第四章 無菌技術(shù)課件

第四章發(fā)酵工業(yè)無菌技術(shù)與污染防治第一節(jié)概述第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略第五節(jié)空氣除菌第三節(jié)發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)第四節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌新第四章-無菌技術(shù)第四章發(fā)酵工業(yè)無菌技術(shù)與污染防治第一節(jié)概述1.什么叫發(fā)酵工業(yè)無菌技術(shù)？發(fā)酵工業(yè)無菌技術(shù)是指在發(fā)酵工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中，為了防止雜菌污染而經(jīng)常采用的消毒與滅菌技術(shù)2.為什么說無菌技術(shù)對(duì)現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)非常重要？因?yàn)楝F(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)絕大多數(shù)采用純種培養(yǎng)，因而要求在發(fā)酵的全過程只能有生產(chǎn)菌而不允許有“雜菌”存在，否則將導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。新第四章-無菌技術(shù)第一節(jié)概述3.為了保證純種培養(yǎng)，在生產(chǎn)中要采取什么措施？在生產(chǎn)菌種接種之前，要對(duì)發(fā)酵培養(yǎng)基、空氣系統(tǒng)、流加料、發(fā)酵罐及管道系統(tǒng)等進(jìn)行滅菌，同時(shí)還要對(duì)環(huán)境進(jìn)行消毒，防止雜菌和噬菌體的大量繁殖。

滅菌與消毒有何不同？它們各適用于哪些情況的無菌處理？第四章發(fā)酵工業(yè)無菌技術(shù)與污染防治新第四章-無菌技術(shù)第一節(jié)概述4.幾個(gè)重要概念污染概率：1000批次的發(fā)酵滅菌中出現(xiàn)染菌的次數(shù)滅菌（sterilization）：用物理或化學(xué)方法殺死物料或設(shè)備中所有生命物質(zhì)的過程消毒(disinfection)：用物理或化學(xué)方法殺死空氣、地表以及容器和器具表面的微生物的過程除菌(degerming)：用過濾方法除去空氣或液體中的微生物及其孢子的過程防腐(antisepsis)：用物理或化學(xué)方法殺死或抑制微生物生長(zhǎng)和繁殖的過程新第四章-無菌技術(shù)第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略（1）培養(yǎng)基因雜菌而消耗損失，造成生產(chǎn)能力的下降。（2）雜菌產(chǎn)生新的代謝產(chǎn)物，或雜菌污染改變了培養(yǎng)液的某些理化性質(zhì)，使發(fā)酵產(chǎn)物的提取變得困難，造成得率降低或產(chǎn)品質(zhì)量下降。（3）雜菌代謝會(huì)改變?cè)磻?yīng)體系的pH值，使發(fā)酵發(fā)生異常。（4）雜菌分泌某些水解酶使產(chǎn)物分解，導(dǎo)致發(fā)酵失敗（5）若發(fā)生噬菌體污染，會(huì)使細(xì)菌細(xì)胞裂解，導(dǎo)致發(fā)酵失敗一、污染對(duì)發(fā)酵會(huì)帶來什么危害？新第四章-無菌技術(shù)第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略染菌對(duì)發(fā)酵所造成的危害及后果與

有關(guān)A.發(fā)酵生產(chǎn)的產(chǎn)品B.雜菌的種類和性質(zhì)C.染菌發(fā)生的時(shí)間D.染菌的途徑和程度？二、染菌對(duì)發(fā)酵產(chǎn)生什么影響？如何應(yīng)對(duì)？新第四章-無菌技術(shù)第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略1.染菌對(duì)不同菌種發(fā)酵的影響在發(fā)酵過程中，不同菌種所用的培養(yǎng)基、發(fā)酵條件、發(fā)酵周期以及產(chǎn)物性質(zhì)不同，染菌的類型和造成的危害程度也各不相同

細(xì)菌：發(fā)酵周期較短，以防止噬菌體污染為主

霉菌：發(fā)酵周期較長(zhǎng)，產(chǎn)物類型多樣，染菌情況比較復(fù)雜

酵母菌：需特別防止生長(zhǎng)較快的細(xì)菌和野生酵母菌的污染

疫苗產(chǎn)生菌：常用基因工程菌，一旦染菌，必須全部廢棄二、染菌對(duì)發(fā)酵產(chǎn)生什么影響？如何應(yīng)對(duì)？新第四章-無菌技術(shù)第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略2.不同發(fā)酵時(shí)期染菌對(duì)發(fā)酵的影響

種子擴(kuò)培時(shí)期染菌種子染菌對(duì)危害極大，必然導(dǎo)致發(fā)酵失敗，故應(yīng)嚴(yán)格控制

應(yīng)對(duì)措施：滅菌后棄去

發(fā)酵前期染菌染菌后，雜菌迅速繁殖，與生產(chǎn)菌爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)，嚴(yán)重抑制生產(chǎn)菌的生長(zhǎng)，導(dǎo)致發(fā)酵產(chǎn)物積累大大減少，甚至造成發(fā)酵失敗應(yīng)對(duì)措施：迅速重新滅菌，再接種，從頭發(fā)酵二、染菌對(duì)發(fā)酵產(chǎn)生什么影響？如何應(yīng)對(duì)？新第四章-無菌技術(shù)第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略二、染菌對(duì)發(fā)酵產(chǎn)生什么影響？如何應(yīng)對(duì)？2.不同發(fā)酵時(shí)期染菌對(duì)發(fā)酵的影響

發(fā)酵中期染菌這時(shí)染菌對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)危害極大，不僅影響生產(chǎn)菌的繼續(xù)生長(zhǎng)，而且會(huì)嚴(yán)重干擾生產(chǎn)菌的產(chǎn)物合成代謝，使發(fā)酵產(chǎn)物積累減少（原因何在？）應(yīng)對(duì)措施：應(yīng)盡可能做到早發(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。如抗生素發(fā)酵與檸檬酸發(fā)酵的處理措施不同新第四章-無菌技術(shù)第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略二、染菌對(duì)發(fā)酵產(chǎn)生什么影響？如何應(yīng)對(duì)？2.不同發(fā)酵時(shí)期染菌對(duì)發(fā)酵的影響

發(fā)酵后期染菌這時(shí)染菌對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)的影響相對(duì)較小應(yīng)對(duì)措施：一般可繼續(xù)進(jìn)行發(fā)酵，即使污染迅速加重，也可以采取提前放罐來減少染菌造成的損失3.染菌對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物提取和產(chǎn)品質(zhì)量的影響染菌對(duì)發(fā)酵后處理有極大影響，主要是增加了發(fā)酵產(chǎn)物的提取難度，影響發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)量（例子）新第四章-無菌技術(shù)第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略三、雜菌污染的防治1.染菌的檢查與染菌類型的判斷在發(fā)酵過程中，采用準(zhǔn)確、快速的方法及早發(fā)現(xiàn)雜菌并及時(shí)處理是避免造成嚴(yán)重?fù)p失的重要手段。檢查雜菌類型及其可能途徑的主要方法有：（1）顯微鏡檢查法（2）平板劃線培養(yǎng)檢查法（3）肉湯培養(yǎng)檢查法（4）發(fā)酵過程的異?，F(xiàn)象觀察法新第四章-無菌技術(shù)菌體濃度新第四章-無菌技術(shù)第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略三、雜菌污染的防治2.污染的原因分析

種子帶菌空氣帶菌設(shè)備滲漏滅菌不徹底操作失誤技術(shù)管理不善（1）造成發(fā)酵染菌的普遍原因是什么？（表4-1、4-2）新第四章-無菌技術(shù)新第四章-無菌技術(shù)第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略三、雜菌污染的防治2.污染的原因分析（2）污染原因分析方法從污染雜菌的種類進(jìn)行分析

污染的雜菌

可能的原因耐熱芽孢桿菌培養(yǎng)基或設(shè)備滅菌不徹底不耐熱雜菌種子帶菌、空氣除菌不徹（球菌、無芽孢桿菌）底、設(shè)備滲漏或操作問題淺綠色菌落冷卻盤管滲漏霉菌無菌室滅菌不徹底或無菌操作問題酵母菌糖液滅菌不徹底，糖液放置時(shí)間過長(zhǎng)新第四章-無菌技術(shù)第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略三、雜菌污染的防治2.污染的原因分析

從污染時(shí)間進(jìn)行分析

發(fā)酵前期污染：種子帶菌、培養(yǎng)基或設(shè)備滅菌不徹底、接種操作不當(dāng)或無菌空氣帶菌

發(fā)酵后期污染：中間補(bǔ)料污染、設(shè)備滲漏或操作問題

從染菌的程度進(jìn)行分析各個(gè)或多個(gè)發(fā)酵罐染同一種雜菌空氣系統(tǒng)存在問題個(gè)別罐連續(xù)染菌某個(gè)設(shè)備存在問題新第四章-無菌技術(shù)第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略三、雜菌污染的防治3.雜菌污染的途徑及其預(yù)防（1）種子帶菌及其防治

培養(yǎng)基及器具徹底滅菌避免菌種在移接過程中受污染避免菌種在培養(yǎng)過程或保藏過程中受雜菌污染新第四章-無菌技術(shù)第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略三、雜菌污染的防治3.雜菌污染的途徑及其預(yù)防（2）過濾空氣帶菌及其防治完善空氣凈化系統(tǒng)：空氣除菌凈化流程和設(shè)備的設(shè)計(jì)、過濾介質(zhì)的選用和裝填、過濾介質(zhì)的滅菌和管理生產(chǎn)上經(jīng)常采用的措施有（P62、72）提高空壓機(jī)進(jìn)口空氣的潔凈度設(shè)計(jì)合理的空氣預(yù)處理流程設(shè)計(jì)和安裝合理的空氣過濾器，選用除菌效率高的過濾介質(zhì)新第四章-無菌技術(shù)第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略三、雜菌污染的防治3.雜菌污染的途徑及其預(yù)防（3）設(shè)備的滲漏或“死角”造成的染菌及其防治設(shè)備滲漏染菌主要是指發(fā)酵設(shè)備、管道、閥門等在長(zhǎng)期使用過程中，由于化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、磨蝕、加工制作不良等原因形成微小漏孔后發(fā)生滲漏而染菌設(shè)備的“死角”是指由于操作、設(shè)備結(jié)構(gòu)或人為因素造成的屏障等原因，使蒸汽不能到達(dá)預(yù)定的滅菌部位或該部位的冷空氣不易在加熱過程中排凈，從而不能達(dá)到徹底滅菌要求的部位?！八澜恰蓖前l(fā)酵罐和設(shè)備的盲端新第四章-無菌技術(shù)新第四章-無菌技術(shù)第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略三、雜菌污染的防治3.雜菌污染的途徑及其預(yù)防（3）設(shè)備的滲漏或“死角”造成的染菌及其防治設(shè)備滲漏造成染菌的防治：選用優(yōu)質(zhì)的制造材料，定期進(jìn)行檢查“死角”的種類及其消除：

發(fā)酵罐的“死角”

①加強(qiáng)清洗并定期鏟除污垢；②安裝邊閥，消除管道盲端；③加強(qiáng)罐體清洗，減少罐底積垢

管道安裝不當(dāng)或配置不合理形成的“死角”

①采用單獨(dú)的排氣、排水和排污管；②配置單獨(dú)的滅菌系統(tǒng)；③法蘭的加工、焊接和安裝要符合滅菌要求新第四章-無菌技術(shù)第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略三、雜菌污染的防治3.雜菌污染的途徑及其預(yù)防（4）培養(yǎng)基滅菌不徹底導(dǎo)致染菌及其防治

原料性狀的影響滅菌時(shí)溫度與壓力不對(duì)應(yīng)造成染菌滅菌過程中產(chǎn)生的泡沫造成染菌連續(xù)滅菌維持時(shí)間不夠或壓力波動(dòng)大而造成染菌滅菌后期罐壓聚變?cè)斐扇揪碌谒恼?無菌技術(shù)第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略三、雜菌污染的防治3.雜菌污染的途徑及其預(yù)防（5）操作不當(dāng)引起染菌

在放大移種時(shí)或發(fā)酵過程中，罐內(nèi)壓力跌到零，使外界空氣進(jìn)入而染菌；泡沫頂蓋造成染菌；管道閥門操作不當(dāng)造成發(fā)酵液倒流（6）噬菌體污染及其防治環(huán)境污染是噬菌體染菌的主要根源。最有效的防治方法是以凈化環(huán)境為中心的綜合防治法（具體內(nèi)容見P64）新第四章-無菌技術(shù)第三節(jié)發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)發(fā)酵工業(yè)常用的無菌技術(shù)和方法有：1.干熱滅菌法滅菌條件：160~170℃下保溫1~2h。適用范圍：空的玻璃器皿、金屬用具和其他耐高溫的物品禁用：帶有膠皮、塑料的物品、培養(yǎng)基優(yōu)點(diǎn)：滅菌器皿保持干燥新第四章-無菌技術(shù)發(fā)酵工業(yè)常用的無菌技術(shù)和方法有：2.濕熱滅菌法滅菌條件：121℃15~20min，115℃30min適用范圍：培養(yǎng)基、玻璃器皿、無菌水、緩沖液、金屬用具優(yōu)點(diǎn)：滅菌效果好，適用范圍廣——利用飽和蒸汽進(jìn)行滅菌的方法第三節(jié)發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)新第四章-無菌技術(shù)發(fā)酵工業(yè)常用的無菌技術(shù)和方法有：3.射線滅菌法最常用的是紫外線，但只能用于物體表面、超凈工作臺(tái)、無菌室和培養(yǎng)室等環(huán)境滅菌——利用紫外線、高能電磁波或放射性物質(zhì)產(chǎn)生的高能粒子進(jìn)行滅菌的方法第三節(jié)發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)新第四章-無菌技術(shù)發(fā)酵工業(yè)常用的無菌技術(shù)和方法有：常用的化學(xué)藥劑是甲醛、漂白粉（次氯酸鈉）、高錳酸鉀、環(huán)氧乙烷、季銨鹽（如新潔爾滅）等。適用范圍：發(fā)酵工廠環(huán)境的消毒禁用：培養(yǎng)基4.化學(xué)藥劑滅菌法——使用某些化學(xué)試劑與微生物發(fā)生反應(yīng)而將之殺滅的方法第三節(jié)發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)新第四章-無菌技術(shù)發(fā)酵工業(yè)常用的無菌技術(shù)和方法有：5.過濾除菌法——利用過濾方法阻留微生物以達(dá)到除菌的目的適用范圍：不耐高溫的液體培養(yǎng)基組分和空氣的過濾除菌（大量制備無菌空氣）6.火焰滅菌法——利用火焰直接殺死微生物的滅菌方法適用范圍：金屬小用具（接種針、接種環(huán)、接種鏟、小刀、鑷子）以及玻璃試管和三角瓶口等器具的滅菌優(yōu)點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單、滅菌徹底局限性：適用范圍有限第三節(jié)發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)新第四章-無菌技術(shù)第四節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌

發(fā)酵工業(yè)中，培養(yǎng)基滅菌工作的要求及關(guān)鍵是什么？滅菌的要求是：既要達(dá)到滅菌的目的，又要使培養(yǎng)基組成成分的破壞減少至最低滅菌工作的關(guān)鍵是：恰當(dāng)掌握加熱溫度和受熱時(shí)間

一般衡量滅菌徹底與否的標(biāo)準(zhǔn)是什么？是以能否殺滅芽孢細(xì)菌為標(biāo)準(zhǔn)新第四章-無菌技術(shù)一、濕熱滅菌原理加熱滅菌的原理是當(dāng)溫度超過微生物生長(zhǎng)溫度的上限時(shí)，微生物細(xì)胞中的蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)會(huì)發(fā)生不可逆變性，而使微生物在很短的時(shí)間內(nèi)死亡。濕熱滅菌的原理是利用飽和蒸汽所具有的強(qiáng)穿透力以及蒸汽在冷凝時(shí)所釋放出的大量熱能，使微生物細(xì)胞中的蛋白質(zhì)、酶和核酸分子內(nèi)部的化學(xué)鍵，特別是氫鍵受到破壞，引起不可逆的變性，造成微生物死亡。第四節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌新第四章-無菌技術(shù)幾個(gè)重要概念

致死溫度：殺死微生物的極限溫度

致死時(shí)間：在致死溫度下，殺死全部微生物所需要的時(shí)間

熱死時(shí)間：在規(guī)定溫度下殺死一定比例微生物所需要的時(shí)間

熱阻：微生物對(duì)熱的抵抗力，即微生物在某一特定條件下（主要是溫度）的致死時(shí)間

相對(duì)熱阻：某一微生物在某一條件下的致死時(shí)間與另一微生物在相同條件下的致死時(shí)間之比一、濕熱滅菌原理第四節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌新第四章-無菌技術(shù)1.滅菌時(shí)間計(jì)算滅菌時(shí)間的基本公式t=2.303/（klg—）N0Nt

滅菌時(shí)間取決于污染程度（N0）、滅菌程度（殘留菌數(shù)Nt）和k值。比死亡速率常數(shù)k是判斷微生物受熱死亡難易程度的基本依據(jù)工程上在進(jìn)行滅菌設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用Nt=0.001，即在1000次滅菌中允許有一次染菌的機(jī)會(huì)（染菌概率）第四節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌二、影響滅菌效果的因素新第四章-無菌技術(shù)對(duì)數(shù)殘留定律——對(duì)微生物進(jìn)行濕熱滅菌時(shí)，培養(yǎng)基中的微生物受熱死亡的速率與殘存的微生物數(shù)量成正比。新第四章-無菌技術(shù)對(duì)數(shù)殘留定律N——培養(yǎng)基中的微生物個(gè)數(shù)τ——時(shí)間（S）K——比死亡速率（S-1）dN/dτ——死亡速率新第四章-無菌技術(shù)對(duì)數(shù)殘留定律積分并整理：新第四章-無菌技術(shù)對(duì)數(shù)殘留定律反應(yīng)速度常數(shù)是判斷微生物耐熱的基本依據(jù)。在相同的溫度下，不同微生物的k值不同。K值愈小，則此微生物愈耐熱。有時(shí)習(xí)慣上也采用“1/10衰減時(shí)間D”表示。即活菌在受熱過程中減少到原來數(shù)目1/10所需的時(shí)間。即：新第四章-無菌技術(shù)對(duì)數(shù)殘留定律（1）滅菌時(shí)間取決于污染程度N0

、滅菌程度Nτ、和K值；（2）Nτ=0，τ為無窮大，無意義，事實(shí)上也不可能。新第四章-無菌技術(shù)對(duì)數(shù)殘留定律（3）一般采用Nτ=0.001，即1000次滅菌中有1次失敗。新第四章-無菌技術(shù)2.滅菌溫度隨著溫度的變化，比死亡速率K的值變化很大。溫度對(duì)K值的影響，遵循阿累尼烏斯方程：新第四章-無菌技術(shù)二、影響滅菌效果的因素

2.滅菌溫度滅菌溫度與滅菌速率常數(shù)的關(guān)系（阿累尼烏斯方程（式4-8）

K——

菌死亡的速度常數(shù)（s-1

）A——

阿累尼烏斯常數(shù)（s-1）R——

氣體常數(shù)（8.314J／mol.K）T——

絕對(duì)溫度（K）E——

微生物死亡活化能（J/mol）Exp——2.71新第四章-無菌技術(shù)2.滅菌溫度——相同溫度下，不同微生物K值不一樣，K值愈小，微生物愈耐熱；——同一微生物，在不同滅菌溫度下，K值不同，滅菌溫度愈低，K值小；溫度愈高，K值愈大。新第四章-無菌技術(shù)滅菌溫度的選擇1在培養(yǎng)基滅菌過程中，除了雜菌死亡外，還拌隨著培養(yǎng)基成分的破壞，因此必須選擇既能達(dá)到滅菌目的，又能使培養(yǎng)基的破壞降低至最低的工藝條件。2培養(yǎng)基的破壞屬于分解反應(yīng)C——對(duì)熱不穩(wěn)定物質(zhì)的濃度（mol/L）K’——分解速率常數(shù)（S-1）τ——分解反應(yīng)時(shí)間（S）新第四章-無菌技術(shù)滅菌溫度的選擇3分解速率常數(shù)K’和溫度的關(guān)系，也可用阿侖尼烏斯方程式表示新第四章-無菌技術(shù)滅菌溫度的選擇A’——阿侖尼烏斯常數(shù)R——?dú)怏w常數(shù)[8.314J/(mol.K)]T——熱力學(xué)溫度（K）ΔE’——?dú)⑺兰?xì)菌芽孢的活化能（J/mol）Exp——2.71新第四章-無菌技術(shù)滅菌溫度的選擇4溫度從T1上升至T2時(shí)，K和K’的變化情況（1）溫度T1時(shí)（2）溫度T2時(shí)新第四章-無菌技術(shù)滅菌溫度的選擇（3）兩式相除（4）同樣，在培養(yǎng)基成分破壞上也可得一類似關(guān)系式：（5）兩式相除新第四章-無菌技術(shù)滅菌溫度的選擇殺滅某些細(xì)菌芽孢和B族維生素分解的ΔE名稱 ΔE（J/mol)葉酸 70.3泛酸 87.9維生素B12 96.7維生素B1鹽酸鹽 92.1嗜熱脂肪芽孢桿菌 283枯草桿菌 318肉毒梭菌 343腐敗厭氣菌 303新第四章-無菌技術(shù)滅菌溫度的選擇滅菌溫度和滅菌時(shí)間對(duì)維生素B1破壞的比較滅菌溫度oC 滅菌時(shí)間min 維生素B1破壞量%100 400 99.3110 36 67115 15 50120 4 27130 0.5 8145 0.08 2150 0.01 <1新第四章-無菌技術(shù)培養(yǎng)基滅菌一般選擇高溫快速滅菌法。其理論依據(jù)是：當(dāng)滅菌溫度升高時(shí)，微生物死亡速率大于培養(yǎng)基成分破壞的速率。為了達(dá)到相同的滅菌效果，提高滅菌溫度可以明顯縮短滅菌時(shí)間，并可減少培養(yǎng)基因受熱時(shí)間長(zhǎng)而遭到的損失（表4-5、4-6）2.滅菌溫度第四節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌二、影響滅菌效果的因素新第四章-無菌技術(shù)3.培養(yǎng)基成分油脂、糖類、一定濃度的蛋白質(zhì)、低濃度（1%~2%）的NaCl溶液能會(huì)提高微生物的耐熱性，所以滅菌溫度要高些。4.培養(yǎng)基pHpH6.0~8.0時(shí)微生物耐熱能力最強(qiáng)，pH小于6.0時(shí)，能促進(jìn)微生物死亡。培養(yǎng)基pH越低，滅菌所需時(shí)間越短。（表4-7）pH對(duì)微生物的耐熱性影響很大第四節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌二、影響滅菌效果的因素新第四章-無菌技術(shù)5.培養(yǎng)基的物理狀態(tài)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)對(duì)滅菌具有極大的影響。固體培養(yǎng)基的滅菌時(shí)間要比液體培養(yǎng)基的滅菌時(shí)間長(zhǎng)。原因何在？6.泡沫泡沫中的空氣形成隔熱層，使傳熱困難，對(duì)滅菌極為不利7.培養(yǎng)基中的微生物數(shù)量和種類培養(yǎng)基中的微生物數(shù)量越多，達(dá)到無菌要求所需的滅菌時(shí)間也越長(zhǎng)；含芽孢桿菌多的培養(yǎng)基，要適當(dāng)提高滅菌溫度并延長(zhǎng)滅菌時(shí)間第四節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌二、影響滅菌效果的因素新第四章-無菌技術(shù)分批滅菌（實(shí)罐滅菌）是將配制好的培養(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)行滅菌的操作過程優(yōu)點(diǎn)：不需要專門的滅菌設(shè)備，設(shè)備簡(jiǎn)單投資少滅菌效果可靠對(duì)蒸汽壓力要求較低（3~4MPa）適用性：中小型發(fā)酵罐第四節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌三、分批滅菌新第四章-無菌技術(shù)1.滅菌工藝過程

排放夾套或蛇管中的冷水，開啟排氣管閥，夾套通入蒸汽；發(fā)酵罐溫度升到70℃時(shí)，開始由空氣過濾器、取樣管和放料管通入蒸汽，當(dāng)發(fā)酵罐內(nèi)溫度達(dá)到120℃，滅菌進(jìn)入保溫階段；在保溫階段，向液面以下的各管道通入蒸汽，從液面以上的其余各管道排出蒸汽，不留死角，維持壓力和溫度到保溫結(jié)束；依次關(guān)閉各排氣、進(jìn)氣閥門，并通過空氣過濾器迅速向罐內(nèi)通入無菌空氣，維持發(fā)酵罐降壓過程中的正壓，并用冷卻水降溫第四節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌三、分批滅菌新第四章-無菌技術(shù)2.滅菌時(shí)間的計(jì)算分批滅菌過程包括升溫、保溫和冷卻三個(gè)階段。滅菌主要是在保溫階段實(shí)現(xiàn)的，但在升溫的后期和冷卻的初期，也有一定的滅菌效果，所以分批滅菌時(shí)間的計(jì)算應(yīng)包括這兩個(gè)階段。第四節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌三、分批滅菌新第四章-無菌技術(shù)由于在升溫和冷卻階段溫度是不斷變化的，而比死亡速率k值也隨溫度不斷變化，計(jì)算滅菌效果十分復(fù)雜。一般先計(jì)算出升溫階段平均的菌死亡速率常數(shù)km和加熱時(shí)間tp，再計(jì)算升溫階段結(jié)束時(shí)培養(yǎng)基中殘留菌數(shù)Np，最后由式（4-19）計(jì)算保溫階段所需保溫時(shí)間t考慮到滅菌的可靠性主要取決于保溫階段，故可以簡(jiǎn)單地利用式（4-3）來粗略估算滅菌所需要的時(shí)間2.滅菌時(shí)間的計(jì)算第四節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌三、分批滅菌新第四章-無菌技術(shù)連續(xù)滅菌是將配制好的培養(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的過程優(yōu)點(diǎn)：可采用高溫短時(shí)滅菌，營(yíng)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)度小可根據(jù)物料的具體情況，進(jìn)行分開滅菌，減少物料破壞程度或避免有害物質(zhì)產(chǎn)生第四節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌三、連續(xù)滅菌新第四章-無菌技術(shù)1.連續(xù)滅菌的工藝流程先行工作（準(zhǔn)備工作）：發(fā)酵罐空罐滅菌，加熱器、維持罐和冷卻器先行滅菌。①噴淋冷卻連續(xù)滅菌流程（圖4-8）第四節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌三、連續(xù)滅菌②噴射加熱連續(xù)滅菌流程（圖4-9）③薄板式換熱器連續(xù)滅菌流程（圖4-10）新第四章-無菌技術(shù)

培養(yǎng)基在配料罐中通過蒸汽預(yù)加熱；用連消泵將培養(yǎng)基送入連消塔，用蒸汽加熱到滅菌溫度；培養(yǎng)基進(jìn)入維持罐，維持8~25min；培養(yǎng)基經(jīng)噴淋冷卻器冷卻到發(fā)酵溫度后送入發(fā)酵罐①噴淋冷卻連續(xù)滅菌流程（圖4-8）新第四章-無菌技術(shù)②噴射加熱連續(xù)滅菌流程（圖4-9）蒸汽直接噴入生培養(yǎng)基經(jīng)噴射頭進(jìn)入維持管保溫經(jīng)膨脹閥進(jìn)入真空冷卻器冷卻無菌培養(yǎng)基進(jìn)入發(fā)酵罐優(yōu)點(diǎn)：受熱時(shí)間短保證培養(yǎng)基先進(jìn)先出，避免過熱或滅菌不徹底的現(xiàn)象新第四章-無菌技術(shù)③薄板式換熱器連續(xù)滅菌流程（圖4-10）培養(yǎng)基進(jìn)入一級(jí)冷卻板預(yù)熱到100℃進(jìn)入加熱板快速加熱到120℃進(jìn)入維持管保溫后進(jìn)行二級(jí)冷卻無菌培養(yǎng)基進(jìn)入發(fā)酵罐優(yōu)點(diǎn)：滅菌周期短能耗低新第四章-無菌技術(shù)新第四章-無菌技術(shù)新第四章-無菌技術(shù)四、發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌技術(shù)與參數(shù)（P71~72）（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（2）空氣總過濾器和分過濾器滅菌（3）種子培養(yǎng)基實(shí)罐滅菌（4）發(fā)酵培養(yǎng)基實(shí)罐滅菌（5）發(fā)酵培養(yǎng)基連續(xù)滅菌（6）補(bǔ)料實(shí)罐滅菌注意：防止出現(xiàn)死角保證蒸汽壓力和維持時(shí)間達(dá)到預(yù)定值液面以下閥門通蒸汽液面以上閥門排蒸汽第四節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌新第四章-無菌技術(shù)空罐滅菌

空罐滅菌也稱空消。無論是種子罐、發(fā)酵罐、還是尿素（或液氨）罐、消泡罐，當(dāng)培養(yǎng)基（或物料）尚未進(jìn)罐前對(duì)罐進(jìn)行預(yù)先滅菌，為空罐滅菌。為了殺死所有微生物特別是耐熱的的芽孢，空罐滅菌要求溫度較高，滅菌時(shí)間較長(zhǎng)，只有這樣才能殺死設(shè)備中各死角殘存的雜菌或芽孢。四、發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌技術(shù)與參數(shù)第四節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌新第四章-無菌技術(shù)實(shí)罐滅菌

將培養(yǎng)基置于發(fā)酵罐中用蒸汽加熱，達(dá)到預(yù)定滅菌溫度后，維持一定時(shí)間，再冷卻到發(fā)酵溫度，然后接種發(fā)酵，這叫做實(shí)罐滅菌，又稱分批滅菌。操作要點(diǎn)：三路進(jìn)汽：直接蒸汽從通風(fēng)、取樣和出料口進(jìn)入罐內(nèi)直接加熱，直到所規(guī)定的溫度，并維持一定的時(shí)間。這就是所謂的“三路進(jìn)汽”。

四、發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌技術(shù)與參數(shù)第四節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌新第四章-無菌技術(shù)第五節(jié)空氣除菌一、空氣除菌的必要性和重要性

在好氧培養(yǎng)過程中需要供應(yīng)大量的空氣，而空氣含有大量的微生物，故必須進(jìn)行空氣除菌以獲得大量的無菌空氣，否則造成嚴(yán)重后果；空氣帶菌是發(fā)酵染菌的主要原因之一，因此空氣除菌是好氧培養(yǎng)過程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)新第四章-無菌技術(shù)工業(yè)發(fā)酵對(duì)空氣處理的要求隨發(fā)酵產(chǎn)品和菌種不同而異。半固體制曲和酵母生產(chǎn)中無菌要求不十分嚴(yán)格，一般無需復(fù)雜的空氣凈化處理；密閉的深層通氣發(fā)酵需嚴(yán)格的純培養(yǎng)，進(jìn)入發(fā)酵罐前空氣必須進(jìn)行冷卻、脫水、脫油和過濾除菌等處理。發(fā)酵對(duì)無菌空氣的要求是：無菌、無灰塵、無雜質(zhì)、無油，溫度和相對(duì)濕度合適，具有一定的壓力發(fā)酵對(duì)無菌空氣的無菌程度要求是：只要在發(fā)酵過程中不因無菌空氣染菌，而造成損失即可。在工程設(shè)計(jì)中一般要求1000次使用周期中只允許有一個(gè)菌通過，即經(jīng)過濾后空氣的無菌程度為N=10-3第五節(jié)空氣除菌二、發(fā)酵對(duì)無菌空氣的要求

新第四章-無菌技術(shù)空氣過濾除菌

是采用定期滅菌的過濾介質(zhì)來阻截流過的空氣中所含微生物而制得無菌壓縮空氣的過程從可靠性，經(jīng)濟(jì)適用與便于控制等方面考慮，目前以介質(zhì)過濾法較好，也是大多數(shù)發(fā)酵廠廣泛采用的方法。輻射殺菌、加熱殺菌、靜電除菌、過濾除菌

最常用最經(jīng)濟(jì)過濾除菌的缺點(diǎn)是無法去除其中的病毒和噬菌體第五節(jié)空氣除菌三、空氣除菌的方法新第四章-無菌技術(shù)種類：棉花、活性炭、玻璃纖維、有機(jī)合成纖維、有機(jī)或無機(jī)燒結(jié)材料（燒結(jié)金屬、燒結(jié)陶瓷）形狀：纖維狀物、顆粒狀物第五節(jié)空氣除菌四、空氣過濾介質(zhì)新第四章-無菌技術(shù)第五節(jié)空氣除菌五、空氣過濾除菌的一般流程及相應(yīng)的設(shè)備新第四章-無菌技術(shù)前置空氣過濾器進(jìn)行粗濾空壓機(jī)升壓一級(jí)冷凝器對(duì)壓縮空氣降溫二級(jí)甚至多級(jí)冷凝器降溫除水、除油空氣加熱器加熱、降低濕度空氣儲(chǔ)罐穩(wěn)壓空氣過濾器除菌無菌空氣進(jìn)入發(fā)酵罐第五節(jié)空氣除菌五、空氣過濾除菌的一般流程及相應(yīng)的設(shè)備新第四章-無菌技術(shù)發(fā)酵生產(chǎn)中制備無菌空氣的大致過程第五節(jié)空氣除菌五、空氣過濾除菌的一般流程及相應(yīng)的設(shè)備新第四章-無菌技術(shù)①要制備較高無菌程度，具有一定壓力的無菌空氣，它的流程設(shè)備有空氣壓縮機(jī)；②附屬設(shè)備要求盡量采用新技術(shù)，提高效率，減少設(shè)備，降低設(shè)備投資、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用和動(dòng)力消耗，簡(jiǎn)便操作；③在壓縮機(jī)油耗嚴(yán)重的設(shè)備流程中，要盡可能消除油的影響，可采用無油潤(rùn)滑的往復(fù)式壓縮機(jī)來克服；④高溫的壓縮空氣冷卻時(shí)會(huì)析出大量的冷凝水，必須除去；⑤冷卻和除水除油的措施，可根據(jù)各地的環(huán)境氣候條件而定。第五節(jié)空氣除菌六、對(duì)空氣過濾除菌流程的要求新第四章-無菌技術(shù)⑥流程的制定應(yīng)根據(jù)發(fā)酵特點(diǎn)、所在地的地理環(huán)境、氣候條件綜合考慮：在環(huán)境污染比較嚴(yán)重的地方，要考慮改變吸風(fēng)的條件，以降低過濾器的負(fù)荷，提高空氣的無菌程度；在溫暖潮濕的南方，要加強(qiáng)除水設(shè)施，以確保過濾器干燥以發(fā)揮最大除菌效率。第五節(jié)空氣除菌六、對(duì)空氣過濾除菌流程的要求新第四章-無菌技術(shù)發(fā)酵工廠所使用的空氣除菌流程隨各地的氣候條件不同而有很大的差別！總目標(biāo)：保持過濾器有較高的過濾效率措施：要有一系列冷卻、分離、加熱設(shè)備來保證空氣在相對(duì)濕度為50%-60%的條件下通過過濾器，保持不受受油、水的干擾，并維持一定的氣流速度第五節(jié)空氣除菌七、空氣過濾除菌流程的分析新第四章-無菌技術(shù)（1）兩級(jí)冷卻、加熱過濾除菌流程（圖4-11）第五節(jié)空氣除菌七、空氣過濾除菌流程的分析新第四章-無菌技術(shù)（1）兩級(jí)冷卻、加熱過濾除菌流程（圖4-11）從高位吸風(fēng)塔1將吸入的空氣經(jīng)粗過濾器

2過濾后進(jìn)入空壓機(jī)3

被壓縮進(jìn)入貯罐4

，壓縮空氣經(jīng)第一級(jí)冷卻器5冷卻到30~35℃，大部分水結(jié)成較大的霧粒，被旋風(fēng)分離器6分離；再經(jīng)第二級(jí)冷卻器7冷卻到20~25℃，析出一部分較小霧粒，被網(wǎng)絲分離器8分離；除水后的壓縮空氣進(jìn)入加熱器9加熱，使相對(duì)濕度從100%降到50%~60%，以保證過濾介質(zhì)的干燥及過濾器10的正常運(yùn)行。第五節(jié)空氣除菌七、空氣過濾除菌流程的分析新第四章-無菌技術(shù)（1）兩級(jí)冷卻、加熱過濾除菌流程（圖4-11）工藝評(píng)價(jià)：這是一個(gè)比較完善的空氣過濾除菌流程，能充分地冷卻并進(jìn)行空氣和冷凝水的分離，使空氣達(dá)到合理的溫度和低的相對(duì)濕度后進(jìn)入過濾器，以提高過濾效率。作為壓縮空氣的標(biāo)準(zhǔn)處理流程，該工藝尤其適用于南方潮濕地區(qū)。特點(diǎn)：兩次冷卻、兩次分離、適當(dāng)加熱兩次冷卻、兩次分離的好處是能有效地控制壓縮空氣的溫度和相對(duì)濕度，幾乎適用于各種氣候條件的不同地區(qū)第五節(jié)空氣除菌七、空氣過濾除菌流程的分析新第四章-無菌技術(shù)（2）一級(jí)冷卻析水、加熱過濾除菌流程適用于中等濕含量的地區(qū)第五節(jié)空氣除菌七、空氣過濾除菌流程的分析新第四章-無菌技術(shù)（3）一級(jí)冷卻過濾除菌流程適用于北方和內(nèi)陸氣候干燥地區(qū)。只保留一級(jí)冷卻設(shè)備，將壓縮空氣冷卻到露點(diǎn)以上，就直接進(jìn)入過濾器第五節(jié)空氣除菌七、空氣過濾除菌流程的分析新第四章-無菌技術(shù)（4）一級(jí)冷卻、冷熱空氣直接混合式的空氣過濾除菌流程適用于中等濕含量的地區(qū)。熱能利用比較合理第五節(jié)空氣除菌七、空氣過濾除菌流程的分析新第四章-無菌技術(shù)（5）一級(jí)冷卻、空氣熱交換器加熱式的空氣過濾除菌流程適用于中等濕含量的地區(qū)。熱能利用比較合理第五節(jié)空氣除菌七、空氣過濾除菌流程的分析新第四章-無菌技術(shù)空氣進(jìn)入過濾器前的處理操作統(tǒng)稱為空氣的預(yù)處理，包括前置過濾、壓縮、壓縮空氣的冷卻、除水和除油、再加熱?？諝忸A(yù)處理是過濾器效率正常發(fā)揮的重要保證?。?）外源空氣的前過濾提高空氣壓縮前的潔凈度的主要措施有：提高空氣吸氣口的位置和加強(qiáng)吸入空氣的前過濾。第五節(jié)空氣除菌八、空氣預(yù)處理前置過濾器的作用及要求是什么？（P73）新第四章-無菌技術(shù)（1）外源空氣的前過濾前過濾：空氣通過設(shè)置在吸入口處的粗過濾器（前置過濾器）的過濾，其作用是減小壓縮機(jī)的磨損和主過濾器的負(fù)荷，提高除菌空氣的效率和質(zhì)量對(duì)前置過濾器的要求是：過濾效率高、阻力小常用布袋過濾器、填料過濾器第五節(jié)空氣除菌八、空氣預(yù)處理新第四章-無菌技術(shù)（2）空氣壓縮和壓縮空氣的冷卻空氣壓縮的目的：克服輸送過程中過濾介質(zhì)等的阻力常用的空壓機(jī)有：渦輪式和往復(fù)式。通常采用無油的空壓機(jī)，以減小后續(xù)空氣預(yù)處理的難度壓縮空氣冷卻的目的：避免引起過濾介質(zhì)炭化或燃燒，減小發(fā)酵罐的降溫負(fù)荷第五節(jié)空氣除菌八、空氣預(yù)處理新第四章-無菌技術(shù)壓縮空氣的冷卻：

空氣的壓縮過程可以近似地看作絕熱壓縮過程，壓縮的空氣溫度與被壓縮的溫度有關(guān)：新第四章-無菌技術(shù)壓縮空氣的冷卻T1、T2—壓縮前后，空氣的熱力學(xué)溫度（K）；P1、P2—壓縮前后，空氣的絕對(duì)壓強(qiáng)（Pa）；K—絕熱指數(shù)，空氣為1.4。若壓縮為多變過程，則可用多變指數(shù)m（對(duì)于空氣可取1.2-1.3）.代替絕熱指數(shù)K。新第四章-無菌技術(shù)壓縮空氣的冷卻例：200C的空氣由1x105Pa被壓縮到4x105Pa（絕壓），求壓縮空氣的溫度。T=403-273=130(0C)。新第四章-無菌技術(shù)壓縮空氣的冷卻如果壓縮比更大，壓縮空氣的溫度就更高。如此高溫度的壓縮空氣若直接進(jìn)入空氣過濾器，極有可能引起過濾介質(zhì)的炭化或燃燒，而且增大了發(fā)酵罐的降溫負(fù)荷，給培養(yǎng)溫度的控制帶來困難。另外，高溫度空氣還會(huì)增加發(fā)酵液水分的蒸發(fā)，影響菌體生長(zhǎng)。因此壓縮空氣進(jìn)入介質(zhì)過濾器前必須降溫。新第四章-無菌技術(shù)（3）壓縮空氣冷卻后的除水、除油除水、除油的目的：避免過濾介質(zhì)受潮失效幾個(gè)與濕空氣相關(guān)的重要概念：

空氣的絕對(duì)濕度：1m3濕空氣中含有水蒸汽的絕對(duì)量（kg）

空氣的相對(duì)濕度：空氣的絕對(duì)濕度與同溫度下飽和絕對(duì)濕度的比值或者空氣中水蒸氣分壓與同溫度時(shí)的飽和水蒸氣壓的比值

空氣的濕含量：1kg干空氣中含有的水汽量（kg/kg干空氣）

露點(diǎn)Td：當(dāng)空氣相對(duì)濕度為100%，水蒸氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度第五節(jié)空氣除菌八、空氣預(yù)處理新第四章-無菌技術(shù)壓縮空氣冷卻后的除水、除油

大氣中總有一定量的水分，并以氣態(tài)存在，當(dāng)空氣中的水蒸氣過多，超出飽和度（即相對(duì)濕度100%）時(shí)，或在空氣冷卻至露點(diǎn)以下時(shí)，空氣中的水蒸氣才會(huì)形成水滴柝出。新第四章-無菌技術(shù)壓縮空氣冷卻后的除水、除油空氣的濕含量（或絕對(duì)濕含量）X:1kg干空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量（kg）即：Mw、Mg—水和空氣的相對(duì)分子量；Pg—干空氣的分壓；P—濕空氣的總壓強(qiáng)（Pa）。新第四章-無菌技術(shù)壓縮空氣冷卻后的除水、除油在空氣濕含量不變，即壓縮前后濕含量不變即X1=X2。根據(jù)以上公式進(jìn)行整理得：新第四章-無菌技術(shù)（4）壓縮空氣的再加熱和穩(wěn)壓壓縮空氣再加熱的目的：降低壓縮空氣的相對(duì)濕度，防止過濾介質(zhì)受潮而喪失過濾效能。注意：壓縮空氣加熱溫度的選擇對(duì)保證過濾器的除菌效率很重要！一般來說，冷凝后的溫度與再升溫后的溫度相差在10~15℃，即能保證空氣的相對(duì)濕度降至50%~60%，能滿足進(jìn)入過濾器的要求。空氣儲(chǔ)罐的作用是：穩(wěn)壓并使空氣中的剩余液滴在罐內(nèi)沉降除去第五節(jié)空氣除菌八、空氣預(yù)處理新第四章-無菌技術(shù)棉花：纖維細(xì)長(zhǎng)，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)，是過敏源活性炭：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)：聚乙烯醇過濾板。新型過濾介質(zhì)：微孔濾膜九、空氣過濾介質(zhì)新第四章-無菌技術(shù)鑒于目前所采用的過濾介質(zhì)均需要在干燥條件下才能進(jìn)行除菌，因此需要圍繞介質(zhì)來提高除菌效率。影響介質(zhì)過濾效率的因素介質(zhì)過濾效率與介質(zhì)纖維直徑關(guān)系很大，在其他條件相同時(shí)，介質(zhì)纖維直徑越小，過濾效率越高。對(duì)于相同介質(zhì)，過濾效率與介質(zhì)濾層厚度、介質(zhì)填充密度和空氣流量有關(guān)。第五節(jié)空氣除菌十、提高過濾除菌效率的措施新第四章-無菌技術(shù)（1）針對(duì)不同地區(qū)，設(shè)計(jì)合理的空氣預(yù)處理設(shè)備，選擇合適的空氣凈化流程，以達(dá)到除油、水和雜質(zhì)的目的。（2）設(shè)計(jì)和安裝合理的空氣過濾器，選用除菌效率高的過濾介質(zhì)。（3）保證進(jìn)口空氣清潔度，如加強(qiáng)生產(chǎn)場(chǎng)地衛(wèi)生管理，正確選擇進(jìn)風(fēng)口及其高度，加強(qiáng)空氣壓縮前的預(yù)處理。（4）降低進(jìn)入空氣過濾器的空氣相對(duì)濕度，如使用無油潤(rùn)滑的空氣壓縮機(jī)，加強(qiáng)空氣冷卻和去油、去水，適當(dāng)提高進(jìn)入過濾器的空氣溫度。第五節(jié)空氣除菌十、提高過濾除菌效率的措施新第四章-無菌技術(shù)第四章發(fā)酵工業(yè)無菌技術(shù)與污染防治第一節(jié)概述第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略第五節(jié)空氣除菌第三節(jié)發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)第四節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌新第四章-無菌技術(shù)本章小結(jié)染菌對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)影響很大，是否純種培養(yǎng)直接關(guān)系到現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)過程的成敗。發(fā)酵過程的不同階段，染菌所帶來的影響不同，處理措施也不一樣。如何及早發(fā)現(xiàn)雜菌并及時(shí)處理事避免染菌造成嚴(yán)重?fù)p失的重要手段。種子帶菌、空氣帶菌、設(shè)備滲漏、滅菌不徹底、操作失誤和技術(shù)管理不善等是造成各個(gè)發(fā)酵廠污染雜菌的普遍原因。發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，必須注意選擇使用。新第四章-無菌技術(shù)6.濕熱滅菌法是發(fā)酵工業(yè)中大量培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備滅菌最有效最常用的方法。7.培養(yǎng)基滅菌的要求是既要達(dá)到滅菌目的，又要使培養(yǎng)基組成成分的破壞減少至最低。8.恰當(dāng)掌握加熱溫度和受熱時(shí)間是滅菌工作的關(guān)鍵。9.影響培養(yǎng)基滅菌效果的因素很多，包括雜菌的種類、數(shù)量、滅菌溫度、時(shí)間，培養(yǎng)基成分、pH、物理狀態(tài)、泡沫等。10.培養(yǎng)基分批滅菌也稱實(shí)罐滅菌，其過程包括升溫、保溫和冷卻三個(gè)階段。滅菌的可靠性主要在保溫階段進(jìn)行。11.培養(yǎng)基采用連續(xù)滅菌時(shí)，必須先對(duì)發(fā)酵罐、加熱器、維持罐、和冷卻器進(jìn)行滅菌新第四章-無菌技術(shù)12.

空氣除菌是好氧培養(yǎng)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。對(duì)無菌空氣的要求是：空氣無菌、溫度和相對(duì)濕度合適、具有一定壓力。13.空氣預(yù)處理是保證過濾器效率能否正常發(fā)揮的重要部分。空氣預(yù)處理包括：前置過濾、壓縮、冷卻、除水、除油、穩(wěn)壓、再加熱。14.制定空氣過濾除菌流程的依據(jù)是：發(fā)酵特點(diǎn)、所在的地理環(huán)境、氣候條件。新第四章-無菌技術(shù)本章思考題現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)為什么一般都要進(jìn)行滅菌和消毒？檸檬酸發(fā)酵中期染菌如何處理？舉例說明雜菌污染對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物提取和產(chǎn)品質(zhì)量的影響。試述谷氨酸發(fā)酵中感染噬菌體、污染好氣性雜菌或非好氣性雜菌時(shí)，溶解氧的變化情況。在實(shí)際生產(chǎn)中利用尾氣分析儀檢測(cè)尾氣中的二氧化碳的含量變化可以判斷污染情況，其依據(jù)是什么？6.在發(fā)酵工業(yè)中造成染菌的普遍原因是什么？7.噬菌體污染的主要根源是什么？防治的策略和措施有哪些？8.試述不同發(fā)酵時(shí)期染菌對(duì)發(fā)酵的影響及處理措施。新第四章-無菌技術(shù)9.為什么說恰當(dāng)掌握加熱溫度和受熱時(shí)間是滅菌工作的關(guān)鍵？10.試簡(jiǎn)述濕熱滅菌的原理。11.試述培養(yǎng)基滅菌時(shí)一般選擇高溫快速滅菌法的理論依據(jù)。12.試述影響培養(yǎng)基滅菌的因素。13.簡(jiǎn)述空氣除菌的必要性和重要性。14.寫出空氣過濾除菌的一般流程和相應(yīng)的設(shè)備。15.舉例說明在制定空氣過濾除菌流程時(shí)應(yīng)考慮的問題。16.在海南要提高空氣除菌效率可采用哪些措施？為了保證空氣過濾器有較高的過濾效率，需要有什么樣的設(shè)備支撐？為什么說空氣預(yù)處理是保證過濾器效率能否正常發(fā)揮的重要部分？新第四章-無菌技術(shù)新第四章-無菌技術(shù)二、過濾除菌設(shè)備原理

概述：

目前發(fā)酵工廠采用的空氣過濾設(shè)備大多數(shù)是傳統(tǒng)的深層過濾設(shè)備，濾層厚度一般為1～2米，所用的過濾介質(zhì)一般是棉花、活性炭，也有采用玻璃纖維、焦炭等。對(duì)不同的材料，材料的不同規(guī)格，材料的填充情況不同，都會(huì)得到不同的過濾效果。為了制取適合要求的無菌空氣，就得深入研究深層過濾的各種關(guān)系。新第四章-無菌技術(shù)（一）深層過濾原理深層過濾所用的過濾介質(zhì)—棉花的纖維直徑一般為16~20微米。充填系數(shù)為8%時(shí)，棉花纖維所形成網(wǎng)格的孔隙為20～50微米，微粒大小為(0.5-2微米)。微粒隨氣流通過濾層時(shí)，濾層纖維所形成的網(wǎng)格阻礙氣流前進(jìn)，使氣流出現(xiàn)無數(shù)次改變運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向，繞過纖維前進(jìn)；這些改變引起微粒以對(duì)濾層纖維產(chǎn)生慣性沖擊、阻攔、重力沉降、布朗擴(kuò)散、靜電吸引等作用而把微粒滯留在纖維表面上。新第四章-無菌技術(shù)纖維介質(zhì)阻留微粒的機(jī)制1．阻攔截留：微粒隨空氣氣流向前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)氣流為層流時(shí)，隨氣流運(yùn)動(dòng)的粒子在接近纖維表面的部分由于與過濾介質(zhì)接觸而被纖維吸附捕集，這種作用稱之為阻攔截留?？諝饬魉儆。w維直徑愈細(xì)，阻攔截留作用愈大。但是在介質(zhì)過濾的除塵除菌中，阻攔截留并不起主要作用。2．慣性碰撞截留：空氣氣流流速大時(shí)，氣流中的微粒具有較大的慣性力。當(dāng)微粒隨氣流以一定速度向纖維垂直運(yùn)動(dòng)因受纖維阻擋而急劇改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí)，由于微粒具有的慣性作用使它們?nèi)匀谎卦瓉矸较蚯斑M(jìn)碰撞到纖維表面，產(chǎn)生摩擦粘附而使微粒被截留在纖維表面，這種作用稱慣性碰撞截留。新第四章-無菌技術(shù)

截留區(qū)域的大小決定于微粒運(yùn)動(dòng)的慣性力，所以，氣流速度愈大，慣性力大，截留效果也愈好。此外，慣性碰撞截面作用也與纖維直徑有關(guān)，纖維愈細(xì)，捕集效果愈好。慣性碰撞截面在介質(zhì)除塵中起主要作用。3．布朗擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)：直徑小于1μ的微粒在運(yùn)動(dòng)中往往產(chǎn)生—種不規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)，使微粒間相互凝集成較大的粒子，從而發(fā)生重力沉降或被介質(zhì)敲留。但是這種作用只有在氣流速度較低時(shí)才較顯著。纖維介質(zhì)阻留微粒的機(jī)制新第四章-無菌技術(shù)４.重力沉降作用機(jī)理重力沉降是一個(gè)穩(wěn)定的分離作用，當(dāng)微粒所受的重力大于氣流對(duì)它的拖帶力時(shí)，微粒就容易沉降。就單一的重力沉降情況下，大顆粒比小顆粒作用顯著，對(duì)于小顆粒只有在氣流速度很慢時(shí)才起作用。一般