灭菌时间计算

灭菌时间计算 【例1】 有一发酵罐内装40m3培养基，在121℃进行实罐灭菌。原污染程度为每1mL有2×105个耐热细菌芽孢，121℃时灭菌速率常数为1.8min－1。求灭菌失败机率为0.001时所需的灭菌时间。 【解】          N0＝40×106×2×105＝8×1012  （个） Nt＝0.001（个）      K＝1.8min－1 灭菌时间：    t＝ lg ＝ lg ＝20.34（min） 但实际上培养基在升温阶段就有部分菌被杀灭，特别是当培养基加热至100℃以上，这个作用较为显著。因此保温灭菌时间实际比上述计算的要短，虽然在降温阶段也有杀菌作用，但降温时间较短，在计算时一般不考虑。 在升温阶段，培养基温度不断升高，菌死亡速率常数也不断增大，速率常数与温度的关系为式（3-3）或（3-4）。当以某耐热杆菌的芽孢为灭菌对象时，此时A＝1.34×1036s－1，E＝2.84×104J/mol，因此式（3-4）可写为： lgK＝ ＋36.12                            （3-8） 利用式（3-8）可求得不同温度下的灭菌速率常数。若欲求升温阶段（如温度从T1升至T2）的平均菌死亡速率常数，可用下式求得： Km＝                                     （3-9） 式（3-9）中的积分值可利用图解法求得，见例3-2。 若培养基加热时间（一般以从100℃至保温的升温时间）tp已知，Km已求得，则升温阶段结束时，培养基中残留菌数Np可从下式求得： Np＝                                         （3-10） 再由下式求得保温阶段所需时间： t＝ lg                                     （3-11） 【例2】 在例3-1中，灭菌过程的升温阶段，培养基由100℃升至121℃共需15min。求升温结束时，培养基中芽孢数和保温所需时间。 T/K 373 376 379 382 385 388 391 394 K/s-1 2.35×10-4 4.57 10-4 1.03×10-3 2.09×10-3 4.08×10-3 8.14×10-3 1.62×10-2 2.87×10-2                   【解】 已知 T1＝373K，T2＝394K，根据式（3-8）求373K～394K之间若干K值，K-T关系如下表： 以K对T作图得图3-4，在K-T曲线图中，若以横坐标2K及纵坐标0.002s－1组成一小方格，则每个小方格的值为2×0.002＝0.004Ks－1。现用计数法求得K-T曲线以下以373～394K之间的范围内小方格共32个，则总面积 之值为32×0.004＝0.128K·s－1 。由此可知： Km＝ ＝ ＝0.0061 (s－1) 根据式（3-10）升温结束时培养基中残留的芽孢数为： Np＝ ＝ ＝ ＝3.3 1010 （个） 根据式（3-11）求得保温所需时间为： t＝ lg ＝ lg ＝17.3 （min） （2）连续灭菌  连续灭菌的灭菌时间仍可用式（3-2）求得，但培养基中的含菌数应该改为每1mL培养基的含菌数，则式（3-2）应改为： t＝ lg                         （3-12） 式中，C0及Ct分别为单位体积培养基灭菌前、后的含菌数，个/mL。 【例3-3】    若将例3-1中的培养基采用连续灭菌，灭菌温度为131℃，此温度下灭菌速率常数为15min－1，求灭菌所需的维持时间。 【解】    C0＝2×105 （个/mL）        Ct＝ ＝2.5×10－11 （个/mL） t＝ lg ＝2.37 （min）