流出現(xiàn)無數(shù)次改變運(yùn)動(dòng)速度和方向的繞流運(yùn)動(dòng)，引起微粒與濾層纖維間產(chǎn)生的繞流運(yùn)動(dòng)，引起微粒與濾層纖維間產(chǎn)生慣性沖慣性沖擊、攔截、布朗擴(kuò)散、重力沉降、靜電引力擊、攔截、布朗擴(kuò)散、重力沉降、靜電引力等作等作用把微粒滯留在纖維表面上，實(shí)現(xiàn)過濾的目的。用把微粒滯留在纖維表面上，實(shí)現(xiàn)過濾的目的。3.3.空氣過濾除菌介質(zhì)空氣過濾除菌介質(zhì) （）纖維狀或顆粒狀過濾介質(zhì)（）纖維狀或顆粒狀過濾介質(zhì)棉花：常用，有彈性，纖維長(zhǎng)度適中。棉花：常用，有彈性，纖維長(zhǎng)度適中。玻璃纖維：纖維直徑小，不易折斷，過濾效果好。玻璃纖維：纖維直徑小，不易折斷，過濾效果好?；钚蕴浚阂筚|(zhì)地堅(jiān)硬，顆粒均勻?；钚蕴浚阂筚|(zhì)地堅(jiān)硬，顆粒均勻。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：體積大，裝填費(fèi)時(shí)費(fèi)力，松緊度不易掌體積大，裝填費(fèi)時(shí)費(fèi)力，松緊度不易掌握，空氣壓降大。握，空氣壓降大。（）紙類過濾介質(zhì)（）紙類過濾介質(zhì)超細(xì)玻璃纖維紙超細(xì)玻璃纖維紙 3 3 6 6張疊在一起使用，過濾效率高，壓降小。張疊在一起使用，過濾效率高，壓降小。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：強(qiáng)度不大（特別是受潮后）。強(qiáng)度不大（特別是受潮后）。發(fā)酵生產(chǎn)中制備無菌空氣的發(fā)酵生產(chǎn)中制備無菌空氣的大致過程大致過程 空氣空氣 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 總過濾器總過濾器 分過濾器分過濾器 無菌空氣無菌空氣 空氣過濾空氣過濾三、空氣的預(yù)處理三、空氣的預(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去除壓縮后空氣中的油和水去除壓縮后空氣中的油和水1.1.提高壓縮前空氣的潔凈度提高壓縮前空氣的潔凈度（1 1）提高空氣吸氣口的位置）提高空氣吸氣口的位置（2 2）在空氣入口處設(shè)置粗過濾器）在空氣入口處設(shè)置粗過濾器 捕集較大的灰塵顆粒，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)。高空取氣管高空取氣管 為遠(yuǎn)離地面幾十米的管子。為遠(yuǎn)離地面幾十米的管子。每升高每升高1010米，空氣中雜菌米，空氣中雜菌降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。因此從降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。因此從高空取氣要比從低空取氣高空取氣要比從低空取氣有利得多。有利得多。高效前置過濾除菌流程 高效前置過濾器高效前置過濾器壓縮機(jī)壓縮機(jī)貯罐貯罐冷卻器冷卻器 絲網(wǎng)分離器絲網(wǎng)分離器加熱器加熱器過濾器過濾器 2.2.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 1）空氣壓縮：克服輸送過程中過濾介質(zhì)的阻力）空氣壓縮：克服輸送過程中過濾介質(zhì)的阻力并維持一定的氣流速度。并維持一定的氣流速度。（2 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。因?yàn)橐驗(yàn)閴嚎s后的高溫空氣能引起過濾介質(zhì)的炭化或燃燒壓縮后的高溫空氣能引起過濾介質(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)增加培養(yǎng)液水分的蒸發(fā) 一般用列管式冷卻器進(jìn)行冷卻。一般用列管式冷卻器進(jìn)行冷卻?？諝赓A罐空氣貯罐消除壓縮機(jī)排出空消除壓縮機(jī)排出空氣量的脈沖，維持氣量的脈沖，維持穩(wěn)定的空氣壓力。穩(wěn)定的空氣壓力。利用重力沉降作用利用重力沉降作用除去部分油霧。除去部分油霧。緊接空壓機(jī)安裝。緊接空壓機(jī)安裝。有些裝有冷卻管有些裝有冷卻管。3.3.壓縮空氣的除油除水壓縮空氣的除油除水 冷卻降溫后的空氣濕度增大，會(huì)使過濾介冷卻降溫后的空氣濕度增大，會(huì)使過濾介質(zhì)受潮失效。質(zhì)受潮失效。兩類設(shè)備兩類設(shè)備旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器利用離心力進(jìn)行沉降，對(duì)于利用離心力進(jìn)行沉降，對(duì)于1010 m m以上的微粒分離效率較高。以上的微粒分離效率較高。絲網(wǎng)分離器絲網(wǎng)分離器利用慣性進(jìn)行攔截，分離效利用慣性進(jìn)行攔截，分離效率較高，能除去率較高，能除去2 25 5 m m的細(xì)小顆粒。的細(xì)小顆粒。旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器采用慣性攔截采用慣性攔截等機(jī)理，有效去除空氣等機(jī)理，有效去除空氣中的水、油霧、塵埃，中的水、油霧、塵埃，不銹鋼絲網(wǎng)可清洗，使不銹鋼絲網(wǎng)可清洗，使用壽命長(zhǎng)。用壽命長(zhǎng)。4.4.空氣的加熱空氣的加熱 將除油水的空氣加熱（溫差在將除油水的空氣加熱（溫差在10101515C 左右），降低相對(duì)濕度（達(dá)左右），降低相對(duì)濕度（達(dá)50%50%60%60%）后）后，輸入過濾器。輸入過濾器。用列管換熱器。用列管換熱器?？諝膺^濾除菌設(shè)備流程空氣過濾除菌設(shè)備流程空壓機(jī)空壓機(jī)儲(chǔ)罐儲(chǔ)罐二級(jí)冷卻二級(jí)冷卻加熱器加熱器空氣過濾空氣過濾粗過濾粗過濾四、空氣過濾器四、空氣過濾器過濾除菌的關(guān)鍵設(shè)備過濾除菌的關(guān)鍵設(shè)備180180M M3 3發(fā)酵罐車間發(fā)酵罐車間大型空氣壓縮機(jī)大型空氣壓縮機(jī)發(fā)酵車間的空氣過濾器發(fā)酵車間的空氣過濾器空氣凈化的流程空氣凈化的流程吸氣口吸入的空氣先經(jīng)過壓縮前的過濾吸氣口吸入的空氣先經(jīng)過壓縮前的過濾進(jìn)入空氣壓縮機(jī)（進(jìn)入空氣壓縮機(jī)（120120 150150C）冷卻（冷卻（2020 2525C），），除去油、水，再加熱至除去油、水，再加熱至30 30 3535C。最后通過總過濾器和分過濾器，獲得潔凈度、最后通過總過濾器和分過濾器，獲得潔凈度、壓力、溫度和流量都符合要求的無菌空氣壓力、溫度和流量都符合要求的無菌空氣。