API发酵基础知识..

2020/2/31生物工程设备2020/2/32第一章空气除菌2020/2/33本章主要内容空气除菌的意义空气中的微生物好气性发酵对空气无菌度的要求空气除菌的方法过滤除菌的原理空气过滤除菌流程2020/2/34一.空气除菌的意义好气性微生物的生长和合成代谢产物都需要消耗氧气。工业生产上均采用空气作为氧气来源。然而，空气中有各种各样的微生物，为保证纯种培养，必须将空气中的微生物除去或杀死。2020/2/35二.空气中的微生物空气中微生物的含量和种类随地区、高低、季节空气中尘埃多少和人们活动情况而异。一般寒冷的北方比暖和、潮湿的南方含菌量少；离地面愈高含菌量愈少；工业城市比农村含菌量多。据统计大城市空气含菌数为3000~10000个/m3。空气中的微生物以细菌和细菌芽孢较多，也有酵母、霉菌、放线菌和噬菌体。2020/2/362020/2/37三.好气性发酵对空气无菌度的要求好气性发酵中需要大量无菌空气，但空气绝对无菌是很难做到的，也是不经济的，只要使在发酵过程中不至于造成染菌而出现“倒罐”现象，这就是通风发酵对无菌空气的要求。不同类型的发酵，由于菌种生长活力、繁殖速度、培养基成分和pH值及发酵产物等不同，对杂菌抑制的能力不同，因而对无菌空气的无菌程度要求也有所不同。在工程设计上，一般要求1000次使用周期中只允许有一个杂菌通过。2020/2/38四.空气除菌的方法（重点）1.辐射杀菌高能阴极射线、X射线、γ、β射线、紫外线都能破坏蛋白质活性而起到杀菌作用。其中紫外线用的较多，它在波长226.5nm-328.7nm时杀菌最强。一般用于无菌室、手术室杀菌。2.静电除菌静电除尘法已广泛使用，除尘效率一般在85~99%之间，但由于它消耗能量小，每处1000立方米的空气每小时只需电0.2~0.8kw。空气压头损失小，一般只在4~20mm水柱。静电除尘是利用静电引力来吸附带电粒子而达到除菌除尘的目的。悬浮于空气中的微生物、微生物孢子大多带有不同的电荷，没有带电荷的微粒在进入高压静电场时都会被电离变成带电微粒，但对于一些直径很小的微粒，它所带的电荷很小，当产生的引力等于或小于气流对微粒的拖带力或微粒布朗扩散运动的动量时，则微粒就不能被吸附而沉降所以静电除菌对很小的微粒效率很低。2020/2/3103.热杀菌将空气加热到一定温度后保温一定时间,使微生物蛋白热失活而致死。热杀菌是有效的，可靠的杀菌方法，但是如果采用蒸汽或电热来加热大量的空气，以达到杀菌目的，这是十分不经济的。工业上是利用空气压缩时放出的热量进行杀菌。实用流程图如下。2020/2/3112020/2/3124.过滤除菌①绝对过滤绝对过滤是介质之间的孔隙小于被滤除的微生物，当空气流过介质层后，空气中的微生物被滤除。绝对过滤易于控制过滤后空气质量，节约能量和时间，操作简便，它是多年来受到受到国内外科学工作者注意和研究的问题。它采用很细小的纤维介质制成，介质空隙小于0.5um。②介质过滤介质过滤除菌是目前工业上用的较多的空气除菌方法，它是采用定期灭菌的介质来阻截流过的空气所含的微生物，而取得无菌空气。常用的过滤介质有棉花、活性炭或玻璃纤维等。2020/2/313五、过滤除菌的原理空气除菌与液体过滤除菌的差异如棉花纤维直径一般为16~20m，当充填系数为8%时，所形成的网络空隙为20~50m滤层纤维阻挡作用气流改变方向惯性冲击、阻拦、重力沉降、布朗扩散、2020/2/3141.布朗扩散运动直径小于1m的微粒在很慢的气流中能产生一种不规则的直线运动使较小的微粒凝集为较大的微粒增加了微粒与纤维的接触滞留机会重力沉降或被介质所拦截2020/2/3152.静电吸引作用干空气对非导体物质（合成纤维）相对运动摩擦时，会产生诱导电荷空气中的微生物常常带有不同的电荷在介质过滤中，带电荷微生物可被具有相反电荷的介质所吸引产生相反的电荷而将粒子吸引2020/2/316六、.空气过滤除菌设备及流程（重点）1.压缩空气的预处理空气经压缩后具有很高的温度冷却后又具有较高的相对湿度经过空气压缩机后的空气带有油滴水滴、油滴污染空气过滤器2020/2/3171）压缩空气的冷却压缩后的高温空气能引起过滤介质的炭化或燃烧增大发酵罐的降温负荷增加发酵液水分的蒸发给培养温度的控制带来困难影响微生物生长一般用列管式冷却器进行冷却2020/2/3182）除油除水大气中总含有一定量水分，并以气态存在空气压缩后的绝对含湿量不变，当其冷却时，相对湿度增大一般用相对湿度在60%的压缩空气进行过滤除菌，不会将过滤器打湿而影响过滤效果2020/2/3192.空气过滤除菌流程2020/2/3201）粗过滤器安装在空气压缩机前的过滤设备捕集较大的灰尘颗粒，保护空气压缩机布袋过滤器油浴洗涤过滤装置水雾除尘装置2020/2/3212020/2/3222020/2/3232）空气贮罐消除压缩机排除空气量的脉冲，维持稳定的空气压力利用重力沉降作用除去部分油雾紧接空气压缩机安装有些装有冷却管2020/2/3242020/2/3253）空气冷却器4）气液分离器利用离心力进行沉降的旋风分离器对于10m以上的微粒分离效率较高一般冷凝水雾的粒子大小在10~200m填料式分离器具有较高的分离效率，可除去较细小的雾状微粒（5m）2020/2/3262020/2/3275）空气过滤器过滤除菌的关键设备空隙小于细菌、孢子：阻留作用绝对过滤介质聚乙烯醇缩甲醛树脂（PVF）制成的0.3m滤膜2020/2/328孔径大于微生物的过滤介质如用棉花、玻璃纤维、合成纤维和颗粒活性炭填充的过滤器将过滤材料制成纸、板或管状，除菌效果较好2020/2/3292020/2/3302020/2/331