第四章 發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)課件

第四章發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)第一節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治第二節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌第三節(jié)空氣除菌第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)純種培養(yǎng)要求必須防止雜菌污染為防止染菌，采取了一系列措施：密閉式發(fā)酵罐、無菌空氣、無菌室、培養(yǎng)基和設(shè)備滅菌、無菌操作；染菌無法徹底避免；據(jù)報(bào)道：國外抗生素發(fā)酵染菌率為2％~5%，國內(nèi)抗生素發(fā)酵、青霉素發(fā)酵的染菌率為2％，鏈霉素、紅霉素和四環(huán)素發(fā)酵染菌率為5%，谷氨酸噬菌體感染率為1％～2％。染菌影響產(chǎn)率、質(zhì)量、三廢治理都有很大的影響。第一節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治

第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)一、污染的危害1、染菌的不良后果消耗營養(yǎng)合成新產(chǎn)物；菌體自溶、發(fā)粘等造成分離困難改變pH分解產(chǎn)物噬菌體破壞極大第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)2.染菌危害的具體分析（1）染菌對(duì)不同菌種發(fā)酵的影響A．細(xì)菌谷氨酸：發(fā)酵周期短，培養(yǎng)基不太豐富，較少染雜菌，但噬菌體威脅大。肌苷：缺陷型生產(chǎn)菌，培養(yǎng)基豐富，易染菌，營養(yǎng)成分迅速被消耗，嚴(yán)重抑制菌生長和合成代謝產(chǎn)物。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)B.

霉菌PenG：青霉素水解酶上升，PenG迅速破壞，發(fā)酵一無所獲。檸檬酸：pH2.0，不易染菌，主要防止前期染菌。C.

酵母菌:易污染細(xì)菌以及野生酵母菌。D.

疫苗：無論污染的是活菌、死菌或內(nèi)外毒素，都應(yīng)全部廢棄。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)（2）染菌種類對(duì)發(fā)酵的影響青霉素：怕染細(xì)短產(chǎn)氣桿菌鏈霉素：怕染細(xì)短桿菌、假單孢桿菌和產(chǎn)氣桿菌四環(huán)素：怕染雙球菌、芽孢桿菌和莢膜桿菌檸檬酸：怕染青霉菌肌苷（酸）：怕染芽孢桿菌谷氨酸：怕染噬菌體，易造成連續(xù)污染第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)（3）不同發(fā)酵時(shí)期染菌對(duì)發(fā)酵的影響①種子擴(kuò)大時(shí)期染菌:滅菌后棄去。②發(fā)酵前期染菌：應(yīng)迅速重新滅菌，補(bǔ)充必要的營養(yǎng)成分，重新接種。③發(fā)酵中期染菌：危害極大、挽救困難，應(yīng)早發(fā)現(xiàn)，快處理，處理方法應(yīng)根據(jù)各種發(fā)酵的特點(diǎn)和具體情況來決定。抗生素發(fā)酵：輸入正常發(fā)酵已產(chǎn)抗生素的發(fā)酵液。檸檬酸發(fā)酵：

a.

污染細(xì)菌：加大通風(fēng)，加速產(chǎn)酸，調(diào)pH3.0，抑制細(xì)菌。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)b.

污染酵母：加入0.025~0.035g/LCuSO4抑制酵母；通風(fēng)加大，加速產(chǎn)酸。c.染黃曲霉：加入另一罐將近發(fā)酵成熟的醪液，pH下降，黃曲霉自溶。

d.青霉菌：在pH很低下能夠生長。提前放罐。④發(fā)酵后期污染染菌量不太多，可繼續(xù)發(fā)酵。污染嚴(yán)重，則提前放罐。殺菌劑的添加：前期無必要，增加成本；發(fā)現(xiàn)后加入，效果要具體評(píng)價(jià)。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)（4）雜菌污染對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物提取和產(chǎn)品質(zhì)量的影響絲狀菌發(fā)酵被產(chǎn)酸菌污染：pH不斷下降，菌絲大量自溶，發(fā)酵液粘度增加，過濾困難。處理方法：①將發(fā)酵液加熱后再加助濾劑；②先加絮凝劑使蛋白質(zhì)凝聚后沉淀雜菌分泌較多蛋白質(zhì)雜質(zhì)時(shí)，對(duì)發(fā)酵后處理過程中采用溶媒萃取的提取工藝非常不利，使水相和溶媒之間極易發(fā)生乳化。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)二、雜菌污染的防治1、染菌的檢查與類型判斷(1)顯微鏡檢查法：菌體(2)平板劃線培養(yǎng)或斜面培養(yǎng)檢查法：菌落噬菌體檢查可采用雙層平板法：噬菌斑(3)肉湯培養(yǎng)檢查法（酚紅變色pH6.8-8.4）以上方法缺點(diǎn)：鏡檢出雜菌需要一定時(shí)間。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)(4)發(fā)酵過程的異?，F(xiàn)象判斷DO2水平異常變化：pH異常變化：污染產(chǎn)酸菌或者利用碳源效率高生長較快的雜菌尾氣CO2異常變化：染菌引起糖的消耗變化，染好氧性雜菌，糖耗加快，CO2含量增加；染噬菌體，糖耗減慢，CO2含量減少。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)12污染噬菌體后異?，F(xiàn)象第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)2.污染原因分析

主要原因：①

種子帶菌②無菌空氣帶菌③設(shè)備滲漏④滅菌不徹底⑤操作失誤⑥技術(shù)管理不善第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)(1)從雜菌種類看：耐熱芽孢桿菌：與滅菌不徹底有關(guān)。球菌、無芽孢桿菌：與種子帶菌、無菌空氣帶菌、設(shè)備滲漏、操作失誤有關(guān)。淺綠色菌落的雜菌：與水有關(guān)，即冷卻盤管滲漏霉菌：與操作失誤、技術(shù)管理不善有關(guān)，即無菌室滅菌不徹底或操作問題。酵母菌：糖液滅菌不徹底或放置時(shí)間較長。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)(2)從污染時(shí)間看：早期污染可能與

種子帶菌、無菌空氣帶菌、滅菌不徹底、操作失誤有關(guān)。后期污染可能與設(shè)備滲漏、操作失誤及中間補(bǔ)料有關(guān)。(3)從染菌幅度看：各個(gè)發(fā)酵罐或多數(shù)發(fā)酵罐染菌，且所污染的是同一種雜菌，一般是空氣系統(tǒng)問題。個(gè)別罐連續(xù)染菌，一般是設(shè)備問題。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)3、雜菌污染的途徑及其預(yù)防(1)種子帶菌的防治滅菌徹底：培養(yǎng)基及用具滅菌要徹底，應(yīng)防止假壓。接種可靠：無菌室及設(shè)備可靠，無菌操作可靠。保藏可靠：(2)過濾空氣帶菌的防治提高空氣進(jìn)口的潔凈度。除盡壓縮空氣中的油和水。保證空氣過濾器介質(zhì)的填裝質(zhì)量。

第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)(3)設(shè)備的滲漏或“死角”造成的染菌及其防治發(fā)酵罐的“死角”法蘭、內(nèi)襯、接口、表頭、罐內(nèi)部件及其支撐件如攪拌軸拉桿、聯(lián)軸器、冷卻盤管、擋板、空氣分布管及其支撐件?？冢喝丝祝ɑ蚴挚祝?、排風(fēng)管接口、燈孔、視鏡口、進(jìn)料管口。發(fā)酵罐罐底膿皰狀積垢造成“死角”

消除方法：加強(qiáng)清洗并定期鏟除污垢；安裝放汽邊閥

管道安裝不當(dāng)或配置不合理形成的“死角”第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)發(fā)酵罐罐底膿皰狀積垢造成“死角”第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)法蘭連接不當(dāng)造成的“死角”第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)滅菌時(shí)蒸汽不易通達(dá)的“死角”及其消除方法第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)設(shè)備滲漏引起的染菌及其防止發(fā)酵設(shè)備、管道、閥門長期使用，由于腐蝕、摩擦和振動(dòng)等原因，造成滲漏。方法：選用優(yōu)質(zhì)的材料，并定期進(jìn)行檢查。微小滲漏的檢查：加入堿性水，用浸濕酚酞指示劑的白布擦，有滲漏則白布顯紅色。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)(4)培養(yǎng)基與設(shè)備滅菌不徹底的防治原料性狀：大顆粒的原料過篩除去。假壓：實(shí)罐滅菌時(shí)要充分排除罐內(nèi)冷空氣。滅菌過程中產(chǎn)生的泡沫造成染菌：添加消泡劑，防止泡沫升頂。連消不徹底：蒸汽壓力波動(dòng)大，培養(yǎng)基未達(dá)到滅菌溫度，最好采用自動(dòng)控制裝置。滅菌后期罐壓驟變：滅菌后，冷卻水冷卻時(shí)，如冷卻過快造成罐內(nèi)負(fù)壓造成染菌。冷卻前先通入無菌空氣維持罐內(nèi)一定的正壓，再進(jìn)行冷卻。死角

：消除。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)(5)操作不當(dāng)造成染菌移種時(shí)或發(fā)酵過程中，罐內(nèi)壓力跌至零。管道閥門操作不當(dāng)，無菌空氣的壓力突然下降，罐內(nèi)壓力高，發(fā)酵液倒流進(jìn)入與發(fā)酵罐液面下相連的各個(gè)管道以及空氣過濾器。(6)噬菌體染菌及其防治以凈化環(huán)境為中心的綜合防治法。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)采取哪些措施能夠保持無菌發(fā)酵？物料、培養(yǎng)基、中間補(bǔ)料要滅菌；發(fā)酵設(shè)備及輔助設(shè)備（空氣過濾裝置、各種發(fā)酵罐進(jìn)出口連接裝置）和管道要滅菌；好氣發(fā)酵通入的空氣要除菌；種子無污染；接種無菌操作過關(guān)；為了保持發(fā)酵的長期無菌狀態(tài)，需維持正壓。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)培養(yǎng)基滅菌的定義是指從培養(yǎng)基中殺滅有生活能力的細(xì)菌營養(yǎng)體及其芽孢或孢子，或從中將其除去。工業(yè)規(guī)模的液體培養(yǎng)基滅菌，殺滅雜菌比除去雜菌更為常用。滅菌與消毒的區(qū)別滅菌：用物理或化學(xué)方法殺死或除去環(huán)境中所有微生物，包括營養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)菌芽孢和孢子。消毒：用物理或化學(xué)方法殺死物料、容器、器皿表面的微生物。第二節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)1.化學(xué)試劑滅菌法

甲醛、乙醇或新潔爾滅、高錳酸鉀等適用范圍：環(huán)境、皮膚及器械的表面消毒2.射線滅菌法3.干熱滅菌法

電磁波、紫外線或放射性物質(zhì)適用范圍：無菌室、接種箱常用烘箱，滅菌條件：160℃下保溫1h適用范圍：金屬或玻璃器皿4.濕熱滅菌法

利用飽和蒸汽滅菌，條件：121℃，30min適用范圍：生產(chǎn)設(shè)備及培養(yǎng)基滅菌5.過濾除菌法

利用過濾方法阻留微生物適用范圍：制備無菌空氣

6.火焰滅菌法

火焰適用范圍：接種針、玻璃棒、三角瓶口一、常用的滅菌方法第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)

濕熱滅菌的優(yōu)點(diǎn)：蒸汽來源容易，操作費(fèi)用低，本身無毒；蒸汽有強(qiáng)的穿透力，滅菌易于徹底；蒸汽有很大的潛熱（冷凝熱）；操作方便，易管理。培養(yǎng)基的濕熱滅菌第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)熱阻

定義：微生物對(duì)熱的抵抗力稱為熱阻，可用比死亡速率常數(shù)k來表示。

k↓，熱阻↑,t↑第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)當(dāng)溫度T一定時(shí)，k隨微生物不同而不同，具體計(jì)算時(shí)，可取細(xì)菌芽孢的k值為標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)T變化時(shí)，k有很大變化，其變化遵從阿累尼烏斯定律

k=Aexp(-△E/RT)∴k與微生物活化能及T有關(guān)熱阻

第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)大腸桿菌在不同溫度下的殘留曲線嗜熱脂肪芽孢桿菌芽孢在不同溫度下的死亡曲線第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)影響培養(yǎng)基滅菌的其它因素

培養(yǎng)基成分油脂、糖類及一定濃度的蛋白質(zhì)、高濃度有機(jī)物等增加微生物的耐熱性低濃度（1%-2%）NaCl對(duì)微生物有保護(hù)作用，隨著濃度增加，保護(hù)作用減弱，當(dāng)濃度達(dá)8%-10%以上，則減弱微生物的耐熱性。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)pH：pH6.0-8.0，微生物最耐熱，pH<6.0，H+易滲入微生物細(xì)胞內(nèi)，改變細(xì)胞的生理反應(yīng)促使其死亡?！嗯囵B(yǎng)基pH愈低，滅菌所需時(shí)間愈短。培養(yǎng)基的物理狀態(tài)：固體時(shí)間大于液體泡沫：泡沫中的空氣形成隔熱層，對(duì)滅菌極為不利，可加入少量消泡劑。培養(yǎng)基中的微生物數(shù)量：數(shù)量多，時(shí)間長。影響培養(yǎng)基滅菌的其它因素

第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)

將配制好的培養(yǎng)基放入發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起進(jìn)行加熱滅菌的過程，也稱實(shí)罐滅菌。二、分批滅菌第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)分空氣過濾器滅菌并用空氣吹干夾套或蛇管排冷水，開啟排氣管閥，空氣管通蒸汽，也可夾套內(nèi)通蒸汽達(dá)70℃左右取樣管放料管通蒸汽120℃，1×105pa保溫保溫階段，凡液面以下各管道都應(yīng)通蒸汽，液面上其余各管道則應(yīng)排蒸汽，不留死角，維持壓力、溫度恒定罐壓接近空氣壓力向罐內(nèi)通無菌空氣保溫結(jié)束，依次關(guān)閉各排汽、進(jìn)汽閥門夾套或蛇管中通冷水培養(yǎng)基降溫到所需溫度1.滅菌工藝過程第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)24016012080時(shí)間（min)050100150溫度升溫冷卻保溫培養(yǎng)基分批滅菌過程中的溫度變化情況2、過程包括：升溫、保溫和冷卻三階段。各階段對(duì)滅菌的貢獻(xiàn)：

20%、75%、5%。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)三、連續(xù)滅菌（又稱連消）

將配制好的培養(yǎng)基向發(fā)酵罐等培養(yǎng)裝置輸送的同時(shí)進(jìn)行加熱、保溫和冷卻等滅菌操作過程。噴淋冷卻連續(xù)滅菌流程噴射加熱連續(xù)滅菌流程薄板式換熱器連續(xù)滅菌流程第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)發(fā)酵罐蒸汽原料冷卻水無菌培養(yǎng)基配料罐泵加熱塔（連消塔）維持罐冷卻管1、滅菌工藝流程噴淋冷卻連續(xù)滅菌流程第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)連續(xù)滅菌的流程與設(shè)備1、配料預(yù)熱罐：將配制好的料液預(yù)熱到70

90℃

，以免連續(xù)滅菌時(shí)料液與蒸汽溫度相差過大而產(chǎn)生水汽撞擊及時(shí)間長導(dǎo)致冷凝水過多；2、連消塔：用高溫蒸汽使料液溫度很快升高到滅菌溫度（110

130℃，20

30S）；3、維持罐：使料液在滅菌溫度下保持8～25min。因?yàn)椋哼B消塔加熱的時(shí)間很短，光靠這段時(shí)間的滅菌是不夠的；4、冷卻罐：使料液冷卻到40

50°C后（冷水噴淋），輸送到預(yù)先滅菌過的罐內(nèi)。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)噴淋冷卻器結(jié)構(gòu)簡單；廣泛使用第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)板式換熱器體積小，換熱效率高；但流動(dòng)阻力較大第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)板式換熱器第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)板式換熱器第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)板式換熱器原理圖第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)2、分批滅菌與連續(xù)滅菌的比較

連續(xù)滅菌的優(yōu)點(diǎn)：（適用于大型罐）可采用高溫短時(shí)滅菌，營養(yǎng)成分破壞少，有利于提高發(fā)酵產(chǎn)率；發(fā)酵罐利用率高；蒸汽負(fù)荷均衡；采用板式換熱器時(shí)，可節(jié)約大量能量；適宜采用自動(dòng)控制，勞動(dòng)強(qiáng)度?。豢蓪?shí)現(xiàn)將耐熱性物料和不耐熱性物料在不同溫度下分開滅菌，減少營養(yǎng)成分的破壞。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)缺點(diǎn)：對(duì)小型罐無優(yōu)勢，不方便，對(duì)設(shè)備要求高；蒸汽波動(dòng)時(shí)滅菌不徹底；當(dāng)培養(yǎng)基中含有固體顆?；蛴休^多泡沫時(shí)，以分批滅菌好，防止滅菌不徹底。

分批滅菌與連續(xù)滅菌的比較

第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)連續(xù)滅菌1.高溫短時(shí)滅菌，培養(yǎng)基營養(yǎng)成分損失少。2.發(fā)酵罐占用時(shí)間縮短，利用率高。

1.設(shè)備復(fù)雜，操作麻煩,

染菌機(jī)會(huì)多。2.不適合含大量固體物料的滅菌。間歇滅菌1.設(shè)備要求低，不需另外加熱、冷卻裝置。2.操作要求低，適合小批量生產(chǎn)規(guī)模3.適合含大量固體物料的滅菌1.培養(yǎng)基的營養(yǎng)物質(zhì)損失大，滅菌后培養(yǎng)基質(zhì)量下降2.發(fā)酵罐的利用率較低3.不適合大規(guī)模生產(chǎn)的滅菌分批滅菌與連續(xù)滅菌的比較第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)1、種子罐、發(fā)酵罐、計(jì)量罐、補(bǔ)料罐等的空罐滅菌及管道滅菌:

從有關(guān)管道通入蒸汽，使罐內(nèi)蒸汽壓力達(dá)0.147MPa，維持45min，滅菌過程中，從所有液位以上的閥門、邊閥排出空氣，并使蒸汽通過這些閥門以防止出現(xiàn)死角。滅菌完畢后，關(guān)閉蒸汽，待罐內(nèi)壓力低于空氣過濾器壓力時(shí)，通入無菌空氣保壓0.098MPa。四、發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌技術(shù)第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)2、空氣總過濾器和分過濾器滅菌：排出過濾器中的空氣，從過濾器上部通入蒸汽，并從上、下排氣口排汽，維持壓力0.147MPa滅菌2h。滅菌完畢，通入壓縮空氣吹干。3、種子培養(yǎng)基實(shí)罐滅菌：從夾層通入蒸汽間接加熱至80℃，再從取樣管、進(jìn)風(fēng)管、接種管等液面以下的閥門通入蒸汽，進(jìn)行直接加熱。同時(shí)關(guān)閉夾層蒸汽進(jìn)口閥門、升溫至121℃，維持30min。期間，所有液面以上的閥門保持一定時(shí)間的排汽狀態(tài)。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)4、發(fā)酵培養(yǎng)基實(shí)罐滅菌：從夾層或盤管式熱交換器進(jìn)入蒸汽，間接加熱至90℃，關(guān)閉夾層及盤管蒸汽，從取樣管、進(jìn)風(fēng)管、放料管等液面以下的閥門通入蒸汽，直接加熱至121℃，維持30min。期間，所有液面以上的閥門保持一定時(shí)間的排汽狀態(tài)。5、發(fā)酵培養(yǎng)基連續(xù)滅菌：一般培養(yǎng)基連續(xù)滅菌采用滅菌溫度為130℃，維持5min。6、補(bǔ)料實(shí)罐滅菌;

根據(jù)料液不同而異，淀粉料液為121℃，維持5～10min。尿素溶液滅菌為105℃，維持5min。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)一、空氣除菌方法二、空氣過濾除菌流程和設(shè)備三、幾種典型的空氣凈化流程第三節(jié)空氣除菌第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)（一）輻射滅菌（二）加熱滅菌

（三）靜電除菌（四）過濾除菌一、空氣除菌的方法第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)（一）輻射滅菌1，原理α射線、X射線、β射線、γ射線、紫外線、超聲波等從理論上講都能破壞蛋白質(zhì)，破壞生物活性物質(zhì)，從而起到殺菌作用。2，應(yīng)用范圍通常用于無菌室和醫(yī)院手術(shù)室。3，缺點(diǎn)殺菌效率較低，殺菌時(shí)間較長。一般要結(jié)合甲醛蒸汽等來保證無菌室的無菌程度第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)（二）加熱滅菌利用壓縮熱進(jìn)行空氣滅菌的流程圖空氣壓縮后溫度能達(dá)到200度左右，保持一定時(shí)間后，便可實(shí)行干熱殺菌。圖中空氣進(jìn)口溫度為21°C，出口溫度為187~198°C，壓力為0．7MPa。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)（三）靜電除菌1，原理利用靜電引力來吸附帶電粒子而達(dá)到除塵、除菌的目的。2，優(yōu)點(diǎn)阻力小，約1.01325×104Pa染菌率低，平均低于10-15％除水、除油的效果好耗電少3，缺點(diǎn)設(shè)備龐大、一次性投資較大、捕集率尚嫌不夠，需要采取其它措施。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)（四）介質(zhì)過濾除菌1，原理介質(zhì)過濾除菌是使空氣通過經(jīng)高溫滅菌的介質(zhì)過濾層，將空氣中的微生物等顆粒阻截在介質(zhì)層中，而達(dá)到除菌的目的。2，優(yōu)點(diǎn)從可靠性，經(jīng)濟(jì)適用與便于控制等方面考慮，目前仍以介質(zhì)過濾法較好，也是大多數(shù)發(fā)酵廠廣泛采用的方法。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)兩級(jí)冷卻、分離、加熱的空氣過濾除菌流程：流程的特點(diǎn)是：兩次冷卻，兩次分離，適當(dāng)加熱。二、空氣過濾除菌流程和設(shè)備第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)（一）空氣預(yù)處理1.預(yù)處理目的：除塵(外源空氣的前處理)：防塞，提高過濾效率和濾器壽命；措施：建吸風(fēng)塔、粗過濾器（布袋過濾器、填料過濾器、油浴洗滌和水霧除塵裝置等）、高效前置過濾器降溫：防燒傷介質(zhì)及水分蒸發(fā)嚴(yán)重，對(duì)發(fā)酵不利除油、除水：防塞（因油膜堵），防止過濾器長菌堵塞（因水滴）加熱：保持相對(duì)濕度穩(wěn)壓：防止壓力波動(dòng)，貯罐第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)2、預(yù)處理設(shè)備(1)采風(fēng)塔采風(fēng)塔應(yīng)建在工廠上風(fēng)處，遠(yuǎn)離煙囪。遠(yuǎn)離地面幾十米，至少10米。一般而言，地面附近空氣中所含的微生物和灰塵等均比高空空氣中含的多，據(jù)資料介紹，每升高10米，空氣中雜菌可降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此從高空取氣要比從低空取氣有利得多。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)(2)粗過濾器作用：是捕集較大的灰塵顆粒，防止壓縮機(jī)受磨損，同時(shí)也可減輕總過濾器負(fù)荷。要求：過濾效率要高，阻力要小；否則會(huì)增加壓縮空氣的吸入負(fù)荷和降隱低壓縮空氣機(jī)的排氣量。常用的粗過濾器有：布袋過濾填料過濾油浴洗滌水霧除塵(3)空氣壓縮機(jī)：產(chǎn)生壓縮空氣往復(fù)式，渦輪式，螺桿式等第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)(4)空氣貯罐作用：是消除壓縮機(jī)排出空氣量的脈動(dòng)，維持穩(wěn)定的空氣壓力，同時(shí)也可以利用重力沉降作用分離部分油霧。貯罐的大小可按下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)(5)空氣冷卻器空氣壓縮機(jī)出口溫度高，必須冷卻。冷卻還可除濕。常用的空氣冷卻器有：立式列管式熱交換器沉浸式熱交換器噴淋式熱交換器(6)氣液分離器冷卻后的壓縮空氣含油滴和水滴需分離出去來保護(hù)過濾介質(zhì)。常用的氣液分離器有：旋風(fēng)式：旋風(fēng)分離器填料式：絲網(wǎng)除沫器第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)旋風(fēng)分離器第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)絲網(wǎng)除沫器內(nèi)部同時(shí)采用直接攔截，慣性碰撞，布朗擴(kuò)散及凝聚等機(jī)理，能有效地去除空氣中的水、油霧、塵埃，內(nèi)部不銹鋼絲網(wǎng)可清洗，使用壽命長。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)(7)空氣加熱器壓縮空氣經(jīng)氣液分離器后相對(duì)濕度為100％，必須加熱使之降至70％以下。常用的空氣加熱器有：立式列管式熱交換器沉浸式熱交換器噴淋式熱交換器第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)(二)空氣的過濾除菌空氣過濾除菌介質(zhì)棉花：纖維細(xì)長，16-20um，填充150-200kg/立方米玻璃纖維：直徑8-19um，直徑越小越好，但小易斷，缺點(diǎn)：更換時(shí)碎末飛揚(yáng)，過敏活性炭：大表面，物理吸附，空氣阻力小，常夾帶在二層棉花中降低阻力，為整個(gè)過濾器的1/3-1/2超細(xì)玻璃纖維紙：以攔截為主，直徑1-1.5um，有較高過濾效率。缺點(diǎn)為強(qiáng)度差，受溫后纖維松散。只用于分過濾器?？杉尤肽緷{纖維或其他纖維或采用樹脂并加疏松劑。石棉濾板：藍(lán)石棉20％加80％紙將混合打漿。溫強(qiáng)度大，過濾效率低，耐蒸氣反復(fù)殺菌。燒結(jié)材料過濾介質(zhì)：金屬燒結(jié)管過濾器。新型過濾介質(zhì)：微孔濾膜第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)１、棉花—活性炭過濾器

棉花是最常用的過濾介質(zhì)，通常要用纖維不太長的原棉，因?yàn)樗哂幸欢ǖ膹椥?，雖然幾經(jīng)濕熱滅菌，干燥后仍能保持原有的疏松狀態(tài)。棉花的過濾阻力較活性炭大（10~12倍）。

活性炭通常被加工成粒狀，其過濾效率比棉花低，但具有阻力小，吸附力強(qiáng)（可吸附空氣中有害物質(zhì)，如油、水）的特點(diǎn)，通常與棉花介質(zhì)一起使用，減少過濾層的阻力。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)棉花活性炭過濾器的過濾效率可達(dá)99%.其過濾介質(zhì)裝填為：上部和下部裝填棉花，其厚度為總過濾層的2×（1/4~1/3），中間再裝入1/2~1/3厚度的活性炭。一般棉花的填充密度為150~200公斤/米3，活性炭40~450公斤/米3。孔板——金屬絲網(wǎng)——麻布織品——棉花——麻布織品——活性炭——麻布織品——棉花——麻布織品——金屬絲網(wǎng)——孔板第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)2、濾紙過濾器以超細(xì)玻璃纖維紙為過濾介質(zhì)。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)3、金屬燒結(jié)管過濾器

過濾系統(tǒng)由金屬過濾器、預(yù)過濾器及蒸汽過濾器組成。預(yù)過濾器的作用是將空氣前處理系統(tǒng)中的鐵銹等雜物進(jìn)行預(yù)濾。蒸汽過濾器則是阻擋蒸氣管路中的銹蝕物和鍋爐污垢等雜質(zhì)。上述二種過濾器的功能是保護(hù)金屬過濾器，延長其使用壽命。過濾介質(zhì)：預(yù)過濾器為中空玻璃纖維或高效過濾紙，蒸汽過濾器為聚四氟乙烯,金屬過濾器為金屬粉末鎳冶煉而成。

第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)

金屬過濾器外殼圖外殼濾芯接口圖第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)4、微孔膜過濾器過濾介質(zhì)：微過濾膜，孔徑：0.1～0.01μm

過濾系統(tǒng)由蒸汽過濾器、預(yù)過濾器（粗）、除菌過濾器（精）組成。（1）預(yù)過濾器形式：以管式、袋式、折疊式為主，也可以是填充床式、浮動(dòng)床式的過濾器，以及離心機(jī)、真空機(jī)等過濾器材。預(yù)過濾器一般選用深層過濾器，在使用過程中要求有低的壓降、高的容塵量和變動(dòng)幅度小的過濾精度和效率。過濾介質(zhì)：玻璃纖維復(fù)合氈（聚丙烯纖維復(fù)合氈）。第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)除菌過濾器形式以板框式、管式、折疊式為主過濾介質(zhì)：微過濾膜（聚偏氟乙烯膜、聚四氟乙烯膜、聚砜膜、聚酰胺膜等。）除菌過濾應(yīng)具備的特點(diǎn)：①高的過濾精度;②大的通過量;③能耐反復(fù)的消毒操作;④強(qiáng)的親水性或疏水性;⑤足夠的使用強(qiáng)度。

第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)這是一個(gè)比較完善的空氣除菌流程，可適應(yīng)各種氣候條件，能充分分離油水，使空氣達(dá)到較低的相對(duì)適度下進(jìn)入過濾器，以提高過濾效率。1.兩級(jí)冷卻、分離、加熱除菌流程三、幾種典型的空氣凈化流程第四章_發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)特點(diǎn)：兩次冷卻、兩次分離、適當(dāng)加熱。優(yōu)點(diǎn)：能