空氣除菌的工藝及設備

1、空氣除菌的工藝及設備空氣除菌的工藝及設備在發(fā)酵工業(yè)中，絕大多數(shù)是利用好氣性微生物進行純種培養(yǎng)，空氣則是微生物生長和代謝必不可少的條件。但空氣中含有各種各樣的微生物，這些微生物隨著空氣進入培養(yǎng)液，在適宜的條件下，它們會迅速大量繁殖，消耗大量的營養(yǎng)物質(zhì)并產(chǎn)生各種代謝產(chǎn)物；干擾甚至破壞預定發(fā)酵的正常進行，使發(fā)酵產(chǎn)率下降，甚至徹底失敗。因此，無菌空氣的制備就成為發(fā)酵工程中的一個重要環(huán)節(jié)?？諝鈨艋姆椒ê芏啵鞣N方法的除菌效果、設備條件和經(jīng)濟指

2、標各不相同。實際生產(chǎn)中所需的除菌程度根據(jù)發(fā)酵工藝要求而定，、既要避免染茵，又要盡量簡化除菌流程，以減少設備投資和正常運轉(zhuǎn)的動力消耗。本章將討論合理選擇除菌方法，決定除菌流程以及選用和設計滿足生產(chǎn)需要的除菌設備等。第一節(jié)第一節(jié)空氣中微生物的分布和發(fā)酵工業(yè)對空氣無菌程度的要求空氣中微生物的分布和發(fā)酵工業(yè)對空氣無菌程度的要求一、無菌空氣的概念一、無菌空氣的概念發(fā)酵工業(yè)應用的“無菌空氣”是指通過除菌處理使空氣中含菌量降低在一個極低的百分數(shù)，從而

3、能控制發(fā)酵污染至極小機會。此種空氣稱為“無菌空氣”。二、空氣中微生物的分布二、空氣中微生物的分布通常微生物在固體或液體培養(yǎng)基中繁殖后，很多細小而輕的菌體、芽孢或孢子會隨水分的蒸發(fā)、物料的轉(zhuǎn)移被氣流帶入空氣中或粘附于灰塵上隨風飄浮，所以空氣中的含菌量隨環(huán)境不同而有很大差異。一般干燥寒冷的北方空氣中的含菌量較少，而潮濕溫暖的南方則含菌量較多；人口稠密的城市比人口少的農(nóng)村含菌量多；地面又比高空的空氣含菌量多。因此，研究空氣中的含菌情況，選擇良

4、好的采風位置和提高空氣系統(tǒng)的除菌效率是保證正常生產(chǎn)的重要內(nèi)容。各地空氣中所懸浮的微生物種類及比例各不相同，數(shù)量也隨條件的變化而異，一般設計時以含量為103~104個／m3進行計算。三、發(fā)酵對空氣無菌程度的要求三、發(fā)酵對空氣無菌程度的要求各種不同的發(fā)酵過程，由于所用菌種的生長能力、生長速度、產(chǎn)物性質(zhì)、發(fā)酵周期、基質(zhì)成分及pH值的差異，對空氣無菌程度的要求也不同。如酵母培養(yǎng)過程，其培養(yǎng)基以糖源為主，能利用無機氮，要求的pH值較低，一般細菌較

5、難繁殖，而酵母的繁殖速度又較快，能抵抗少量的雜菌影響，因此對無菌空氣的要求不如氨基酸、抗生素發(fā)酵那樣嚴格。而氨基酸與抗生素發(fā)酵因周期就各種除菌方法簡述如下：一、輻射滅菌一、輻射滅菌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。但應用較廣泛的還是紫外線，它在波長為2265~3287A時殺菌效力最強，通常用于無菌室和醫(yī)院手術(shù)室。但殺菌效率較低，殺菌時間較長。一般要結(jié)合甲醛蒸汽等

6、來保證無菌室的無菌程度。二、加熱滅菌二、加熱滅菌雖然空氣中的細菌芽孢是耐熱的，但溫度足夠高也能將它破壞。例如懸浮在空氣中的細菌芽孢在218C下24s就被殺死。但是如果采用蒸汽或電熱來加熱大量的空氣，以達到滅菌目的，這樣太不經(jīng)濟。利用空氣壓縮時產(chǎn)生的熱進行滅菌對于無菌要求不高的發(fā)酵來說則是一個經(jīng)濟合理的方法。利用壓縮熱進行空氣滅菌的流程見圖61(a)。空氣進口溫度為21C，出口溫度為187~198C，壓力為0.7MPa。壓縮后的空氣用管道

7、或貯氣罐保溫一定時間以增加空氣的受熱時間，促使有機體死亡。為防止空氣在貯罐中走短路，最好在罐內(nèi)加裝導筒。這種滅菌方法已成功地運用于丙酮丁醇、淀粉酶等發(fā)酵生產(chǎn)上。圖71(b)是一個用于石油發(fā)酵的無菌空氣系統(tǒng)，采用渦輪式空壓機，空氣進機前利用壓縮后的空氣進行預熱，以提高進氣溫度并相應提高排氣溫度，壓縮后的空氣用保溫罐維持一定時間。采用加熱滅菌法時，要根據(jù)具體情況適當增加一些輔助措施以確保安全。因為空氣的導熱系數(shù)低，受熱不很均勻，同時在壓縮機