杀菌机械与设备

杀菌机械与设备,于宙合 肥 学 院,概 述,无菌 指物体或一定介质中没有任何活的微生物存在，即无论用任何方法（或通过任何途径）都鉴定不出活的微生物体来。灭菌 应用物理或化学等方法将物体上或介质中所有的微生物及其芽孢（包括致病的和非致病的微生物)全部杀死，即获得无菌状态的总过程。所使用的方法称为灭菌法。,消毒 以物理或化学方法杀灭和物体上或介质中的病原微生物。防腐 用物理或化学方法防止或抑制微生物生长繁殖。,无菌操作法 指在整个操作过程中利用和控制一定条件，尽量使产品避免微生物污染的一种操作方法。无菌操作所用的一切用具，辅助材料、食品、溶媒、赋形剂以及环境等均必须事先灭菌，操作在无菌操作室进行。,灭菌法 是指用热力或其他适宜方法将物体或介质一切存活的微生物杀死或除去的方法。灭菌法是食品生产的一项重要操作。生产过程中的灭菌是保证安全产品的必要条件。,灭菌的目的：既要杀死或除去食品中的微生物，又要保证在灭菌过程中食品的理化性质和治疗作用不受任何影响。灭菌方法的选择必须结合食品的性质全面考虑。,灭菌方法基本分为三大类：物理灭菌法（干热灭菌法、湿热灭菌法、射线灭菌法、滤过灭菌法）、化学灭菌法（气体灭菌法、化学灭菌剂灭菌法等）和无菌操作法。物理灭菌法最常用。,D值,微生物的耐热系数，是指在一定温度下，将90%微生物杀菌所需的时间，以分钟表示。D值越大，该温度下微生物的耐热性就越强，在灭菌中就越难杀灭。对某一种微生物而言，在其他条件保持不变的情况下，D值随灭菌温度的变化而变化，灭菌温度升高时，杀灭90%的微生物所需的时间越短。,Z值,灭菌温度系数，指降低一个lgD所需的温度数。在一定温度范围内（100138）与温度T呈直线关系。Z=（T1-T2）/（lgD2-lgD1）用来定量描述微生物对灭菌温度变化的“敏感度”。Z值越大，微生物对温度变化的“敏感性”越弱。一般Z值取10,FT值与F0值,FT值是指在一个给定Z值下，灭菌程序在温度T下的等效灭菌时间，以分钟表示。F0是一定灭菌温度下Z为10所产生的灭菌效果与121 时Z为10所产生的灭菌效果效果相同时所相当的时间。,灭菌率L,指在某温度下灭菌1min所相应的标准灭菌时间。即F0与FT的比值。,无菌保证值,为灭菌产品经灭菌后微生物残存概率的负对数值，表示物品被灭菌后的无菌状态。国际标准规定，灭菌后的微生物存活概率110-6,1）干热灭菌设备2）湿热蒸汽灭菌设备3）射线灭菌设备4）滤过除菌设备5）化学灭菌设备,灭菌设备的分类,产生高温干热空气进行灭菌的设备。原理：加热可破坏蛋白质和核酸中的氢键，故导致核酸破坏，蛋白质变性或凝固，酶失去活性，微生物因而死亡。1）按使用方法分，一种是间歇式，即干热灭菌柜、烘箱等，在整个生产过程中是不连续的，适用于小批量的生产。,1）干热灭菌设备,连续式，隧道式干热灭菌机。整个生产过程是连续进行的，前端与洗瓶机相连，中间有相对独立的三部分组成：预热、干热灭菌、冷却。后端设在无菌作业区。自动化程度高，生产能力强，适用于大规模的生产。,按干热灭菌加热原理来分：一种是热空气平行流灭菌，即热层流式干热灭菌机。它是将高温热空气经高效空气过滤器过滤，获得洁净度为百级单向流空气，然后直接加热。另一种是红外线加热灭菌，即辐射式干热灭菌，它采用远红外石英管加热，采用辐射的热传递原理，获得百级的垂直平行流空气屏保护，不受污染，可直接灭菌。,火焰灭菌法：灼烧是最彻底、最简便、最迅速、最可靠的灭菌方法，适宜对不易被火焰损伤的物品、金属、玻璃及瓷器等进行灭菌。灭菌时只需将物品在火焰中加热20s，或将灭菌物品迅速通过火焰3-4次即可。,2）湿热蒸汽灭菌设备,利用高压蒸汽或常压蒸汽进行灭菌的设备。由于蒸汽潜热大，穿透能力强，容易使蛋白质变性或凝固，所以灭菌效率比干热灭菌法高。湿热灭菌设备可分以下几类按蒸汽灭菌方法分： 高压蒸汽灭菌器和流通蒸汽灭菌器按灭菌工艺分： 高压蒸汽灭菌器快冷式灭菌器、水浴式灭菌器、回转水浴式灭菌器。,湿热灭菌设备,物质在灭菌器内利用高温高压的水蒸气或其他热力学灭菌手段杀灭细菌的方法。蒸汽比热容大，穿透力强，容易使蛋白质变性或凝固，故其灭菌可靠，操作简便、易于控制，具有灭菌效率高，经济实用等特点。是目前制剂生产中应用最广泛的一种灭菌方法。缺点：对湿热敏感食品不适用。,高压蒸汽灭菌器,水浴式灭菌器,整体为隧道结构，一条运载产品的输送链带穿过隧道，输送带的两端有进出罐的外围输送带相联。,广泛用于瓶装产品等的灭菌，还可用于塑料瓶、塑料袋的灭菌也适用。采用计算机控制，可实现Fo值的自动计算监控灭菌过程，灭菌质量高，先进可靠。采用高温热水直接喷淋方式灭菌，灭菌结束后，又采用冷水间接喷淋进行冷却，既能保证食品温度降至50以下，又克服了快速冷却容易引起的爆瓶事故。,去离子水作为载热介质对输液瓶进行加热、升温、保温（灭菌）、冷却。加热和冷却都在柜体外的板式交换器中进行。,回转式水浴灭菌器,系统由两个杀菌锅和1个冷却锅构成,与水浴式灭菌器的区别在于产品瓶随柜内的旋转内筒转动，再加上喷淋水的强制对流，形成强立扰动的均匀趋化温度场，使药液传热快、灭菌温度均匀，提高了灭菌质量，缩短了灭菌时间。,休息一下！,3）射线灭菌设备,紫外线灭菌设备利用紫外灯管产生的紫外线照射杀灭微生物的设备。灭菌机理是紫外线作用于核酸蛋白质，促使其变性，同时空气受紫外线照射后产生微量的臭氧而起共同杀菌作用。一般用的波长200300nm，灭菌能力最强的波长是254nm。,特点：进行直线传播，可被不同的表面反射，穿透力微弱，但较易穿透清洁空气及纯净水，适用于物体表面的灭菌、无菌室空气的灭菌。对人体照射过久会发生皮肤烧伤（15分钟），红斑结膜炎等现象。因此，在操作前12h灭菌，操作开始应关闭。,一般在615m3的空间可装置30W的紫外灯一只，灯距地面距离为2.53m为宜，室内相对湿度为4560%，温度为1055，杀菌效果最理想。,辐射灭菌设备是以放射性同位素射线杀菌的设备。将最终产品的容器和包装通过暴露在适宜的放射源（60Co或137Cs）中辐射或在适宜的电子加速器中达到杀灭细菌的辐射器。,优点：不升高产品温度，穿透性强，适合于不耐热食品的灭菌。缺点：设备费用高。对某些食品可能产生药效降低，产生毒性物质或发热物质，且溶液不如固体稳定，用时要注意安全防护问题。,辐射保藏食品的特点,优点：1、杀死微生物效果显著，剂量可据需要进行调 节；2、一定的剂量（5kGy）照射不会使食品发生感 官上的明显变化，即使使用高剂量（ 10kGy）照射，食品中总的化学变化也很微小3、食品不会留下任何残留物4、食品在受射线照射过程中升温甚微，可以忽略 不计，可保持食品原有的新鲜感官特性。在冷 冻状态下也能进行辐射处理,5、放射线的穿透能力强、均匀、瞬间即逝， 而且对其辐照过程可以进行准确控制6、食品可以在包装以后不再拆包的情况下进 行辐照处理，节约了材料，也避免了在污 染的可能7、操作适应范围广。在同一射线处理场所， 可以处理多种体积，状态、类型食品8、节约能源，自动化可连续生产,辐射剂量的单位,.Becquevel（贝克 Bq）或 Cuvie（居里 Ci）表示辐射强度(活度 activity)的单位，一秒钟衰变一个原子核时的辐射强度称为1贝克 (1贝克 (Bq) 1蜕变/秒 )。3.7x1010贝克1居里。.Grey（葛雷）或 rad（雷得）葛雷是物质吸收的辐射剂量单位(吸收剂量 absorbed dose)，1公斤物质吸收 1焦耳能量的辐射线时称为1葛雷。100雷得1葛雷。.Sievert（西弗）或 rem（仑目）西弗是考虑对生物体的影响测定的辐射等效剂量单位。当人体是辐射的吸收对象时，等效剂量是仑目，100仑目1西弗。计算式：雷得射质因素仑目。,按照所要达到的目的把应用于食品上的辐射分为三大类辐射阿氏杀菌辐射巴氏杀菌辐射耐贮杀菌。,1、辐射阿氏杀菌(radappertization),此杀菌也称商业性杀菌，所使用的辐射剂量（1050kGy）。可以使食品中的微生物数量减少到零或有限个数。最好配合低温贮藏，否则会引起风味、色泽和组织的变化。常用于肉类和香料调味品的消毒。,2、辐照巴氏杀菌(radicidation),利用辐照对食品进行消毒与防腐，称为辐照巴氏杀菌,剂量范围为510kGy 。主要作用：杀灭除病毒与生芽孢菌以外的非芽孢病原菌，主要是沙门氏菌，以及腐败微生物；保证食品室温保藏的货架稳定性；,3、辐射耐贮杀菌(radurization),可提高食品的贮藏性，降低腐败菌的原发菌数，并延长新鲜食品的后熟期及保藏期。主要用于抑制发芽、延迟生理过程、杀虫（有害昆虫、寄生虫）等方面。所用剂量在15 kGy。,食品辐照分类,食品辐射处理的辐射源（电离辐射）,(一)放射性燃料用于食品辐照处理通常采用放射性同位素钴60（ ）作为辐射源。主要有- 粒子、-射线。(二)电子加速器：-粒子或电子 (三)X-射线源：(X-射线),鱼品辐照装置简图,射线辐射杀死各种微生物所用的最低剂量。,各种微生物致死剂量,a),b),d),c),g),e),电子辐射,微波灭菌设备,利用频率为300MHz带300KHz之间的电磁波杀灭细菌的设备。原理是由于极性分子可强烈吸收微波，在交流电场中，随着电压按高频率交替的交换方向，正负电场的方向每秒钟改变几亿次或几十亿次，极性水分子发生剧烈的旋转振动并发热，由于分子间的摩擦而产生的热能达到灭菌的效果。,特点：能穿透到介质的深部，适用于水性注射液的灭菌，有些对高压蒸汽灭菌不稳定的食品（含有维生素等）用微波灭菌就比较稳定。,4）滤过除菌设备,在无菌操作过程中用于液体或者气体除菌使用的过滤器，机械除菌的方法，适用于对热不稳定的药物溶液、气体、水等灭菌。利用细菌不能通过致密具孔滤材的原理，除去对热不稳定的药品溶液或液体物质中的细菌，从而达到无菌的要求。,特点：不需要加热，可避免因过热而破坏分解药物成分滤过不仅将药液中的微生物除去，而且除去微生物的尸体，减少药品中热原的产生。加压、减压都可以，一般在生产中采用加压过滤。,膜技术,膜分离技术,膜分离的概念：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。,膜分离与物质分子大小,1. 应用 主要用于分离流体中0.110m的微生物 和微粒子 微生物学检查 灭菌液体的产生2. 材料 纤维素酯类，聚酰胺，聚氯乙烯，聚丙 烯等,微孔过滤（MF）,1. 优点 相态不变，无加热，设备简单，能耗低2. 膜的特性 透水率、透盐率、抗压性等3. 应用 脱盐，食品的浓缩，超纯水的制造等4. 膜材料：醋酸纤维膜、芳香聚酰胺膜、高分子电解质膜、无机质膜等。,反渗透（RO或HF）,各种膜组件,管式、中空纤维、螺旋卷绕式、平板式,中空纤维式 保留体积小 单位体积中所含过滤面积大 可以逆洗 料液需要预处理 单根纤维损坏时，需调整整个模件,膜的应用,陶瓷膜芯,中空纤维式膜组件,中空纤维的应用方式,中空纤维超滤器,超滤装置是以毛细管式超滤膜为核心设计制造的，其超