微生物工程(发酵)第四章 无菌空气的制备.ppt

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1、第四章无菌空气的制备需氧微生物发酵所需氧气来源于空气，且需长时间无间断供应，因此空气的除菌非常重要。据统计，空气系统的染菌占总染菌数的20％，居第二位。需建立确保无菌、简化流程、节约能源的空气除菌系统。4.1无菌空气的标准4.1.1空气中微生物的分布规律①易附着于固体表面或液滴中，含菌量随环境不同而有很大的差别：潮湿南方多，干燥北方少；人口稠密处多，人口稀少处少；低空多，高空少选择良好的取风位置与提高除菌系统效率同样重要。4.1.1空气中微生物的分布规律②城市一般含菌量：103个/m3或104个/m3③结论：由于空气

2、中微生物是依附于尘埃、微粒及微细的水滴上，故净化空气就是要除去悬浮于空气中的尘埃和细微水滴，使之无菌。4.1.1空气中微生物的分布规律4.1.2发酵对空气无菌程度的要求空气中的微生物多是细菌孢子，以及酵母、霉菌和病毒，常见菌株大小见右表：菌株直径um长um产气杆菌1.0－1.51.0－2.5蜡状芽孢杆菌1.3－2.08.1－25.8地衣芽孢杆菌0.5－0.71.8－3.3变形杆菌0.5－1.01.0－3.0铜绿假单胞菌0.3－0.50.5－0.8流感杆菌0.3－0.50.5－1.0噬菌体0.020.04故认为只要将0

3、.3um以上的微粒全部除掉，就可达到无菌;生物工业生产中对无菌空气的无菌程度要求是：一般要求1000次使用周期中只允许有一个菌通过，即经过滤后空气的无菌程度为N=10-3。需注意：不同的发酵过程对空气除菌要求不同：一般酵母发酵时，pH低，周期短，抗杂菌能力强，无菌要求低；细菌或细胞发酵时，周期长，自身抗感染能力弱，无菌要求高。4.1.3空气含菌量的测定光学法与培养法；粒子计数测定法；固定膜采样法；4.2空气除菌方法显然用高热蒸汽来加热保温灭菌不现实常用方法：过滤法其它方法：热杀法、射线法、静电除菌法。4.2.1热杀法

4、微生物加热后体内蛋白质（酶）的氧化变性而死亡。原理：利用空气压缩时温度的升高来实现，根据多变压缩公式：T1T2=P2P1m-1mm为多变指数，取1.2－1.3热杀菌空气热灭菌流程示意图1-空气压缩机2-粗过滤器3-保温管4-贮气罐5-保温罐6-列管式冷却器7-涡轮压缩机8-预热器9-粗过滤器10-空气吸入塔4.2.1热杀法优点：产生空气量大，热杀时间短，维持设备不必太庞大。不足：设备必须耐高压、高温，且需加大冷却器的热负荷。因此从经济角度考虑，实际生产中较少采用。4.2.2静电除尘法原理:在强度较大的电场中，负极出现

5、电晕现象，使附近的中性分子电离为正负离子，并向两极运动。因负离子的移动距离大，所以使固体和液体微粒向正极运动，而在正极沉淀。正极为沉淀极，负极为电晕极。静电除菌电极钢丝钢管绝缘瓶钢板空气出口封头管板法兰空气进口静电除尘器装置图管式静电除菌器4.2.2静电除尘法特点：除尘效率高（1um微尘去除率达99％以上）能量消耗少（处理1000m3只需0.4-0.8度电）空气阻力小不足：前期投入高、因使用高压电技术，故制造、安装复杂、维修要求严格。4.3过滤除菌利用能定期灭菌的过滤介质阻截流过的空气中所含有的微生物，从而获得无菌空

6、气。目前生物工业生产中最常用、适用的空气除菌方法。按过滤介质的空隙大小，可分为绝对过滤介质和深层过滤介质。绝对过滤介质：空隙小于细菌和孢子，当空气通过时，微生物被阻留在介质的一侧。深层过滤介质：孔隙大于微生物，为了达到除菌效果，必须具有一定厚度。纤维介质深层过滤除菌的原理气流通过滤层时基于滤层纤维的层层阻碍，迫使气体在流动中出现无数次改变速度和方向的绕流运动，而导致菌体微粒与滤层纤维间产生撞击、拦截、布朗扩散、重力沉降和静电引力作用，把微粒截留、捕集在纤维表面上，达到过滤的目的。4.3过滤除菌(c)扩散(b)拦截(a

7、)惯性(d)重力(e)静电利用惯性、拦截和扩散作用除去颗粒或液滴的纤维工作原理空气过滤空气4.4过滤介质和过滤器结构2.4.1常用过滤介质4.4.1常用过滤介质过滤介质是过滤除菌过程中的关键，它直接影响除菌的效果，动力的消耗，设备的尺寸以及运行的可靠性。常见的过滤介质有：棉花，超细玻璃纤维，各种合成纤维，微孔烧结材料和微孔超滤膜等。2.4.1常用过滤介质4.4.1常用过滤介质棉花应选用长纤维并疏松的新鲜棉花；标准：压紧后仍有弹性，长度适中（2-3cm），直径16-21um，实密度1520kg/m3，填充密度130-1

8、501520kg/m3，填充率8.5-10%；为使填充均匀，可先制成棉垫。2.4.1常用过滤介质玻璃纤维8-19um的无碱玻璃纤维，直径小，过滤效率好，不易吸水，压降小，耐高温，光滑，不易长菌。静电引力起重要作用；缺点：体积大，不易填充；换装时纤维有大量碎末；2.4.1常用过滤介质玻璃纤维8-19um的无碱玻璃纤维，直径小，过滤效率好，不易吸水