Sterilisationsmethoden, die üblicherweise in der industriellen Fermentation verwendet werden

In der Fermentationsindustrie Fermentationssystem Es ermöglicht lediglich die Existenz, das Wachstum und die Vermehrung von Bakterien, lässt aber keine anderen Mikroorganismen koexistieren; daher alle Fermentationsprozess Es muss sich um eine Reinkultur handeln, denn wenn andere Bakterien in das Produktionssystem eindringen, konkurrieren die Licht- und Produktionsbakterien kurzfristig um Nährstoffe, was in schweren Fällen zum Abbruch der Gärung und zur Einleitung der Rückflussbehandlung führen kann.

1. Sterilisation mit trockener Hitze
Die Sterilisation mit trockener Hitze ist eine Technologie, die Bakterien und Bakteriensporen bei hohen Temperaturen in einer trockenen Umgebung abtötet. Sie wird hauptsächlich für Gegenstände verwendet, die heißen und feuchten Dämpfen nicht standhalten, wie z. B. Chemikalien, die trocken gehalten werden müssen, Instrumente mit scharfer Schneide wie Messer, Scheren, wasserfreie Öle, Salben, Glycerin usw.
Für die Sterilisation mit trockener Hitze sind eine höhere Temperatur und eine längere Zeit erforderlich; üblicherweise wird eine Temperatur von 160 °C für 2 Stunden verwendet.
Hinweis: Die Temperatur darf 180 Grad nicht überschreiten. Sterilisierte Gegenstände dürfen nicht zu eng beieinander liegen. Langsam abkühlen lassen. Die Ofentür erst öffnen, wenn die Temperatur unter 80 Grad gesunken ist.
Nachteile: Die Durchlässigkeit trockener Hitze ist gering, die Kraft der Mikroorganismen auf trockene Hitze ist viel stärker als auf feuchte Hitze, die Sterilisationstemperatur ist relativ hoch und die Sterilisationszeit ist länger.
Flammensterilisation: Die direkte Abtötung von Mikroorganismen durch Flammen. Anwendungsgebiete wie die Sterilisation von Impfnadeln und Impfringen sind jedoch begrenzt.

2. Sterilisation mit feuchter Hitze
Die Feuchthitzesterilisation ist ein Sterilisationsverfahren, bei dem hohe Temperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit zum Einsatz kommen. Hauptsächlich werden Hochdruckdampf, kochendes Wasser oder zirkulierender Dampf verwendet. Das Prinzip dieses Verfahrens beruht darauf, dass die latente Wärme des heißen Wasserdampfs Proteine ​​und Nukleinsäuren denaturiert und so letztendlich zum Absterben von Mikroorganismen führt. Die Feuchthitzesterilisation wird üblicherweise mit gesättigtem Dampf, kochendem Wasser oder zirkulierendem Dampf durchgeführt. Durch die höhere Temperatur und die größere Luftfeuchtigkeit dringt die Feuchtigkeit tiefer in das Innere des Sterilisationsguts ein und erzielt so eine bessere Sterilisationswirkung.
Anwendungsbereich: Weit verbreitet zur Sterilisation von Produktionsanlagen und -medien. Im Vergleich zur Trockensterilisation denaturiert oder verfestigt die Nasssterilisation Proteine ​​leichter und erzielt daher eine höhere Sterilisationseffizienz.
Gründe:

(1) Unter heißen und feuchten Bedingungen absorbieren Bakterien Wasser, Proteine ​​verfestigen sich leichter. Durch den erhöhten Wassergehalt sinkt die erforderliche Verfestigungstemperatur. (2) Feuchter, heißer Dampf dringt gut ein. (3) Feuchter, heißer Dampf enthält latente Wärme.
Kategorien der Feuchthitzesterilisation: Sterilisation durch Abkochen, Pasteurisierung, Hochdruckdampfsterilisation usw.

- Kochmethode
Die zu sterilisierenden Gegenstände in 100 Grad heißem Wasser abkochen.
Kochzeit: 15–20 Minuten, um die mikrobiellen Nährstoffzellen abzutöten. 1–2 Stunden, um die Sporen abzutöten und Natriumcarbonat oder Kohlensäure (0,5 %) zuzugeben.
Zielsetzung: Geeignet zur Desinfektion von Lebensmitteln oder Geräten.
- Pasteurisierung
Die abzutötenden Bakterien werden 30 Minuten lang auf 60-62 °C oder 15 Minuten lang auf 70 °C erhitzt, um pathogene Bakterien und einige Mikroorganismen abzutöten.
Gegenstand: Milch, Bier, Reiswein, Sojasauce und andere Lebensmittel.
Eigenschaften: Beeinträchtigt weder den Nährwert noch die Farbe oder den Geschmack bestimmter Lebensmittel.
Zum Beispiel: Sterilisation von Bier.
- Sterilisation im Autoklaven
Hauptanwendungsgebiet des geschlossenen Hochdruckdampfsterilisationsbehälters. Weit verbreitet.
Methoden: Der Druck betrug 1 MPa und die Temperatur 121 °C für 15 ~ 30 min.
Hinweis: Nach der Sterilisation langsam dekomprimieren.
Vor- und Nachteile der Feuchthitzesterilisation
Vorteile: Die Dampfquelle ist einfach zu beschaffen, die Dampfdurchdringung ist stark, die Sterilisation ist gründlich, der Dampf hat eine große latente Wärme, der Druck ist einstellbar.
Nachteile: Hohe Gerätekosten, nicht geeignet zur Sterilisation von feuchtigkeitsempfindlichen Materialien.

3. Sterilisation mit Strahlung
Konzept: Die Sterilisation mittels Strahlung nutzt hochenergetische elektromagnetische Strahlung und Partikelstrahlung zur Abtötung von Mikroorganismen, wobei ultraviolettes Licht am häufigsten eingesetzt wird. UV-Strahlen wirken sowohl auf Sporen als auch auf vegetative Zellen, jedoch weisen Bakterien- und Schimmelpilzsporen eine hohe Resistenz gegenüber UV-Strahlung auf. Die Eindringtiefe von UV-Licht ist gering, und der Abstand zur Bestrahlungsquelle sollte 1,2 m nicht überschreiten. Feste Materialien werden nicht vollständig sterilisiert, und die Methode ist für die Sterilisation flüssiger Materialien nicht geeignet. Sie kann das mikrobielle Wachstum gezielt hemmen oder Mikroorganismen abtöten.
Anwendungsbereiche: Impfraum, Reinraum-Arbeitsplatz, Sterilkulturraum, Materialoberfläche.
Hinweis: UV-Licht wird nur zur Oberflächensterilisation eingesetzt. Eine 30-minütige Bestrahlung mit einer 30-W-UV-Lampe erzielt einen Sterilisationseffekt. Üblicherweise wird es in Kombination mit chemischen Reagenzien verwendet.
Prinzip: Die DNA-Stränge des Mikroorganismus werden unterbrochen, die Verbindung zwischen Ribose und Phosphorsäure wird gelöst, die Wasserstoffbrückenbindungen innerhalb oder zwischen den DNA-Molekülen werden aufgebrochen und der Mikroorganismus wird abgetötet.

4. Chemische Desinfektion
Konzept: Eine Methode, bei der eine Chemikalie direkt auf Mikroorganismen einwirkt, um diese abzutöten.
Anwendungsbereich: Desinfektion von Produktionshallen, aseptischen Räumen, Laboren, kleinen Instrumenten und Händen vor der Impfung.
Methoden: Einweichen, Hinzufügen, Abwischen, Besprühen usw.
So funktioniert es: Chemikalien reagieren mit bestimmten Bestandteilen von Mikroorganismenzellen. Dazu gehören beispielsweise die Denaturierung von Proteinen, die Inaktivierung bestimmter Stoffe, die Zerstörung der Membranpermeabilität und das Abtöten von Mikroorganismen.
Hinweis: Nicht geeignet zur Sterilisation von Medien, geeignet zur Sterilisation von lokalen Räumen oder Instrumenten.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die oben genannte Methode die gängigste Sterilisationsmethode darstellt. Je nach den jeweiligen Gegebenheiten sollte die geeignete Methode gewählt werden, da sich das Sterilisationsobjekt, die Region, die Jahreszeit und die Höhenlage unterscheiden und die Anwendungsbereiche der Methoden daher nicht gleich sind. Die Wahl der geeigneten Sterilisationsmethode ist daher entscheidend für die Verbesserung der Fermentationsproduktion und -produktivität.

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