生化工程第二章培养基灭菌

K（比热死亡速率常数）由两个因素均定 1、微生物的种类 2、灭菌温度。
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生化工程第二章培养基灭菌
•杂菌
•营养物质
•ln(N/N0 ) = -K t ln(C/C0 ) = -Kd t
•△T ， △K，
△ Kd
•也就是K对T的变化•率是怎么样的？
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生化工程第二章培养基灭菌
灭菌动力学的重要结论
细菌孢子热死灭反应的△E很高，而大部
分营养物质热破坏反应的△E很低，因而将T 提高到一定程度会加速细菌孢子的死灭速率， 从而缩短在升高温度下的灭菌时间 （ ln(N/N0 ) = - K t ）；由于营养成分热 破坏的△E很低，上述的温度提高只能稍微 增大其热破坏温度，但由于灭菌时间的显著 缩短，结果是营养成分的破坏量在允许的范 围内。
ln
wk.baidu.com
，看能否达到开始提出的无
菌要求。
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生化工程第二章培养基灭菌
•T 灭菌温度
•保
•升 •N1 温
•N2
温
•降
温
•N
•N0
•ln(N0 / N1) •ln(N1/ N2)
•ln(N2 / N)
•to
•t1
•t2
•t3
•time
• ln (N0/N1) = K(t1-t0)
• K是变数，t变化，T变化，K也变化。
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生化工程第二章培养基灭菌
第一节 分批灭菌
• 一、微生物的热死灭动力学 对培养基进行湿热灭菌时，培养基中的微
生物受热死亡（微生物体内蛋白质变性）的速 率与残存的微生物数量成正比。
•均相系统，它 符合化学反应 的一级反应动 力学。
•ln(N/N0 ) = -K t
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生化工程第二章培养基灭菌
• 那么无菌程度降低到多少为好呢？ • 有一个设计标准（判据）
•N0：未灭菌培养基的含菌数。 •N：灭菌后培养基中存活的菌体数，
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生化工程第二章培养基灭菌
第一节 分批灭菌 二 分批灭菌的设计
• 常取N=10-3个/罐。 • 它的意义是：灭菌103次，存活一个活菌
孢子的机会为1次。 • 例如：培养基100m3，含菌105个/ml,，要
第一节 分批灭菌 二 分批灭菌的设计
• 例如：某发酵罐分批灭菌最高温度120℃，保持5min，设计 的温度和时间关系如下：
• （A=7.94×1038min-1；△E=278441J/mol;R=8.28J/mol·K）
）
N /N •ln PPT文档演模板
•=ln
•+l
•+l 生化工程第二章培养基灭菌
第一节 分批灭菌 二 分批灭菌的设计
• 在灭菌过程中，必需设计出灭菌过 程的操作时间和温度。
• 首先根据培养过程对培养基无菌程
度的要求提出无菌判据（ln
），
然后依据所使用的灭菌设备，和设计
出的灭菌温度和时间来计算出实际的
求灭菌后存活菌数10-3个/罐
•那
•=
么
•为计算方便 Ln（N0/N ）= 36.8
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第一节 分批灭菌
二 分批灭菌的设计
• 分批灭菌过程： 升温、保温和 降温，灭菌主 要是在保温过 程中实现的， 在升温的后期 和冷却的初期， 培养基的温度 很高，因而对 灭菌也有一定 贡献。
•升温段：
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•T 灭菌温度
•保
•升 •N1 温
•N2
温
•降
•ln(N1 / N2)
温
•N
•N0
•ln(N0 / N1)
•ln(N2 / N)
•to
•t1
•t2
•t3
•time
•保温段：Ln(N1/N2)= K(t2-t1)
•
T一定，K是常数。
•降温段：
•这三个判据中，保温段可以算出，升温段和 •PP降T文档演温模板 段不好办，因为不知道T和t之生化间工程第的二章培函养基数灭菌 关系。
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第一节 分批灭菌 二 分批灭菌的设计 •1、分批灭菌的操作
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高压蒸汽锅
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• 是否有这样的函数关系呢？ • 一些学者已经作出的常用的换热方式T-t
关系式。
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•第一节
分批灭菌 二 计
分批灭菌的设
• 除了这种积 分方式以外， 工程上还常 用图解积分 法，即从设 计的T-t数 据换算成Kt数据，进 行图解积分。
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生化工程第二章培养基灭菌
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2020/11/26
生化工程第二章培养基灭菌
本章主要内容
第一节 分批灭菌 第二节 连续灭菌
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培养基灭菌程度N / N0
• 培养基灭菌程度的要求因发酵系统而异。 某些培养过程，由于培养基中的基质不易 被一般微生物利用,或温度、pH不适于一 般微生物的生长，则对无菌程度要求低； 但是有一些培养过程对无菌程度要求高， 例如抗生素的生产过程。
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生化工程第二章培养基灭菌
第一节 分批灭菌 二 分批灭菌的设计
1、分批灭菌的操作 将配好的培养基打入发酵罐，通入
蒸汽将培养基和所用的设备一起进行灭 菌，也称实罐灭菌。 优点： （1）不需专门的灭菌设备。 （2）对蒸汽的压力要求较低，在3～ 4×105Pa（表压）就可满足要求。 缺点：在灭菌过程中，蒸汽用量波动大， 造成锅炉负荷波动大。
第一节 分批灭菌 二 分批灭菌的设计
• 2、分批灭菌的设计 • 要求绝对的无菌在工业上很难做到， • 因为：
•N=0，则e-kt= 0, 1/ekt= 0, •ekt=∞, t=∞
•因此，绝对的无菌很难做到。
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生化工程第二章培养基灭菌
第一节 分批灭菌 二 分批灭菌的设计
• 而且绝对的无菌也是不必要的，工程上 只要求培养基中杂菌降低到合理的程度，然 后进行细胞的培养，失败的可能性很小。
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•T 灭菌温度
•保
•升 •N1 温
•N2
温
•降
温
•Ln(N1 / N2)
•N
•N0
•Ln(N0 / N1)
•Ln(N2 / N)
•to
•t1
•t2
•t3
•time
•Ln N0/N =36.8是总的判据，是由升温、保温、降温三段实现的
•ln （N0/N） =ln（ × ×