发酵培养基连续灭菌工艺物料泵选用的探讨
药品生产技术《培养基连续灭菌的设备》
培养基连续灭菌的设备
连续灭菌的优点是连续性强，快速灭菌消毒，培养基营养成分破坏少，适用于大容积发酵罐物料的连续灭菌消毒。
加热时间短，提高了热的利用率；操作条件恒定，灭菌质量稳定；易于实现管道化和自控操作；发酵设备利用率高。
缺点是对设备的要求高，需另外设置加热、冷却装置；操作较麻烦；染菌的时机较多，染菌涉及面广；不适合于含大量固体物料的灭菌；对蒸汽的要求高。
由此可见，无论在理论上或者在实践上，连续灭菌的优点十清楚显。
因此，连续灭菌越来越多地被用于培养基的灭菌。
连续灭菌的根本设备一般包括：
1、配料预热罐，将配制好的料液预热到60-75℃，以防止连续灭菌时由于料液与蒸汽温差过大而产生水汽撞击声；
2、连消塔，连消塔的作用主要是使高温蒸汽与料液迅速接触混和，并使料液的温度很快升高到灭菌温度〔126-132〕℃；
3、维持罐，连消塔加热的时间很短，光靠这段时间的灭菌是不够的，维持罐的作用是使料液在灭菌温度下保持5-7min，以到达灭菌的目的；
4、冷却管，从维持罐出来的料液要经过冷却排管进行冷却，生产上一般采用冷水喷淋冷却，冷却到40-50℃后，输送到预先已经灭菌过的发酵罐内。
发酵培养基超高温连续灭菌新技术与新设备
21
两种历来灭菌技术蒸汽消耗量比较
• 从理论上讲，连续灭菌加热温度较高、维持时间 较短，实罐灭菌加热温度较低、维持时间较长， 而罐体灭菌的温度和维持时间是相同的（只不过 一个是分开灭菌，一个是一体灭菌），因此两者 的蒸汽消耗应该相当。 • 实际上，由于一般操作工在连续灭菌的空罐灭菌 阶段乏汽排放量要大于实罐灭菌，故连续灭菌的 总体蒸汽消耗量大于实罐灭菌。 • 这也是相当一部分工厂舍弃连续灭菌，采用实罐 灭菌的重要原因。
A RT Y e 100% 2
E
50 40 30 20 10 0
121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150
由此可作图得右图
tgα= E/R
直线，其斜率为 E/R，截距为 ln A。
T1(K1)
7
湿热灭菌原理
十进热死时间D
十进热死时间D——使活细胞数量减少
90%所需的受热时间，代表细胞对热的抵 抗力大小。 由 可得
N N 0e N0 kD e 10 N
kt
则
ln10 2.303 D k k
18
连 续 灭 菌
历来连续灭菌技术的缺点
• 使用高压蒸汽使其不能在培养基中全部冷凝，不 仅乏汽排放量大，造成大量蒸汽潜热的浪费，而 且培养基容易局部过热； • 培养基与蒸汽接触瞬间由于过热而形成颗粒状焦 煳块，容易堵塞喷射口，并在喷射器和维持罐内 壁形成料垢，不易清理，造成染菌隐患； • 维持罐容易发生返混现象，不能确保灭菌物料先 进先出、后进后出，为了确保灭菌彻底，必须延 长维持时间，造成物料营养成分的破坏； • 冷却水消耗量大，且在冷却盘管外部极易形成水 垢，降低传热效果； • 环境散热大、震动大、噪音大，操作条件恶劣。
微生物发酵生产中的关键工艺优化
微生物发酵生产中的关键工艺优化微生物发酵生产是一种常见的工业生产方式，通过微生物的代谢和生长来产生生物活性物质，具有高效、可控、环保等优点。
然而，微生物代谢的复杂性和生产环境的变异性使得微生物发酵生产中的关键工艺优化成为一个挑战。
本文将从培养基、发酵条件、控制策略等方面入手，探讨如何优化微生物发酵生产中的关键工艺。
一、培养基的优化培养基是微生物发酵生产中的基础环节，它提供微生物生长所需的营养物质、能量和其他辅助物质。
因此，培养基的优化对于微生物代谢和生长的影响非常明显。
1.1 碳源的选择碳源是微生物生长所需的能源，常用的碳源包括葡萄糖、麦芽糊精、木糖等。
在选择碳源时需要考虑微生物的代谢途径以及代谢产物的影响。
比如，若目标代谢产物是乳酸，则可以选择葡萄糖、果糖等作为碳源；若目标代谢产物是乙醇，则需要选择合适的含淀粉物质为碳源。
1.2 氮源的选择氮源是微生物合成蛋白质和核酸的基础，常用的氮源包括酵母浸粉、玉米粉、蛋白胨等。
在选择氮源时需要考虑微生物对氮源的需求以及代谢产物的影响。
例如，若目标代谢产物是角质素，则需要选择富含氮的培养基；若目标代谢产物是乳酸，则可以选择氨基酸等为氮源。
二、发酵条件的优化发酵条件是微生物发酵生产中另一个重要的环节，它包括发酵温度、pH值、曝气速率等因素，这些因素对微生物代谢过程和转化效率产生直接的影响。
2.1 发酵温度的控制发酵温度是微生物活性的重要因素之一，不同微生物有不同的适宜发酵温度。
例如，革兰氏阳性菌适宜发酵温度在35-40℃之间，而革兰氏阴性菌则适宜发酵温度在25-30℃之间。
发酵温度的选择应考虑微生物的生长速率、代谢通量以及代谢产物的稳定性等多种因素。
2.2 pH值的控制pH值是微生物发酵代谢的关键因素之一，它影响微生物的生长和代谢过程。
在微生物发酵生产中，pH值的控制应根据微生物对pH值的敏感性和代谢要求来确定，一般情况下，微生物发酵的最适pH值在6.5-7.5之间。
发酵工艺：发酵灭菌原理及全自动灭菌技术介绍
发酵工艺：发酵灭菌原理及全自动灭菌技术介绍在发酵工业中，对培养基和发酵设备的灭菌广泛使用湿热灭菌法。
工厂里，蒸汽比较容易获得，控制操作条件方便，是一种简单而又价廉、有效的灭菌方法。
用湿热灭菌的方法处理培养基，其加热受热时间与灭菌程度和营养成分的破坏都有关系。
营养成分的减少将影响菌种的培养和产物的生成，所以灭菌程度和营养成分的破坏成为灭菌工作中的主要矛盾，恰当掌握加热受热时间是灭菌工作的关键。
一、湿热灭菌相关理论：1、微生物的死亡速率：对数残留定律微生物受热死亡的原因，主要是因高温使微生物体内的一些重要蛋白质，如酶等发生凝固、变性，从而导致微生物无法生存而死亡。
微生物受热而丧失活力，但其物理性质不变。
在一定温度下，微生物的受热死亡遵照分子反应速度理论。
在灭菌过程中，微生物的死亡速率与任一瞬时残存的活菌数成正比，即对数残留定律。
用N表示残留活菌个数，则活菌的减少率（死亡率）与N呈线性关系，即：积分边界条件：N0→Nθ；t0=0注：式中，θ：灭菌时间（s）；K，灭菌速度常数；N0：灭菌开始时培养基中杂菌个数（个）；N：经过灭菌时间θ后残存的活菌数（个），一般取N = 0.001，即1000次灭菌中有1 次失败关于上述公式几点说明：（1）K值越大，微生物越易死亡；（2）一定温度下，K随M种类不同而异。
一般来说，细菌营养体、酵母菌、放线菌、病毒及噬菌体对热的抵抗力较弱，而细菌芽孢、霉菌孢子则较强。
（3）随着温度的变化，K有很大变化。
温度对K的影响遵循阿仑尼乌斯定律：A：系数，s-1；△E：活化能，J/mol；R：气体常数，8.314 J/(mol·K)；T：绝对温度。
2、两种常见灭菌方式：分批灭菌和连续灭菌理论时间计算及优劣比较（1）分批灭菌分批灭菌通常分为升温、保压和降温三个阶段。
如只考虑保温阶段，以耐热的芽孢杆菌为灭菌对象，发酵罐内装培养基40m3，121℃分批灭菌，初始培养基中含芽孢107个/mL，关于理论灭菌时间T计算可根据公式：其中A=1.34×1036 s-1，ΔE=2.844×105 J/mol，则k=0.0281 s－1；No=40×106×107=4×1014个，Nt=0.001个，则T=24min，理论上与一般分批灭菌条件121℃灭菌30min相差不大；若考虑升温阶段对灭菌的贡献，初始温度从100℃计算，从保温开始时培养基中活微生物数不是No而是Np，则：其中Km为100℃至121℃时间内灭菌常数平均值：k m＝0.0061s－1，Np＝2.65×1011个，保温灭菌时间T=19.7min。
浅谈发酵工程培养基的灭菌
在加热器中， 培养基与蒸气直接混合 ， 温度迅速
作者简介 ： 陈宝华 （ １ ９ ８ ２ 一） ， 女， 浙江金华 人 ， 工程师 ， 现 主要从事工艺管道 的设计 。
・
５ ４・
山 东 化 工 Ｓ ＨＡ Ｎ Ｄ ０ Ｎ Ｇ Ｃ Ｈ Ｅ ＭＩ Ｃ Ａ Ｌ Ｉ Ｎ Ｄ Ｕ Ｙ
第 ３期
陈宝华 ： 浅谈 发酵工程 培养基 的灭菌
・ ５ ３・
浅谈发酵工程培养基的灭菌
陈 宝 华
（ 广东 寰球 广业 工程 有 限公 司 ， 广东 广 州 ５ １ ０ ６ ５ ５ ）
摘要 ： 介绍了发酵工程 中培养基的灭菌方法 以及影响因素 ， 并 重点 分析了连续灭 菌， 对其优缺点 、 工艺 基本流程 、 关键 操作 以及注 意事项等进行了归纳与总结 。 关键词 ： 分批灭菌 ； 连续灭菌 ； － Ｉ － 艺流程 ； 关键操作 ； 注意事项 ； 影 响因素
预热可在培养基配制罐或预热罐中进行 ， 使培 养基 的温度 升 到 ６ Ｏ一７ Ｏ ℃左 右， 培 养 基 经 过 预 热 后， 一些不溶性物料 （ 如淀粉） 在淀粉酶作用下发生 糊化 ， 使黏度大大降低。经过预热的培养基再用蒸 气进一步加热时 ， 产生的振动和噪声也大大减小。
连续灭菌也叫连消， 就是将将配制好 的并经预 ２ ． Ｉ ． ２ 加 热 热（ ６ ０— ７ Ｏ ℃） 的培养基用泵连续输 入 由直接蒸气
３ ． １ 培养基 成 分
培养 基 中的油 脂 、 糖 类 和蛋 白质 会 增加 微 生物
的耐热性 ， 使微生物 的受热死亡速率变慢 ， 这主要是 因为有机物质会在微生物细胞外 形成一层薄膜 ， 影
关于罗院长提出的固态发酵方案讨论
关于罗院长提出的固态发酵方案讨论
1、使用灭菌罐进行物料灭菌存在以下问题：
（1）设备做不大，形成不了规模化生产。
（2）固体物料本身阻力大，对动力与搅拌的强度要求高，同时加热、灭菌过程中物料变粘，造成阻力逐步增大，严重时导致轴与搅拌叶变形折断，影响生产。
（3）易叫成团状：物料里含有淀粉（麸皮本身就带有淀粉），粉碎至20目以上，加水，并加热，糊化，粘度增加，结成团状，如和面粉状，导致灭菌困难，生产过程无法实施，接种培养亦无法进行。
固态物料的发酵培养基需要灭菌后的物料蓬松，便于透气，而有利于通气培养。
因此，怎么解决这一问题是目前困扰固态发酵大规模生产化的一个行业难。
（4）固态物料蒸汽灭菌难点：固体物料灭菌困难，热的传导及穿透作用效率大大降低，造成固态物料不易灭透，尤其对一些颗粒较大的物料，因此物料需粉碎到一定的粒度；另外，对于结块的物料，更难做到灭菌彻底。
（5）蒸汽冷凝水的问题：固态蒸汽灭菌过程中，灭菌时间长，蒸汽质量存在波动，冷凝水大，造成物料水分难控制，影响生产过程。
2、灭菌后的物料发粘，从灭菌罐内如在高温情况下，
存在放料困难的问题。
3、使用螺旋输送及降温可能达不到理想效果。
培养基内存在淀粉等物质，灭菌后的物料粘性大，易粘附在螺旋推板及管壁上。
4、没用接种搅拌装置，在接种过程中达不到均匀接种。
工业发酵培养基的灭菌及灭菌设备
袋式过滤器
袋式过滤器利用滤袋对培 养基进行过滤除菌，适用 于小规模物料的过滤除菌。
深层过滤器
深层过滤器利用深层滤材 对培养基进行过滤除菌， 具有较高的过滤精度和通 量。
辐射灭菌设备
紫外线灭菌设备
紫外线灭菌设备利用紫外线的杀菌作 用对培养基进行灭菌，适用于小型物 料的灭菌。
电子束辐射灭菌设备
电子束辐射灭菌设备利用高能电子束 对培养基进行辐射灭菌，具有广谱杀 菌、操作简便的特点。
巴氏消毒法
采用较低的温度（60-80℃）长时 间加热杀死微生物的方法，常用于 牛奶等液态食品的消毒。
紫外线灭菌法
利用紫外线辐射破坏微生物的 DNA结构，从而达到杀菌效果 ，适用于表面灭菌和空气净化 。
臭氧灭菌法
利用臭氧的强氧化性杀灭微生 物，具有广谱杀菌效果，常用
于水处理和表面消毒。
02 工业发酵培养基的灭菌方 法
烘箱通过加热空气对培养 基进行干热灭菌，适用于 对高温有良好耐受性的物 料。
隧道式烘道
隧道式烘道是一种连续式 干热灭菌设备，适用于大 规模培养基的连续灭菌。
热风循环烘箱
热风循环烘箱利用循环的 热风对培养基进行干热灭 菌，具有温度均匀、灭菌 效果好的特点。
过滤除菌设备
板框过滤机
板框过滤机通过滤材对培 养基进行过滤除菌，适用 于固液分离的物料。
04 灭菌设备的选择与使用
设备选择的原则
适用性
选择适用于培养基物料 的灭菌设备，确保设备 能够满足生产工艺要求。
效率与效果
优先选择具有高效灭菌 性能的设备，确保培养 基中的微生物得到有效
杀灭。
安全性
考虑设备的操作安全性 和稳定性，确保生产过 程中的安全事故风险降
发酵工程制药技术 发酵培养基与灭菌技术
➢ 实验室一般为蔗糖、葡萄糖。 ➢ 工业用碳源为淀粉水解液、糖蜜、干薯粉、甲醇、乙醇材料
氮源
➢ 速性氮源：实验室常用的牛肉膏、蛋白胨、酵母膏等 ➢ 迟速性氮源：生产用玉米浆、豆饼、葵花饼、花生饼等
无机盐
➢ 在配制培养基时，首选加入磷酸氢二钾和硫酸镁或氯化钠，基本时可以同时提供4种（P、S、 K、Mg）需要量最大的元素
一定的时间
连续灭菌
Part3 发酵培养基与灭菌技术 二、无菌空气
1、无菌空气的制备
生化制药工艺
项目二 发酵工程制药
目录
CONTENTS
01 发酵工程制药和微生物药物概述 02 制药微生物菌种选育与保藏 03 发酵培养基与灭菌技术 04 发酵工艺条件的确定
03 项目二 发酵工程制药
发酵培养培养基 1、培养基的组成（复习微生物应用技术课程内容）
生长因子 水 前体物质
➢ 某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去， 而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高
Part3 发酵培养基与灭菌技术
一、发酵工程制药培养基 2、培养基的灭菌
批次灭菌
➢ 实罐灭菌 三路进汽：直接蒸汽从通风、取样和出料口进入罐内直接加热，直到所规定的温度，并维持
生物工程设备问题解答
问题解答1.为什么发酵培养基灭菌采用湿热灭菌法？湿热灭菌是利用高温饱和蒸汽将物料的温度升高使微生物体内的蛋白质变性进行灭菌的一种方法。
工业发酵培养基灭菌的特点是数量多；含有很多固体物质；灭菌后要有利生产菌的生长；方便易行及价格便宜。
由于蒸汽冷凝时会放出大量潜热，并具有很强的穿透力，灭菌效果好；蒸汽来源及控制操作条件方便，适用于工业发酵培养基的灭菌。
2.从工程上分析影响培养基湿热灭菌的因素有哪些？培养基成分、起泡程度、培养基颗粒大小、罐内空气排除、搅拌混合均匀等。
3.实罐消毒灭菌过程中的温度与压力不对应产生的原因是什么？答在实罐消毒过程中，热传递的对流进行得不迅速、不充分，即升温的时间很短，物料没有达到均匀的灭菌温度；罐内及物料内的低温气体又没有充分排出，并且还在继续产生；4.实罐消毒灭菌操作过程的要点？（1）发酵罐及附属阀门无泄漏，无死角，无堵塞；（2）灭菌时罐内蛇管和夹层冷却部位的冷水彻底排除干净；（3）控制培养基颗粒大小（4）罐内空气排除（5）搅拌混合均匀（6）液面以下与培养基接触的管道都要进蒸汽；（7）液面以上不与培养基接触的管道都要排汽。
5.在连续灭菌系统流程设计中，加热塔的蒸汽进口压力与料泵的输送压力为何不能相差太大？保证加热塔处于稳定工作状态，确保连续灭菌可靠性6.连续消毒灭菌操作的关键是什么？（1）连消设备无泄漏，无堵塞，无死角，保证在管路消毒过程中总管，支管灭菌彻底；（2）打料过程中严格控制打料流速及打料温度，严格控制开冷却水时间；（3）打料结束后避免物料长时间在管路中滞留，要及时压出或及时接种；7.什么是连续消毒灭菌法？事先将准备好的空罐消好，然后把配制好的培养基经过专用的消毒设备，用泵连续进行进料消毒，冷却的灭菌方法叫连续消毒灭菌法。
8.连续消毒灭菌特点是什么？连续性强，快速灭菌消毒，培养基营养成分破坏少，适用于大容积发酵罐物料的连续灭菌消毒。
但由于附加设备多，操作环节多，因此染菌机会增加，染菌面涉及广泛。
阐述培养基连续灭菌流程设备组成及作用
阐述培养基连续灭菌流程设备组成及作用下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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发酵工业用培养基配制的原则及其注意点
发酵工业用培养基配制的原则及其注意点发酵工业用培养基的配制是发酵工艺中至关重要的一步。
发酵工业用培养基是提供微生物生长和代谢需要的营养物质的复杂混合物，通过配制合适的培养基可以促进菌种的生长和代谢活性，从而提高发酵产物的产量和质量。
以下是发酵工业用培养基配制的原则及其注意点。
1.培养基组分的选取原则（1）根据菌种要求选择合适的碳源、氮源、矿物盐和有机添加剂，以满足微生物生长和代谢的需要。
（2）根据发酵产物的需要选择适当的调节剂和辅助剂，如pH调节剂、发泡抑制剂等。
（3）在培养基中添加维生素、微量元素等，以满足微生物生长和代谢的需要。
（4）根据发酵工艺的要求选择合适的缓冲体系，维持培养液的合适pH值。
2.培养基组分比例的确定原则（1）碳源和氮源的比例要适合菌种的生长需求，维持培养基的合适营养平衡。
（2）矿物盐和有机添加剂的含量和比例要适宜，以满足微生物生长需要，并提高发酵产物的产量和质量。
（3）调节剂和辅助剂的含量要根据发酵产物的需要确定，以提高发酵产物的产量和纯度。
3.注意点（1）配制培养基时要注意消毒和无菌操作，防止外来微生物的污染。
（2）配制过程中要根据培养基组分的性质和稳定性，选择合适的操作条件，如温度、pH值等。
（3）配制培养基时要根据菌种的生长特性和产物的需要，合理选择培养基的浓度，避免过高或过低的浓度对微生物生长和代谢的影响。
（4）注意培养基的质量控制，对原材料要进行质量检验，避免使用过期或质量不合格的原材料。
（5）配制完毕后要进行培养基的质量检验，如pH值、透明度等指标，确保培养基的质量符合要求。
总之，发酵工业用培养基的配制要根据菌种的生长特性和发酵产物的需要，合理选择组分和比例，并注意无菌操作和质量控制，以提高菌种的生长和代谢活性，实现发酵产物的高产和高质量。
生物发酵连续消毒过程的改进
发酵科技通讯第 37卷摘要 :控制培养基料液和蒸汽合理、稳定的流速是连消过程中的基本要求 , 所以完善过程控制是很有必要的。
通过对现有的工艺控制系统及维持罐的改进 , 保证了连消温度的稳定性和在维持罐维持时间的稳定性 , 有效地降低了染菌的几率。
关键词 :培养基连消控制系统维持罐生物发酵连续消毒过程的改进刘守强(河南天方药业股份有限公司驻马店463000以发酵工程为核心内容的生物技术在不断发展 , 当前 , 借助微生物培养进行产品生产已涉及医药、化工、轻工、能源、环保等领域 , 随着发酵工程趋向设备大型化、高效和自动化 , 对规模化的生产工艺操作和装备设计提出了更高的要求。
发酵过程技术性强 , 对设备的要求较高。
然而, “ 染菌”, 即在微生物纯种培养过程中 , 除目的菌以外还有其他微生物存在的现象时有发生 , 由此给企业造成较大的经济损失。
生产实践表明 , 在造成发酵染菌的原因中 , 除了人为操作因素 , 设备造成的发酵染菌占了很大比例。
在发酵罐及其附属设备 (空气净化系统 , 温度、压力流量等控制系统及相应的管道阀门中 , 哪一个环节出现问题都可能造成发酵失败。
因此 , 企业首先应树立“ 预防为主” 的观念 , 从设备入手杜绝可能引起发酵染菌的各种隐患。
1连续灭菌的工艺流程培养基的灭菌方法一般有实消和连消两种方法 , 连消即将培养基在发酵罐外 , 通过专用消毒装置 , 连续不断的加热维持保温和冷却 , 然后进入发酵罐的灭菌方法[1]。
目前应用最广泛的是低压蒸汽喷射器的连消工艺 , 该工艺既可以提高培养基的灭菌效果 , 又可以节约大量的蒸汽和冷凝水。
连续灭菌工艺有很多优点。
1.1采用高温、快速灭菌 , 物料受热时间短、营养成分破坏少 , 消后物料质量好。
1.2灭菌时间短 , 发酵罐的利用率高。
1.3蒸汽负荷均衡 , 锅炉利用率高。
1.4适宜采用自动控制。
1.5减低劳动强度 [2]。
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。
发酵工程连续灭菌设计方案
发酵工程连续灭菌设计方案一、引言发酵工程是一种利用微生物、酶或细胞等生物体系在一定条件下进行生长或代谢活动，产生有益物质的过程。
在发酵工程中，微生物培养液需要进行连续灭菌以确保生产的产品质量。
连续灭菌是指在发酵过程中对微生物培养液进行连续不间断的灭菌处理，以保证微生物培养液的无菌状态。
因此，设计合适的连续灭菌工艺和设备对于确保发酵工程的生产质量至关重要。
本文将介绍连续灭菌的设计方案，包括灭菌工艺流程、灭菌设备选择、操作规程等方面的内容，旨在为发酵工程的连续灭菌提供一些建议和参考。
二、连续灭菌工艺流程1. 培养液分装首先，将待灭菌的微生物培养液从发酵罐中抽取，通过管道输送至连续灭菌设备前的培养液分装装置。
在此过程中，需要确保分装装置能够对培养液进行准确的量化分装，保证后续的连续灭菌工艺。
2. 灭菌处理接下来，将分装好的微生物培养液送入连续灭菌设备中进行灭菌处理。
连续灭菌设备通常采用加热或者化学处理的方式进行微生物的灭菌。
在设计灭菌设备时，需要考虑到处理的温度、时间、压力、流速等参数，以及在灭菌过程中可能产生的氧化、变质、颜色和风味上的影响。
3. 加工尾水处理在连续灭菌处理过程中，可能产生一定量的加工尾水。
这部分尾水需要进行处理，以保证对环境的安全性和符合相关的环保法规。
4. 贮存和输送经过连续灭菌处理的微生物培养液需要进行存储和输送，以确保生产线上的连续生产。
因此，需要设计相应的贮存和输送设备，包括存储罐、输送管道、泵等。
5. 清洗和消毒在整个连续灭菌工艺结束后，需要对相关的设备进行清洗和消毒。
这包括清洗灭菌设备、培养液分装装置、贮存罐等设备，以确保下一次的灭菌工艺的进行。
三、连续灭菌设备选择在设计连续灭菌工艺中，选择合适的灭菌设备至关重要。
常见的连续灭菌设备有：1. 输送管道2. 灭菌罐3. 灭菌灌装机4. 贮存罐5. 清洗设备在选择灭菌设备时，需要考虑到其灭菌效率、可靠性、稳定性，以及容易清洗和维护的特点。
培养基的配制与灭菌的注意事项
培养基的配制与灭菌的注意事项培养基配制：1.选择合适的成分：根据实验需求选择合适的成分，常见的成分包括碳源、氮源、无机盐、维生素和其他添加剂等。
不同菌株具有不同的营养需求，因此需要根据菌株的特点进行选择。
2.称量成分：准备好所需的成分，并根据实验方案的要求称量合适的量，注意遵循慎重、准确的原则。
称量时要注意卫生和避免污染，避免手直接接触培养基成分。
3.溶解和调节pH：将所需的成分加入适量的去离子水中，用磁力搅拌器充分溶解。
根据菌株的要求，调节培养基的pH值。
常用的调节剂有氢氧化钠（NaOH）和盐酸（HCl）。
4.加入琼脂糖：将配制好的液体培养基加热至沸腾并搅拌，然后加入适量的琼脂糖，再次搅拌直至琼脂糖完全溶解。
5.分装和灭菌：将配制好的培养基分装到培养皿或试管中，然后灭菌。
灭菌的注意事项：1.选择合适的灭菌方法：常见的灭菌方法包括高压灭菌、滤液灭菌和热灭菌等。
选择合适的灭菌方法应基于培养基的成分和需求。
2.准备好实验室器具：在灭菌前，要确保实验室器具和操作台面都是清洁的，并准备好所需的灭菌设备和物品，如高压锅、培养皿、试管和酒精灯等。
3.严格操作：灭菌前要对培养基容器进行必要的清洁，如使用酒精进行消毒。
然后将培养基装入容器中，并用适当的方法进行密封，如用铝箔纸包裹或用锡纸密封。
4.控制温度和时间：根据选择的灭菌方法和设备的要求，设置合适的温度和时间。
灭菌时间一般为15-30分钟，不同的培养基和设备可能有所不同，需要根据实际情况进行调整。
5.检查培养基质量：灭菌后，打开培养基试管或培养皿的盖子，观察培养基是否有异常变化，如出现颜色变化、气泡或异味等。
若有异常，应立即进行处理。
总结：培养基的配制与灭菌是微生物学实验中必不可少的环节。
正确的配制和灭菌可以保证培养基的纯度和质量，从而确保实验结果的可靠性。
在培养基的配制过程中，要选择合适的成分，准确称量，并注意卫生和避免污染。
灭菌时，要选择合适的灭菌方法，并控制温度和时间，同时注意实验室器具的清洁和消毒。
生物发酵培养基连续灭菌系统优化
·健康科学·81大，灭菌后培养基的有效成分降低；冷却降温时间长，能耗较高，不适用于较大体积的发酵设备；准备工作时间较长，发酵罐的利用率较低。
（二）连续灭菌的优点和缺点优点是灭菌温度高、时间短，可减少培养基中营养物质的损失；可利用换热器实现灭菌物料的预热和灭菌后物料的冷却，提高了热量的利用效率；操作时间短，发酵设备利用率高。
缺点是对设备及操作的要求高，对加热冷却装置的设备档次要求较高；操作一定时间后，因长期处于高温状态，其密封胶条老化严重，存在更换频繁，低耗成本增加、清洗安装劳动强度大及泄漏染菌风险等问题。
4. 安装操作不合理，存在染菌风险。
三、高温短时间灭菌代替中温长时间灭菌根据化学反应动力学理论，在活化能大的反应中，反应速度随温度变化也大。
反之，如果某一反应的活化能非常小，那么该反应的速度随温度的变化也很小。
82由表1可以看出，当温度升高时，杂菌的死亡速度比营养成分的破坏速度快得多。
因此，发酵培养基灭菌采用高温短时间的方法，既可保证灭菌效果，又能减少营养成分的破坏。
我公司在实际生产过程中将原有的125℃~135 ℃的维持8~10分钟连续灭菌方式，改为135 ℃~145 ℃，灭菌维持1分钟的新方法，在确保培养基的无菌状态下，物料热破坏降低20%以上，发酵生产水平大幅度提升。
四、改进换热器，提高工作效率随着原有板式换热器在连消过程中出现的各种缺陷，寻找更合理的换热器就成为急需完成的工作。
我们先后考察了螺旋板换热器、可拆卸式螺旋板换热器、螺旋缠绕管式热交换器。
（一）螺旋板换热器通过阿法拉法，兰州兰洛炼化高新设备装备股份有限公司等生产的螺旋板换热器进行考察，我们认为此类设备存在以下问题，不能进行发酵使用。
1. 螺旋板换属于单通道，物料在板换中滞留时间长，长时间高温，物料的破坏加剧。
2. 进料阻力大，压降大，采用螺旋板换热器必须更换高扬程水泵以满足设备需求。
3. 物料在板内滞留时间长，流速慢，容易结垢，存在染菌风险。
1发酵培养基的优化方法与策略
1发酵培养基的优化方法与策略发酵培养基的优化是提高微生物发酵产物产量和质量的重要手段之一、优化发酵培养基的方法与策略主要包括以下几个方面。
1.组件选择和浓度优化：优化发酵培养基的首要任务是选择合适的营养成分。
首先，根据发酵微生物的需求特点选择对其生长和代谢有促进作用的营养需求物质，如碳源、氮源、矿质盐和辅助因子等。
其次，通过合理配比研究每个组分的最佳浓度，避免过高或过低的浓度对微生物生长和代谢产物产量的负面影响。
2.抗泡沫和抗氧化剂的添加：在发酵过程中，泡沫和氧气的存在会影响微生物的生长和产物的产量。
添加抗泡沫剂可以有效地控制泡沫的产生和积聚，改善发酵液的混合和气体传质效果。
而添加抗氧化剂可以减少氧气对微生物的氧化损伤，提高微生物对氧气的利用效率。
3.pH值和温度的调节：微生物的生长和代谢活动受到环境条件的影响较大，因此优化发酵培养基时需要合理调节pH值和温度。
适当的pH值和温度可以提供良好的生长环境，促进微生物发酵活动。
对于一些需要特殊pH值和温度条件的微生物，可以在培养基中添加缓冲剂和调节剂，用于调节pH值和温度。
4.发酵条件的控制：发酵过程中，控制发酵条件是优化发酵培养基的关键之一、控制发酵过程中的搅拌速度、通气量和温度、pH值等操作参数，可以有效地提高发酵效果和产物的产量。
此外，还可以通过适时添加激素和生长因子等来调节微生物的代谢途径和产物的产量。
5.采用统计学方法进行优化：为了确保优化发酵培养基的可靠性和准确性，通常需要采用统计学方法建立数学模型来描述微生物的生长和代谢规律。
通过设计合适的实验方案和合理的数据采集，应用响应面法、负荷图法、主成分分析等方法，对关键因素进行优化和预测，从而提高发酵培养基的效果。
总之，发酵培养基的优化是一个复杂的过程，需要结合微生物的特点和发酵过程中的各种因素进行综合考虑与调控。
通过合理选择和配比培养基组分、添加合适的辅助剂、调节发酵条件和采用统计学优化方法，可以最大限度地提高微生物的发酵产量和质量。
发酵培养基灭菌
灭菌不利方面
同时也会破坏培养基中的营养成分，甚 至会产生不利于菌体生长的物质。因此， 在工业培养过程中，除了尽可能杀死培 养基中的杂菌外，还要尽可能减少培养 基中营养成分的损失 。 12
1、衡量热灭菌指标
致死温度：杀死微生物的极限温度。 致死时间：在此温度下，杀死全部微生物所需要的时间。 热阻：对热的抵抗力，指微生物在某一特定条件 （主要是温度和加热方式）下的致死时间。 相对热阻：几种微生物对热的相对抵抗能力。指微生物在 某一特定条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下的 致死时间的比值。
ln
2 ′ 1 ′
〔T T 〕 = R 1 2
29
E ′1
1
上面两式相除，得
ln(2 /1) ln(2′ /1′)
＝
E E′
30
名称
叶酸 泛酸 维生素B12 维生素B1 嗜热脂肪芽孢杆菌 枯草杆菌 肉毒梭菌
E (J/mol)
70.3 87.9 96.7 92.1 283 318 343
各种微生物在同样的温度 下K值是不同的，K值愈小， 则此微生物愈耐热。 在121度，枯草杆菌FS5230 的K为0.047s-1，梭状芽孢 杆菌PA3679的K值为0.03 s-1 ，请问哪一种微生物 更耐热?
21
= (2.303 logN0/N) /
可见灭菌时间取决于污染程度(N0)、灭菌程度（残留菌数
6
一、灭菌的原理和方法
化学试剂：甲醛、乙醇或新洁尔灭、 （一）化学试剂灭菌法 高锰酸钾等 适用范围：环境空气、皮肤及器械 的表面消毒 （二）射线灭菌法 电磁波、紫外线或放射性物质 适用范围：无菌室、接种箱 常用烘箱，灭菌条件为在160℃ 下保温1h 适用范围：金属或玻璃器皿
论述工业生产用培养基在设计和优化过程中的注意事项
1.论述工业生产用培养基在设计和优化过程中的注意事项首先，在发酵培养基的选择时的几点原则：（1）必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分。
（2）有利于减少培养基原料的单耗，即提高单位营养物质所合成产物数量或最大产率。
（3）有利于提高培养基和产物的浓度，以提高单位容积发酵罐的生产能力。
（4）有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周期。
（5）尽量减少副产物的形成，便于产物的分离纯化。
（6）原料价格低廉，质量稳定，取材容易。
（7）所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的影响，利于提高氧的利用率，降低能耗。
（8）利于产品的分离纯化，并尽可能减少产生“三废“的物质。
培养基几点注意：(1)提供必须的营养成分：培养基成分必须满足细胞生长，代谢活动和合成产物所需的基本要求。
(2)配制合适的浓度：可以从发酵动力学有关生长、产物合成和基质利用物料平衡的关系中大致推算所需原料或大致计算出所需主要原料的需要量。
(3)主成分与其他成分的配比。
(4)控制合适的PH：微生物的生长繁殖或产物的合成往往需要一定的PH环境，在最适PH环境，在最适PH值下有利于加快各种酶的反应。
因此在整个发酵过程中应使培养基的PH适合于微生物的生长或产物合成所需。
其中，PH的具体控制方法：①.可以在微生物培养过程中加入酸或碱或流加某些营养物质调剂培养基的PH，但更应在配制培养基时考虑所用营养物质的组成成分，使其PH值适合该微生物生长或合成代谢产物的需要。
②还要注意有些营养物质被利用后培养基的PH的变化情况。
③最常用的方法是再培养基中流加具有一定缓冲能力的物质作为营养物质如以磷酸盐最为磷的成分；或者避免使用容易产生生理酸性或碱性培养基PH波动太大的物质。
④避免产生微生物不能利用的物质或形成沉淀。
如葡萄糖与铵盐或氨基酸的安吉在灭菌高温下作用形成深褐色的物质。
这种物质不被微生物利用，因此这两类营养物不宜直接配在一起进行灭菌，而应采用分开灭菌后再加入发酵罐内。
发酵工业用培养基配制的原则及其注意点
第1节发酵工业用培养基配制的原则及其注意点到今天为止，还没有一个现成的方法，可以去建立一个普遍适用的抗生素生产用培养基的设计规范。
现在生产用的培养基主要是根据生产经验和一系列发酵试验结果所确定的。
近年来，在抗生素生产中，用物料平衡进行培养基设计的方法已普遍采用。
虽然如此，实践经验仍然在培养基的设计中起着决定性作用。
连续培养方法常用于研究个别营养成分对发酵的影响。
尽管用于工业发酵的培养基配制缺乏一定的理论性，但近百年来发酵工业的不断发展和有关学科的发展，为我们提供了相当丰富的经验和理论依据。
因此，在考虑某一菌种对培养基的总体要求时，应注意以下几个方面的问题：（1）微生物对底物的利用速率在配制培养基考虑碳源和氮源时，应根据微生物的特性和培养的目的，注意快速利用的碳（氮）和慢速利用的碳（氮）源的相互配合，发挥各自的优势，避其所短。
如在抗生素发酵时，作为种子培养时的培养基所含的快速利用的碳源和氮源往往比作为合成目的产物发酵培养时的培养基所含的多。
当然也可考虑分批补料或连续补料的方式，以及在基础培养中添加诸如磷酸三镁等称为铵离子捕捉剂的化合物来控制微生物对底物的合适的利用速率，以解除所谓的“葡萄糖效应”来得到更多的目的产物。
另外，对于孢子培养基的配制来说，营养不能太丰富（特别是有机氮源），否则只长营养菌丝而不产孢子。
这种培养基中所用无机盐浓度要适量，不然也会影响孢子量和孢子颜色。
（2）微生物对培养基中碳氮比的要求培养基中碳氮比对微生物生长繁殖和产物合成的影响极为明显。
氮源过多，会使菌体生长过于旺盛，pH值偏高，不利于代谢产物的积累；氮源不足，则菌体繁殖量少，从而影响产量。
碳源过多，则容易形成较低的pH值；若碳源不足，则易引起菌体衰老和自溶。
另外，碳氮比不当还会影响菌体按比例地吸收营养物质，直接影响菌体的生长和产物的形成。
微生物在不同的生长阶段，其对碳氮比的最适要求也不一样。
一般来讲，因为碳源既作为碳架参与菌体和产物合成又作为生命过程的能源，所以比例要比氮源高。
在发酵工艺中需要注意什么
在发酵工艺中需要注意什么在发酵工艺中需要注意以下几个方面：1. 发酵菌种的选择：不同的发酵过程需要不同的发酵菌株。
在选择发酵菌株时，需要考虑其特性和适应性，如产酸能力、产气能力、耐受温度、耐受酸碱等。
同时，还需要考虑生产能否获得该菌株的纯种培养物，保证菌株的质量和稳定。
2. 发酵基质的选择：发酵基质是发酵过程中提供能量和营养物质的来源。
在选择发酵基质时，需要考虑其含有充足的碳源、氮源和无机盐等营养物质，以满足发酵菌株的生长和代谢需求。
同时，还需要考虑基质的可获得性和成本因素。
3. 发酵过程的控制：发酵过程需要掌握适宜的温度、pH值、氧气供应、搅拌速度等条件。
温度是影响发酵速度和产物质量的重要因素之一，不同的发酵菌株对温度的敏感性不同。
pH值影响发酵菌株的生长和代谢活性，需要根据菌株的特性和产物要求来控制。
氧气供应和搅拌速度可以影响发酵过程中的氧气传递和产物的混合度，需要根据发酵菌株的需求和产物的性质来调节。
4. 发酵过程的卫生控制：发酵过程中需要保持良好的卫生条件，避免细菌、霉菌和其他有害微生物的污染。
可以采取灭菌、消毒、过滤等方法来保持发酵设备和容器的清洁。
同时，发酵过程中要注意操作人员的个人卫生和健康状态，避免人为污染。
5. 发酵过程的时间控制：发酵时间是指从接种发酵菌株到发酵结束所经过的时间。
不同的发酵过程需要不同的时间，需要根据实际情况进行控制。
过长的发酵时间可能导致产物质量下降，过短的发酵时间则可能导致产量减少。
6. 发酵产物的提取和纯化：发酵产物的提取和纯化是发酵工艺的最后一步。
在提取和纯化过程中，需要选择合适的分离技术和纯化方法，以去除杂质和有害物质，得到高纯度的发酵产物。
综上所述，在发酵工艺中需要注意发酵菌种的选择、发酵基质的选择、发酵过程的控制、卫生控制、时间控制以及产物的提取和纯化。
通过合理的工艺参数和操作方法，可以提高发酵过程的效率和产物的质量，达到预期的生产目标。
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发酵科技通讯第38卷
灭菌，是指经过化学或者物理的方法杀灭物料及其容器中所有微生物的菌体及孢子，使其永久失去生命力的技术或者工艺过程。
工业生产中的灭菌方法主要有：加热灭菌(湿热和干热两种)、化学药剂灭菌、射线灭菌和介质过滤除菌等几种。
灭菌工作在发酵生产中占据着重要的地位，液体深层发酵均采用湿热蒸汽灭菌。
随着发酵设备大型化的发展，发酵培养基灭菌工艺已由间歇灭菌发展至连续灭菌。
发酵培养基在发酵罐外连续进行加热、维持和冷却，然后进入发酵罐的灭菌工艺叫做连续灭菌。
由于连续灭菌工艺具有：灭菌时间短、培养基成分破坏少、灭菌蒸汽利用率高、冷却水用量少、蒸汽负荷均衡、发酵罐利用率高、劳动强度低、适宜采用自动控制等等优点，此工艺已被逐步广泛的用于抗生素、氨基酸、啤酒、有机酸、多糖、酶制剂等发酵工业以及饮料、淀粉糖、乳制品等液体食品工业生产中。
连续灭菌工艺过程一般包括加热、保温和冷却三个阶段，由配料罐、物料泵、加热器、维持罐(管)、冷却器和物料管道及阀门管件等部分组成。
随着工业设备技术的不断发展，连续灭菌工艺已由连消塔喷淋冷却连续灭菌流程、板式换热器连续灭菌流程发展至喷射器加热换热器冷却连续灭菌流程。
由于培养基灭菌的主要控制条件是温度和时间，灭菌温度是通过控制通入加热器的蒸汽和培养基的流量来实现的，而灭菌时间则是通过控制培养基流量来确定的(由于维持罐或者管的容积已经确定了)。
因此，在生产中人们往往注重加热器、维持罐(管)和冷却器，而往往忽视了物料泵的选用，出现离心泵[1]、螺杆泵[2]、往复泵[2]随意选用的现象，这就给培养基的灭菌带来了较大隐患。
由于液体深层发酵一般都要求纯种培养，培养基灭菌过程对灭菌温度和灭菌时间要求极其严格，必须保持连续灭菌时灭菌温度的相对稳定，温度稍有波动即容易发生温度短时间升高或者下降的情况，这就容易造成营养物质损耗增大、产生有害物质不利于微生物的生长繁殖和正常发酵，或者招致灭菌不彻底导致发酵失败。
喷射加热器按喷射的物料分为两种形式：一种是喷射蒸汽，以带动料液，称为“汽带料”式，一种是喷射料液，以带动蒸汽，称为“料带汽”式。
无论哪种形式，喷射过程蒸汽或者料液进入喷射器都是强制性的，即蒸汽的进入是靠蒸汽本身的压力，料液的进入则是靠物料泵提供的压力。
由于工业生产中蒸汽的稳定性相对较差，所以一般都会选择以料带汽的方式(图一)，利用物料泵送入具有一定压力的物料，物料经过喷射器的喷嘴时将压力能转化为动能形成高速的射流，使喷嘴周围的空间形成一定的“低压”而不断的吸入蒸汽，依靠射流表面的摩擦作用、气液分子的扩散作用和蒸汽的压力，使蒸汽随同射流液通过压缩管进入扩压管，随着物料流速的降低动能又转化为压力能，物料在高湍流状态下迅速吸收热量瞬间达到灭菌温度并进入维持罐，然后物料以层流(避免紊流造成混流、错流致使灭菌时间不准的现象发生)的方式保持先进先
发酵培养基连续灭菌工艺物料泵选用的探讨
杨锐
（新疆石河子开发区天富生化技术有限责任公司新疆石河子832014）
摘要：在发酵培养基连续灭菌工艺过程中，应该根据连续灭菌工艺设备的性能、培养基物料的特性以及工艺管路的阻力大小选用合适的物料泵，以提高灭菌效果和效率，确保发酵生产的正常进行。
关键词：发酵培养基连续灭菌物料泵
—50—
发酵科技通讯
第38卷第3期2009年7月
出、后进后出的状态流至维持罐出口完成灭菌时间，再进入冷却器换热进入发酵罐完成连续灭菌工作。
因此，利用喷射器连续灭菌时，一定要协调好蒸汽和料液的进入，达到稳定、均衡是连续灭菌的关键。
当工作条件（蒸汽压力、灭菌温度、物料流量）发生变化时，可以通过调节喷射器上的针型阀（针形阀的阀芯是一个尖的圆锥体，具有较好的节流性能）以维持必要的压力和流速，使喷射器达到最佳的加热升温工作效果。
因此，在选用连消物料泵时，一定要保证发酵培养基连续、稳定的输送，并且要具有一定的扬程，同时也要能在灭菌操作时，通过针型阀调节物料的流量。
由上可知，选用离心泵是比较合适的，它即能满足培养基连续灭菌工艺的要求，而且管路安装和操作相对简单，1~2人即可完成操作。
当培养基粘度较低或者工艺管路流程阻力较小时，可以选用单级离心泵；而当培养基粘度较高或者工艺管路流程阻力较大时，可以选用多级离心泵。
而选用正位移泵(或者叫容积泵)显然是不适宜的，这主要是由于正位移泵的流量调节，只能通过支路阀调节或者通过调速器、变频器改变电机转速来调节，这就导致连消喷射器上的针型阀失去了调节功能，影响汽液混合升温灭菌的效果。
另外，在正位移泵中，往复泵的输出流量具有不均匀性，流体压力具有较大的脉动性，即使采用三缸往复泵或者增加液体稳压器也只能消弱而不能消除流体压力的脉动性，严重影响喷射器灭菌温度的稳定性以及维持罐物料的层流状态，而且严重影响物料流量计的准确性。
我们曾见到KH50／0．63T 双柱塞往复泵用于低粘度发酵培养基连续灭菌工艺中，往复泵额定流量50m 3／h 、额定压力0.63MPa 。
当连续灭菌流量在20m 3／h 时，流体脉动的压力差达到0．2MPa ；当连续灭菌流量在30m 3／h 时，流体脉动的压力差达到0．3MPa 。
单螺杆泵是一种新型的内啮合正位移泵，它具有流量均匀连续稳定无
脉动、自吸能力好、压力和流量范围宽阔、对进入的气体和污物不太敏感等特点，可输送各种混合杂质、含有气体及固体颗粒或纤维的介质和高粘度的物质。
当无合适的离心泵用于高粘度发酵培养基或者工艺管路流程阻力很大的连续灭菌工艺时，方可选用单螺杆泵，而且必须配备变频器或者调速器以及安装支路阀旁路，同时要制定复杂完整的操作程序和配备2名以上熟练的操作工，才能确保连续灭菌工艺的正确实施。
发酵培养基灭菌是个十分重要的工作，它直接关系到工厂生产的成败和企业的生存，因此我们要十分重视培养基连续灭菌物料泵的选用。
附图一：喷射器结构示意图参考文献：
[1]梅进义．发酵罐培养基灭菌能耗计算．发酵科技通讯[J].1999，28(1)：32-35
[2]洪厚胜．黄原胶工业生产的2种实用新技术．食品与发酵工业[J].2000，26(3)：43-47。