殺菌機械與設備

1、殺菌機械與設備,于宙合 肥 學 院,概 述,無菌 指物體或一定介質中沒有任何活的微生物存在，即無論用任何方法（或通過任何途徑）都鑒定不出活的微生物體來。滅菌 應用物理或化學等方法將物體上或介質中所有的微生物及其芽孢（包括致病的和非致病的微生物)全部殺死，即獲得無菌狀態(tài)的總過程。所使用的方法稱為滅菌法。,,消毒 以物理或化學方法殺滅和物體上或介質中的病原微生物。防腐 用物理或化學方法防止或抑制微生物生長繁殖。,,無菌操作法

2、 指在整個操作過程中利用和控制一定條件，盡量使產品避免微生物污染的一種操作方法。無菌操作所用的一切用具，輔助材料、食品、溶媒、賦形劑以及環(huán)境等均必須事先滅菌，操作在無菌操作室進行。,,滅菌法 是指用熱力或其他適宜方法將物體或介質一切存活的微生物殺死或除去的方法。滅菌法是食品生產的一項重要操作。生產過程中的滅菌是保證安全產品的必要條件。,,滅菌的目的：既要殺死或除去食品中的微生物，又要保證在滅菌過程中食品的理化性質和治療作用不受任

3、何影響。滅菌方法的選擇必須結合食品的性質全面考慮。,,滅菌方法基本分為三大類：物理滅菌法（干熱滅菌法、濕熱滅菌法、射線滅菌法、濾過滅菌法）、化學滅菌法（氣體滅菌法、化學滅菌劑滅菌法等）和無菌操作法。物理滅菌法最常用。,D值,微生物的耐熱系數，是指在一定溫度下，將90%微生物殺菌所需的時間，以分鐘表示。D值越大，該溫度下微生物的耐熱性就越強，在滅菌中就越難殺滅。對某一種微生物而言，在其他條件保持不變的情況下，D值隨滅菌溫度的變

4、化而變化，滅菌溫度升高時，殺滅90%的微生物所需的時間越短。,Z值,滅菌溫度系數，指降低一個lgD所需的溫度數。在一定溫度范圍內（100~138℃）與溫度T呈直線關系。Z=（T1-T2）/（lgD2-lgD1）用來定量描述微生物對滅菌溫度變化的“敏感度”。Z值越大，微生物對溫度變化的“敏感性”越弱。一般Z值取10℃,FT值與F0值,FT值是指在一個給定Z值下，滅菌程序在溫度T下的等效滅菌時間，以分鐘表示。F0是一定滅菌溫度下

5、Z為10℃所產生的滅菌效果與121 ℃ 時Z為10℃所產生的滅菌效果效果相同時所相當的時間。,滅菌率L,指在某溫度下滅菌1min所相應的標準滅菌時間。即F0與FT的比值。,無菌保證值,為滅菌產品經滅菌后微生物殘存概率的負對數值，表示物品被滅菌后的無菌狀態(tài)。國際標準規(guī)定，滅菌后的微生物存活概率≤1×10-6,1）干熱滅菌設備2）濕熱蒸汽滅菌設備3）射線滅菌設備4）濾過除菌設備5）化學滅菌設備,滅菌設備的分類,產生高溫

6、干熱空氣進行滅菌的設備。原理：加熱可破壞蛋白質和核酸中的氫鍵，故導致核酸破壞，蛋白質變性或凝固，酶失去活性，微生物因而死亡。1）按使用方法分，一種是間歇式，即干熱滅菌柜、烘箱等，在整個生產過程中是不連續(xù)的，適用于小批量的生產。,1）干熱滅菌設備,,連續(xù)式，隧道式干熱滅菌機。整個生產過程是連續(xù)進行的，前端與洗瓶機相連，中間有相對獨立的三部分組成：預熱、干熱滅菌、冷卻。后端設在無菌作業(yè)區(qū)。自動化程度高，生產能力強，適用于大規(guī)模的生產。

7、,,按干熱滅菌加熱原理來分：一種是熱空氣平行流滅菌，即熱層流式干熱滅菌機。它是將高溫熱空氣經高效空氣過濾器過濾，獲得潔凈度為百級單向流空氣，然后直接加熱。另一種是紅外線加熱滅菌，即輻射式干熱滅菌，它采用遠紅外石英管加熱，采用輻射的熱傳遞原理，獲得百級的垂直平行流空氣屏保護，不受污染，可直接滅菌。,,火焰滅菌法：灼燒是最徹底、最簡便、最迅速、最可靠的滅菌方法，適宜對不易被火焰損傷的物品、金屬、玻璃及瓷器等進行滅菌。滅菌時只需將物品在火

8、焰中加熱20s，或將滅菌物品迅速通過火焰3-4次即可。,2）濕熱蒸汽滅菌設備,利用高壓蒸汽或常壓蒸汽進行滅菌的設備。由于蒸汽潛熱大，穿透能力強，容易使蛋白質變性或凝固，所以滅菌效率比干熱滅菌法高。濕熱滅菌設備可分以下幾類按蒸汽滅菌方法分： 高壓蒸汽滅菌器和流通蒸汽滅菌器按滅菌工藝分： 高壓蒸汽滅菌器快冷式滅菌器、水浴式滅菌器、回轉水浴式滅菌器。,濕熱滅菌設備,物質在滅菌器內利用高溫高壓的水蒸氣或其他熱力學滅菌手段殺滅細菌的方

9、法。蒸汽比熱容大，穿透力強，容易使蛋白質變性或凝固，故其滅菌可靠，操作簡便、易于控制，具有滅菌效率高，經濟實用等特點。是目前制劑生產中應用最廣泛的一種滅菌方法。缺點：對濕熱敏感食品不適用。,高壓蒸汽滅菌器,,水浴式滅菌器,,,,,整體為隧道結構，一條運載產品的輸送鏈帶穿過隧道，輸送帶的兩端有進出罐的外圍輸送帶相聯(lián)。,,,廣泛用于瓶裝產品等的滅菌，還可用于塑料瓶、塑料袋的滅菌也適用。采用計算機控制，可實現(xiàn)Fo值的自動計算監(jiān)控滅菌過程

10、，滅菌質量高，先進可靠。采用高溫熱水直接噴淋方式滅菌，滅菌結束后，又采用冷水間接噴淋進行冷卻，既能保證食品溫度降至50℃以下，又克服了快速冷卻容易引起的爆瓶事故。,,去離子水作為載熱介質對輸液瓶進行加熱、升溫、保溫（滅菌）、冷卻。加熱和冷卻都在柜體外的板式交換器中進行。,回轉式水浴滅菌器,,系統(tǒng)由兩個殺菌鍋和1個冷卻鍋構成,,與水浴式滅菌器的區(qū)別在于產品瓶隨柜內的旋轉內筒轉動，再加上噴淋水的強制對流，形成強立擾動的均勻趨化溫度場，使藥液

11、傳熱快、滅菌溫度均勻，提高了滅菌質量，縮短了滅菌時間。,,,休息一下！,3）射線滅菌設備,紫外線滅菌設備利用紫外燈管產生的紫外線照射殺滅微生物的設備。滅菌機理是紫外線作用于核酸蛋白質，促使其變性，同時空氣受紫外線照射后產生微量的臭氧而起共同殺菌作用。一般用的波長200~300nm，滅菌能力最強的波長是254nm。,,特點：進行直線傳播，可被不同的表面反射，穿透力微弱，但較易穿透清潔空氣及純凈水，適用于物體表面的滅菌、無菌室空氣的滅

12、菌。對人體照射過久會發(fā)生皮膚燒傷（15分鐘），紅斑結膜炎等現(xiàn)象。因此，在操作前1~2h滅菌，操作開始應關閉。,,一般在6~15m3的空間可裝置30W的紫外燈一只，燈距地面距離為2.5~3m為宜，室內相對濕度為45~60%，溫度為10~55℃，殺菌效果最理想。,,輻射滅菌設備是以放射性同位素γ射線殺菌的設備。將最終產品的容器和包裝通過暴露在適宜的放射源（60Co或137Cs）中輻射或在適宜的電子加速器中達到殺滅細菌的輻射器。,,優(yōu)點

13、：不升高產品溫度，穿透性強，適合于不耐熱食品的滅菌。缺點：設備費用高。對某些食品可能產生藥效降低，產生毒性物質或發(fā)熱物質，且溶液不如固體穩(wěn)定，用時要注意安全防護問題。,輻射保藏食品的特點,優(yōu)點：1、殺死微生物效果顯著，劑量可據需要進行調 節(jié)；2、一定的劑量（＜5kGy）照射不會使食品發(fā)生感 官上的明顯變化，即使使用高劑量（＞ 10kGy）照射，食品中總的化學變化也很微小3、食品不會留下任何殘

14、留物4、食品在受射線照射過程中升溫甚微，可以忽略 不計，可保持食品原有的新鮮感官特性。在冷 凍狀態(tài)下也能進行輻射處理,5、放射線的穿透能力強、均勻、瞬間即逝， 而且對其輻照過程可以進行準確控制6、食品可以在包裝以后不再拆包的情況下進 行輻照處理，節(jié)約了材料，也避免了在污 染的可能7、操作適應范圍廣。在同一射線處理場所， 可以處理多種體積，狀態(tài)、類型食

15、品8、節(jié)約能源，自動化可連續(xù)生產,輻射劑量的單位,Ａ.Becquevel（貝克 Bq）或 Cuvie（居里 Ci）表示輻射強度(活度 activity)的單位，一秒鐘衰變一個原子核時的輻射強度稱為1貝克 (1貝克 (Bq) ＝1蛻變/秒 )。3.7x1010貝克＝1居里。Ｂ.Grey（葛雷）或 rad（雷得）葛雷是物質吸收的輻射劑量單位(吸收劑量 absorbed dose)，1公斤物質吸收 1焦耳能量的輻射線時稱為1葛雷。

16、100雷得＝1葛雷。Ｃ.Sievert（西弗）或 rem（侖目）西弗是考慮對生物體的影響測定的輻射等效劑量單位。當人體是輻射的吸收對象時，等效劑量是侖目，100侖目＝1西弗。計算式：雷得×射質因素＝侖目。,按照所要達到的目的把應用于食品上的輻射分為三大類輻射阿氏殺菌輻射巴氏殺菌輻射耐貯殺菌。,1、輻射阿氏殺菌(radappertization),此殺菌也稱商業(yè)性殺菌，所使用的輻射劑量（10~50kGy）?？?/p>

17、以使食品中的微生物數量減少到零或有限個數。最好配合低溫貯藏，否則會引起風味、色澤和組織的變化。常用于肉類和香料調味品的消毒。,2、輻照巴氏殺菌(radicidation),利用輻照對食品進行消毒與防腐，稱為輻照巴氏殺菌,劑量范圍為5~10kGy 。主要作用：殺滅除病毒與生芽孢菌以外的非芽孢病原菌，主要是沙門氏菌，以及腐敗微生物；保證食品室溫保藏的貨架穩(wěn)定性；,3、輻射耐貯殺菌(radurization),可提高食品的貯藏性，降低腐

18、敗菌的原發(fā)菌數，并延長新鮮食品的后熟期及保藏期。主要用于抑制發(fā)芽、延遲生理過程、殺蟲（有害昆蟲、寄生蟲）等方面。所用劑量在1~5 kGy。,食品輻照分類,,食品輻射處理的輻射源（電離輻射）,(一)放射性燃料用于食品輻照處理通常采用放射性同位素鈷60（ ）作為輻射源。主要有β- 粒子、γ-射線。(二)電子加速器：β-粒子或電子 (三)X-射線源：(X-射線),魚品輻照裝置簡圖,射線輻射殺死各種微生物所用的最低劑量。

19、,各種微生物致死劑量,,a),b),d),c),g),e),,,,,電子輻射,,,,,,,微波滅菌設備,利用頻率為300MHz帶300KHz之間的電磁波殺滅細菌的設備。原理是由于極性分子可強烈吸收微波，在交流電場中，隨著電壓按高頻率交替的交換方向，正負電場的方向每秒鐘改變幾億次或幾十億次，極性水分子發(fā)生劇烈的旋轉振動并發(fā)熱，由于分子間的摩擦而產生的熱能達到滅菌的效果。,,特點：能穿透到介質的深部，適用于水性注射液的滅菌，有些對高壓蒸汽

20、滅菌不穩(wěn)定的食品（含有維生素等）用微波滅菌就比較穩(wěn)定。,4）濾過除菌設備,在無菌操作過程中用于液體或者氣體除菌使用的過濾器，機械除菌的方法，適用于對熱不穩(wěn)定的藥物溶液、氣體、水等滅菌。利用細菌不能通過致密具孔濾材的原理，除去對熱不穩(wěn)定的藥品溶液或液體物質中的細菌，從而達到無菌的要求。,,特點：不需要加熱，可避免因過熱而破壞分解藥物成分濾過不僅將藥液中的微生物除去，而且除去微生物的尸體，減少藥品中熱原的產生。加壓、減壓都可以，一

21、般在生產中采用加壓過濾。,膜技術,膜分離技術,膜分離的概念：利用膜的選擇性（孔徑大?。?，以膜的兩側存在的能量差作為推動力，由于溶液中各組分透過膜的遷移率不同而實現(xiàn)分離的一種技術。,,膜分離與物質分子大小,1. 應用 主要用于分離流體中0.1~10?m的微生物 和微粒子 微生物學檢查 滅菌液體的產生2. 材料 纖維素酯類，聚酰胺，聚氯乙烯，聚丙 烯等,微孔過濾（MF）,1. 優(yōu)點

22、相態(tài)不變，無加熱，設備簡單，能耗低2. 膜的特性 透水率、透鹽率、抗壓性等3. 應用 脫鹽，食品的濃縮，超純水的制造等4. 膜材料：醋酸纖維膜、芳香聚酰胺膜、高分子電解質膜、無機質膜等。,反滲透（RO或HF）,,,,,各種膜組件,管式、中空纖維、螺旋卷繞式、平板式,,,中空纖維式 保留體積小 單位體積中所含過濾面積大 可以逆洗 料液需要預處理 單根纖維損壞時，需調整整個

23、模件,膜的應用,,陶瓷膜芯,,,中空纖維式膜組件,,,中空纖維的應用方式,中空纖維超濾器,超濾裝置是以毛細管式超濾膜為核心設計制造的，其超濾膜微孔可達0.01微米（十萬分之一毫米）以下，因而過濾精度高。,,,,平板式膜組件,,,應用,濃縮大分子純化去雜質（植物成分）抗生素去熱原（卷曲霉素）過濾除菌,5）化學滅菌設備,某些化學藥品直接作用于細菌而將其殺死，同時不損害制品質量的滅菌方法。常用方法有氣體滅菌法和化學殺菌劑滅菌法。,,