發(fā)酵生產(chǎn)染菌及其防治

發(fā)酵生產(chǎn)染菌及其防治第1頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

第七章發(fā)酵生產(chǎn)染菌及其防治第2頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

染菌對工業(yè)發(fā)酵的危害，輕則影響產(chǎn)品的質(zhì)和量，重則倒罐，顆粒無收，嚴(yán)重影響工廠的效益。染菌的發(fā)生不僅有技術(shù)問題，也有生產(chǎn)管理方面的問題。在克服染菌問題時(shí)必須先樹立起這樣的信念，染菌不會(huì)無緣無故，是人無意識所為，如果防范得當(dāng)是可以把雜菌拒之門外的。第3頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

一、污染原因從技術(shù)上分析，染菌的途徑不外有以下幾方面：種子出問題；培養(yǎng)基的配制和滅菌不徹底；設(shè)備問題；空氣除菌不徹底；過程控制操作疏漏。第4頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月日本抗菌素生產(chǎn)中統(tǒng)計(jì)的染菌原因：

從發(fā)酵工廠的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來看，染菌原因是以設(shè)備滲漏和空氣系統(tǒng)的染菌為主，其他則次之。第5頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

遇到染菌首先要監(jiān)測雜菌的來源。

對頑固的染菌，應(yīng)對種子、消后培養(yǎng)基和補(bǔ)料液、發(fā)酵液及無菌空氣取樣作無菌試驗(yàn)以及設(shè)備試壓檢漏，只有系統(tǒng)、嚴(yán)格監(jiān)測和分析才能判斷其染菌原因，做到有的放矢。第6頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）、染菌原因分析的思路

1、從染菌的規(guī)模來分析

（1）、大批發(fā)酵罐染菌發(fā)酵罐都出現(xiàn)染菌而且染的是同一種菌，一般是由空氣過濾器失效造成的，大批發(fā)酵罐染菌的現(xiàn)象較少但危害極大。所以對于空氣系統(tǒng)必須定期經(jīng)常檢查。第7頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）、部分發(fā)酵罐(或罐組)染菌如果出現(xiàn)在發(fā)酵前期可能是種子帶菌，如果發(fā)生在中后期則可能是中間補(bǔ)料系統(tǒng)或油管路系統(tǒng)發(fā)生問題所造成的。通常同一產(chǎn)品的幾個(gè)發(fā)酵罐其補(bǔ)料系統(tǒng)往往是共用的，倘若補(bǔ)料滅菌不徹底或管路滲漏，就有可能造成這些罐同時(shí)發(fā)生染菌現(xiàn)象。另外，采用培養(yǎng)基連續(xù)滅菌系統(tǒng)時(shí)，那些用連續(xù)滅菌進(jìn)料的發(fā)酵罐都出現(xiàn)染菌，可能是連消系統(tǒng)滅菌不徹底所造成的。第8頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）、個(gè)別發(fā)酵罐連續(xù)染菌和偶然染菌個(gè)別發(fā)酵罐連續(xù)染菌大多是由設(shè)備問題造成的，如閥門的滲漏或罐體腐蝕磨損，特別是冷卻管的不易覺察的穿孔等。設(shè)備的腐蝕磨損所引起的染菌會(huì)出現(xiàn)每批發(fā)酵的染菌時(shí)間向前推移的現(xiàn)象，即第二批的染菌時(shí)間比第一批提早，第三批又比第二批提早。至于個(gè)別發(fā)酵罐的偶然染菌其原因比較復(fù)雜，因?yàn)楦鞣N染菌途徑都可能引起。第9頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2、從染菌的時(shí)間來分析

發(fā)酵早期染菌一般認(rèn)為除了種子帶菌外，還有培養(yǎng)液滅菌或設(shè)備滅菌不徹底，而中、后期染菌則與這些原因的關(guān)系較少，而與中間補(bǔ)料、設(shè)備滲漏以及操作不合理等有關(guān)。第10頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月3、從染菌的類型來分析

一般染耐熱性芽孢桿菌多數(shù)是由于設(shè)備存在死角或培養(yǎng)基滅菌不徹底。污染球菌、酵母等可能是從蒸汽的冷凝水或空氣中帶來的。在檢查時(shí)如平板上出現(xiàn)的是淺綠色菌落(革蘭氏陰性桿菌)，由于這種菌主要生存在水中，所以發(fā)酵罐的冷卻管或夾套滲漏所引起的可能能性較大。污染霉菌大多是滅菌不徹底或無菌操作不嚴(yán)格所致。第11頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

種子帶菌的檢查可從菌種室保藏的菌種、斜面、搖瓶直到種子罐。保藏菌種定期作復(fù)壯、單孢子分離和純種培養(yǎng)；斜面、搖瓶和種子罐種子作無菌試驗(yàn)，可以用肉湯和斜面或平板培養(yǎng)基檢查有無雜菌。顯微鏡檢觀察菌形是否正常，應(yīng)注意在顯微鏡檢不出雜菌時(shí)不等于真的無雜菌，需作無菌試驗(yàn)才能最后肯定。（二）、種子帶菌第12頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

培養(yǎng)基和設(shè)備沒消透的原因有多方面，如蒸汽壓力或滅菌時(shí)間不夠，培養(yǎng)基配料未混合均勻，存在結(jié)塊現(xiàn)象，設(shè)備未清洗干凈，特別是罐沖洗不到的犄角處，有結(jié)痂而未鏟除干凈。（三）、培養(yǎng)基和設(shè)備沒消透第13頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

設(shè)備方面特別是老設(shè)備也常會(huì)遇到各種問題，如夾層或盤管、軸封和管道的滲漏，空氣除菌效果差，管道安裝不合理，存在死角等是造成染菌的重要原因。（四）、設(shè)備原因第14頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

設(shè)備和管件的滲漏一般是指設(shè)備和管件由于腐蝕、內(nèi)應(yīng)力或其他原因形成微小漏孔所發(fā)生的滲漏現(xiàn)象。這些漏孔很小，特別是不銹鋼材料形成的漏孔更小，有時(shí)肉眼不能直接覺察，需要通過一定的試漏方法才能發(fā)現(xiàn)。第15頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月1、發(fā)酵罐的滲漏

（1）冷卻管的滲漏

由于發(fā)酵液腐蝕、固體物料摩擦引起管外壁磨損。管內(nèi)冷卻水的浸泡、沖擊、蒸汽沖擊導(dǎo)致管內(nèi)壁磨損。所以冷卻管是發(fā)酵罐中最容易滲漏的部件之一。最易穿孔的是冷卻列管的彎曲處，原因是彎曲處外壁減薄和加熱致彎時(shí)使材料的性質(zhì)有所改變所致。冷卻水的壓力通常大于罐壓，如果有微孔，冷卻水就會(huì)進(jìn)入發(fā)酵液而引起染菌。第16頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

列管滲漏在漏孔極小時(shí)不易發(fā)現(xiàn)的。需將管外壁污垢鏟除，烘干，管內(nèi)加水壓試漏。管子與罐體的連接方式有兩種：法蘭聯(lián)接和焊接。法蘭易拆卸更換，但聯(lián)接處有墊片易滲，而焊接無此現(xiàn)象。為及早發(fā)現(xiàn)漏孔，冷卻管要定期檢查作滲漏試驗(yàn)。第17頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

試漏方法有兩種：氣壓試驗(yàn)和水壓試驗(yàn)。

水壓法：是用泵將水逐漸壓入冷卻管，一定壓力下觀察管子有否滲漏。

氣壓法：是先在罐內(nèi)放滿水，用壓縮空氣通入管子，觀察水面有無氣泡產(chǎn)生。氣壓法快速方便，但管子下部彎曲處積水不易排盡，有漏孔時(shí)不產(chǎn)生氣泡就難以發(fā)現(xiàn)。

第18頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

（2）、罐體的穿孔

浸在液體中的罐體都有可能發(fā)生腐蝕穿孔，特別是罐底，由于空氣管噴出的壓縮空氣的沖擊力及發(fā)酵液中的固體物料的摩擦，罐底鋼板產(chǎn)生麻點(diǎn)般的斑痕，稱為麻蝕。每年大修時(shí)需檢查鋼板減薄的程度。有夾套的發(fā)酵罐可在夾套內(nèi)用水壓或氣壓的試驗(yàn)方法檢查罐壁有無滲漏。有保溫層的發(fā)酵罐，如果水經(jīng)常滲入保溫層并積聚在里面，罐外壁就產(chǎn)生不均勻的腐蝕現(xiàn)象，所以當(dāng)保溫層有裂縫和損壞時(shí)，應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)。第19頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2、管件的滲漏

與發(fā)酵罐相連接的管路很多，有空氣、蒸汽、水、物料、排氣、排污等管，管路多，相應(yīng)的管件和閥門也多。管道的連接方式、按裝方法以及選用的閥門形式對防止污染有很大的關(guān)系。所以，與發(fā)酵有關(guān)的管路不能同一般化工廠的化工管路完全一樣，而有其特殊的要求。第20頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

因閥滲漏引起的染菌比例很大，值得引起重視。與發(fā)酵罐直接連通的管道應(yīng)選用密封性較高的閥門。目前使用的閥門大多采用截止閥和橡膠隔膜閥。(1)閥第21頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月A．截止閥閥體為橫放S形，閥座與閥心接觸面小。污物不易附在上面，但構(gòu)造復(fù)雜，流體阻力大。能很方便地調(diào)節(jié)流量，小型發(fā)酵罐多采用。平面形緊密面的墊料采用橡膠或聚四氟乙烯，關(guān)閉后墊料與閡座緊緊地吻合，達(dá)到不漏的目的。閥心墊料需定期檢查，損壞后立即調(diào)換。第22頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

截止閥在使用中經(jīng)常發(fā)生以下兩個(gè)問題：

a閥心軋壞。物料中的硬質(zhì)物或焊接施工后的焊渣以及螺釘零件等被帶到閥內(nèi)，當(dāng)關(guān)閉的，閥心與閥座被上述堅(jiān)硬物軋住，能將緊密面軋成凹凸不平的痕跡，就關(guān)不嚴(yán)密。

b填料的滲漏。操作時(shí)用扳手過分關(guān)緊，會(huì)使閥桿彎曲，彎曲后的閥桿不僅啟動(dòng)費(fèi)力，并且使填料部分不緊密而引起滲漏。閥門在使用一定時(shí)間后，閥桿磨損或填料損壞也會(huì)引起滲漏，就需要將填料壓蓋適當(dāng)擰緊或更換填料。第23頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月B．隔膜閥閥體內(nèi)裝有橡皮隔膜，用螺釘與閥芯連接，當(dāng)閥桿作上下運(yùn)動(dòng)時(shí)就帶動(dòng)隔膜上升或下降。隔膜閥的制造要求不高，關(guān)鍵在于膜的性能，如采用橡皮隔膜閥，在一般情況下，對橡膠隔膜的要求是耐壓4公斤／厘米2以上，耐溫160C以上，在壓緊和放松時(shí)不變形。第24頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第25頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月隔膜閥有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)、嚴(yán)密不漏。

2)、無填料。

3)、閥結(jié)構(gòu)為流線型，流量大，阻力小，無死角，無堆積物，在關(guān)閉時(shí)不會(huì)使緊密面軋壞。

4)、檢修方便。但須定期檢查隔膜有否老化及脫落。第26頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）管路的連接管子的連接有螺紋連接、法蘭連接和焊接三種。第27頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月A.螺紋連接。需在管端鉸出螺紋，安裝時(shí)在螺紋上涂以白漆并加麻絲(或聚四氟乙烯薄膜)作填料，密封要求高的可用石墨粉加少許機(jī)油作填料，用氧化鉛甘油膠合劑更好。螺紋連接簡單，但裝拆麻煩，為便于裝拆，要在管路上安裝活接頭(“由寧”)，接頭平面用石棉橡膠板或橡皮等作墊圈。由于受冷熱和震動(dòng)影響，活接頭的接口易松動(dòng)，使密封面不能嚴(yán)密而造成滲漏。在接種時(shí)，因液體快速流動(dòng)造成局部真空，在滲漏處將外界空氣吸入，菌就被帶入發(fā)酵罐。所以，重要的管路連接大多采用法蘭連接。第28頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月B法蘭連接密封可靠，壓力、溫度和管徑的適用范圍大，但費(fèi)用較高。第29頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月C焊接焊接的方法比其他方法簡便，且密封可靠，所以空氣滅菌系統(tǒng)、培養(yǎng)液滅菌系統(tǒng)和其他物料管路以焊接連接為好。經(jīng)常拆卸的管路不宜焊接。第30頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月管路、管件的試漏：在管路中通入壓縮空氣并在焊縫和連接處涂肥皂水，如有肥皂泡發(fā)生，則有泄漏。第31頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月3、管路的配置

(1)、排氣管與下水管

為節(jié)約管材，多個(gè)發(fā)酵罐的排氣管、下水管匯集在一條總管路上，使用中相互串通、干擾，一只罐染菌會(huì)影響其他罐。排氣管路串通連接尤甚。解決方法：

易染菌場合以每臺罐具有獨(dú)立排氣、排水管路為宜。總排氣管選擇大直徑管子，保證通暢，不致倒流罐內(nèi)。第32頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)、發(fā)酵罐的管路

對于蒸汽可能達(dá)不到的死角(如閥)要裝設(shè)旁路(圖中的小閥門)。滅菌時(shí)，將旁路閥門打開，使蒸汽自由通過。接種、取樣和加油等管路要配置單獨(dú)的滅菌系統(tǒng)，使能在發(fā)酵罐滅菌后或在發(fā)酵過程中單獨(dú)進(jìn)行滅菌。第33頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第34頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月4、發(fā)酵罐與管件的死角

發(fā)酵罐及其管路如有死角存在則死角內(nèi)潛伏的雜菌不易殺死，會(huì)造成連續(xù)染菌，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行?，F(xiàn)將經(jīng)常出現(xiàn)死角的場合及形成死角的幾種原因介紹如下：第35頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)、法蘭連接的死角

如果對染菌的概念了解不夠，按照一般化工廠管路的常規(guī)加工方法來焊接和安裝管道法蘭就會(huì)造成死角。發(fā)酵工廠的有關(guān)管路要保持光滑、通暢、密封性好，以避免和減少管道染菌的機(jī)會(huì)。第36頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月例如:

法蘭與管子焊接時(shí)受熱不勻使法蘭翹曲密封面發(fā)生凹凸不平現(xiàn)象就會(huì)造成死角。墊片的內(nèi)圓比法蘭內(nèi)徑大或比較小以及安裝時(shí)沒有對準(zhǔn)中心也會(huì)造成死角。第37頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)、渣滓在罐底與環(huán)式空氣分布管所形成的死角

培養(yǎng)基中如含有鈣鹽及固形物，在攪拌功率較小和采用環(huán)式空氣分布管的情況下，由于在滅菌時(shí)培養(yǎng)基得不到強(qiáng)有力的翻動(dòng)，罐底會(huì)形成一層1—2毫米甚至更厚的膜層(圖7—9)，具有一定的絕熱作用，膜下潛伏的耐熱菌不易殺死。必須定期鏟除罐底積垢。第38頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

大的發(fā)酵罐為了減少攪拌軸的擺動(dòng)，罐底裝有底軸承，軸承支架處也容易堆積菌體。在底軸承下增加小型攪拌槳可改善罐底積垢的情況。第39頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

環(huán)式空氣分布器在整個(gè)環(huán)管中空氣的速度并不一致，靠近空氣進(jìn)口處流速最大，遠(yuǎn)離進(jìn)口處的流速減小，當(dāng)發(fā)酵液進(jìn)入環(huán)管內(nèi)，菌體和固形物就會(huì)逐漸堆積在遠(yuǎn)離進(jìn)口處的部分形成死角，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)氯麌娍?圖7—11)。第40頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月其他容易造成死角的地區(qū)：如擋板(或冷卻列管)與罐身固定的支撐板周圍和不能在滅菌時(shí)排氣的盲腸管，溫度計(jì)接頭等。對于這些地區(qū)每次放罐后的清洗工作應(yīng)注意，經(jīng)常檢查．仔細(xì)清洗才能避免因死角而產(chǎn)生污染。第41頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

（3）、不銹鋼襯里的死角

有機(jī)酸發(fā)酵，大型碳鋼發(fā)酵罐，一般采用不銹鋼襯里(厚1—3mm)。如襯里加工焊接不善，在鋼板和焊縫處有裂縫，或在操作時(shí)不注意、使不銹鋼皮鼓起后產(chǎn)生裂縫，發(fā)酵液就會(huì)通過裂縫進(jìn)入襯里和鋼板之間，窩藏在里面形成死角。第42頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月不銹鋼皮怎樣會(huì)鼓起的呢？因襯里較薄，滅菌時(shí)，罐加熱后再行冷卻，不及時(shí)通入空氣保壓、會(huì)因蒸汽突然冷凝而形成真空將襯里吸出，嚴(yán)重者造成破裂。所以應(yīng)盡可能增加襯里的剛度，每隔一定距離用點(diǎn)焊增加強(qiáng)度。操作時(shí)要注意避免罐內(nèi)發(fā)生真空現(xiàn)象。第43頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)、接種管路的死角

接種一般采用以下兩種方法

(A)、壓差接種法。

(B)、微孔接種法。利用注射器在罐的接種口橡皮膜上注入罐內(nèi)，在操作時(shí)要注意防止注射器針孔堵塞。第44頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

壓力差接種時(shí)移種管路的滅菌是與發(fā)酵罐的滅菌同時(shí)進(jìn)行的。如圖7—13a所示有一小段管路存在蒸汽不流通的死角，所以應(yīng)在閥1的半截上裝設(shè)旁通，如圖7—13b所示。第45頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

（5）、排氣管的死角

排氣管彎頭處如有堆積物，其中窩藏的雜菌不容易徹底消滅，發(fā)酵因震動(dòng)與排氣沖擊會(huì)剝落，造成污染。排氣管直徑太大，滅菌時(shí)蒸汽流速小，也會(huì)使管中耐熱菌不能殺死。所以排氣管要與罐的尺寸有一定比例，不宜過大或過小。第46頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月5、空氣過濾器

空氣過濾器如纖維鋪設(shè)不勻，會(huì)使部分空氣因短路而帶菌。纖維層裝得太松、太緊都會(huì)影響過濾效率。如果太緊，滅菌時(shí)蒸汽穿透力差，滅菌效果差。所以用過分壓實(shí)纖維層來增加過濾效率不可行。最合適充填密度：棉花150－180公斤／米3；玻璃纖維130－180公斤／米3。纖維分層均勻鋪設(shè)是必要的。第47頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

過濾器器壁腐蝕形成氧化鐵層，是多孔物質(zhì)，空氣會(huì)短路，使空氣中帶菌并造成污染。第48頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

活性炭棉花作為介質(zhì)的過濾器，活性炭受到氣流的沖擊而破碎、灰化、體積減小、空間增大，上下兩端的棉花受空氣的頂撞力而逐漸改變位置。蒸汽滅菌時(shí)，檢查排出蒸汽的情況可以判斷過濾層是否有問題。排出蒸汽均勻并呈青色有力表示情況良好，呈霧狀無力表明壓得太緊，斷續(xù)不均勻以及進(jìn)出口兩測的壓力降過小時(shí)則就有可能是過濾層有位移現(xiàn)象。過濾介質(zhì)變位：第49頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

不論何種過濾介質(zhì)，必須保持其干燥。油水分離的潔凈是保證過濾效果、延長使用壽命的關(guān)鍵因素。要根據(jù)發(fā)酵的特點(diǎn)和要求選用合理的空氣流程并選用高效的氣液分離設(shè)備(如氣液過濾網(wǎng))。

第50頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

發(fā)酵期間需要改變空氣流量，但油水分離設(shè)備、過濾器是根據(jù)空氣流速來設(shè)計(jì)的，流速改變會(huì)影響油水分離效果和過濾效率，設(shè)計(jì)時(shí)要充分注意這種情況，掌握空氣流量改變的范圍，選擇合適的空氣流速。生產(chǎn)時(shí)各罐的發(fā)酵時(shí)間要盡量叉開，使空氣流量均勻。注意空氣流量對發(fā)酵的影響：第51頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

過濾器滅菌用的蒸汽閥的微小滲漏會(huì)使蒸汽管路中的冷凝水抽吸到過濾器內(nèi)使過濾介質(zhì)受潮，影響過濾效果，所以最好裝設(shè)雙重閥以防滲漏。第52頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

滅菌和發(fā)酵時(shí)，如操作不當(dāng)使罐壓高于過濾器中空氣壓力，就會(huì)將冷凝水或發(fā)酵液倒灌至過濾器內(nèi)。突然停電，空壓機(jī)停轉(zhuǎn)，也會(huì)發(fā)生倒灌。第53頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

過程控制主要包括接種、過程加糖補(bǔ)料和取樣操作等是否嚴(yán)密規(guī)范。