发酵工程基本操作课件

第六章第六章发酵工程基本操作发酵工程基本操作一、灭菌（一、灭菌（sterilization）第一节第一节严格消毒灭菌严格消毒灭菌除菌的方法除菌的方法n n培养基的加热灭菌（包括常压或蒸汽高压加热培养基的加热灭菌（包括常压或蒸汽高压加热培养基的加热灭菌（包括常压或蒸汽高压加热培养基的加热灭菌（包括常压或蒸汽高压加热法）法）法）法）n n空气的过滤除菌空气的过滤除菌空气的过滤除菌空气的过滤除菌n n紫外线或电离辐射紫外线或电离辐射紫外线或电离辐射紫外线或电离辐射n n化学药物灭菌化学药物灭菌化学药物灭菌化学药物灭菌 n二、灭菌设备二、灭菌设备l、高压蒸汽灭菌高压蒸汽灭菌n n手提式灭菌锅手提式灭菌锅n n立式或卧式灭菌锅立式或卧式灭菌锅 多用于少量培养基的多用于少量培养基的灭菌，一般能装几十瓶或几百瓶。灭菌，一般能装几十瓶或几百瓶。n n灭菌柜灭菌柜三、灭菌操作三、灭菌操作n n（一）空罐灭菌（一）空罐灭菌 n n空空罐罐灭灭菌菌也也称称空空消消。无无论论是是种种子子罐罐、发发酵酵罐罐、还还是是尿尿素素（或或液液氨氨）罐罐、消消泡泡罐罐，当当培培养养基基（或或物物料料）尚尚未未进进罐罐前前对对罐罐进进行预先灭菌，为空罐灭菌行预先灭菌，为空罐灭菌。n n为为为为了了了了杀杀杀杀死死死死所所所所有有有有微微微微生生生生物物物物特特特特别别别别是是是是耐耐耐耐热热热热的的的的的的的的芽芽芽芽孢孢孢孢，空空空空罐罐罐罐灭灭灭灭菌菌菌菌要要要要求求求求温温温温度度度度较较较较高高高高，灭灭灭灭菌菌菌菌时时时时间间间间较较较较长长长长，只只只只有有有有这这这这样才能杀死设备中各死角残存的杂菌或芽孢。样才能杀死设备中各死角残存的杂菌或芽孢。样才能杀死设备中各死角残存的杂菌或芽孢。样才能杀死设备中各死角残存的杂菌或芽孢。n n（二）实罐灭菌（二）实罐灭菌 n n将将培培养养基基置置于于发发酵酵罐罐中中用用蒸蒸汽汽加加热热，达达到到预预定定灭灭菌菌温温度度后后，维维持持一一定定时时间间，再再冷冷却却到到发发酵酵温温度度，然然后后接接种种发发酵酵，这这叫叫做做实实罐罐灭灭菌菌，又称分批灭菌。又称分批灭菌。n n三路进汽三路进汽：蒸汽直接从：蒸汽直接从通风、取样和出料口通风、取样和出料口进入罐内直接加热，直到所规定的温度，并进入罐内直接加热，直到所规定的温度，并维持一定的时间。这就是所谓的维持一定的时间。这就是所谓的“三路进汽三路进汽”。（三）连续加压灭菌法连续加压灭菌法n n在发酵行业里也称在发酵行业里也称“连消法连消法”。此法只。此法只在大规模的发酵工厂中作培养基灭菌用。在大规模的发酵工厂中作培养基灭菌用。n n主要操作：将培养基在发酵罐外连续不主要操作：将培养基在发酵罐外连续不断地进行加热、维持和冷却，然后才进断地进行加热、维持和冷却，然后才进入发酵罐。培养基一般在入发酵罐。培养基一般在135140下下处理处理515秒钟。秒钟。连续加压灭菌法优点连续加压灭菌法优点n n采用高温瞬时灭菌，故既可杀灭微生物，采用高温瞬时灭菌，故既可杀灭微生物，又可最大限度减少营养成分破坏，提高了又可最大限度减少营养成分破坏，提高了原料利用率，比原料利用率，比“实罐灭菌实罐灭菌”（120，30分钟）提高产量分钟）提高产量510；n n提高了发酵罐、锅炉的利用率；提高了发酵罐、锅炉的利用率；n n降低了劳动强度；适宜自动化操作。降低了劳动强度；适宜自动化操作。采用高温灭菌的原理及优点采用高温灭菌的原理及优点n n杀死微生物芽孢的活化能大于维生素分解的活杀死微生物芽孢的活化能大于维生素分解的活杀死微生物芽孢的活化能大于维生素分解的活杀死微生物芽孢的活化能大于维生素分解的活化能，灭菌中总体上希望尽可能的杀灭微生物，化能，灭菌中总体上希望尽可能的杀灭微生物，化能，灭菌中总体上希望尽可能的杀灭微生物，化能，灭菌中总体上希望尽可能的杀灭微生物，同时少破坏营养成分。同时少破坏营养成分。同时少破坏营养成分。同时少破坏营养成分。n n灭菌温度上升，灭菌速度常数增加速度大于培灭菌温度上升，灭菌速度常数增加速度大于培灭菌温度上升，灭菌速度常数增加速度大于培灭菌温度上升，灭菌速度常数增加速度大于培养基成分破坏增加的速度，因此，灭菌温度上养基成分破坏增加的速度，因此，灭菌温度上养基成分破坏增加的速度，因此，灭菌温度上养基成分破坏增加的速度，因此，灭菌温度上升，则杀死微生物速度增加大于培养基成分破升，则杀死微生物速度增加大于培养基成分破升，则杀死微生物速度增加大于培养基成分破升，则杀死微生物速度增加大于培养基成分破坏速度的增加。坏速度的增加。坏速度的增加。坏速度的增加。n n因而生产中多采用高温或超高温灭菌，其在杀因而生产中多采用高温或超高温灭菌，其在杀因而生产中多采用高温或超高温灭菌，其在杀因而生产中多采用高温或超高温灭菌，其在杀灭微生物的同时可减少培养基营养成分的破坏灭微生物的同时可减少培养基营养成分的破坏灭微生物的同时可减少培养基营养成分的破坏灭微生物的同时可减少培养基营养成分的破坏培养基连消工艺流程图培养基连消工艺流程图四四.影响培养基灭菌的因素影响培养基灭菌的因素n n1 1、pH值的影响值的影响n npH值值对对微微生生物物的的耐耐热热性性影影响响很很大大，pH为为6.0-8.0时时微微生生物物最最不不易易死死亡亡，pH6.0时时氢离子易渗入微生物的细胞内。氢离子易渗入微生物的细胞内。n n2 2、培养基成分、培养基成分 n n培培养养基基的的成成分分中中，油油脂脂、糖糖类类、蛋蛋白白质质都都是是传传热热的的不不良良介介质质，会会增增加加微微生生物物的的耐热性，使灭菌困难。耐热性，使灭菌困难。n n浓浓度度较较高高的的培培养养基基相相对对需需要要较较高高温温度度和和较长时间灭菌。较长时间灭菌。n n3 3、培养基中的颗粒物质、培养基中的颗粒物质 n n培养基中的培养基中的培养基中的培养基中的颗粒物质大颗粒物质大颗粒物质大颗粒物质大，灭菌困难，反之，灭，灭菌困难，反之，灭，灭菌困难，反之，灭，灭菌困难，反之，灭菌容易。一般说来，含有颗粒对培养基灭菌影菌容易。一般说来，含有颗粒对培养基灭菌影菌容易。一般说来，含有颗粒对培养基灭菌影菌容易。一般说来，含有颗粒对培养基灭菌影响不大，但在培养基混有较大颗粒，特别是存响不大，但在培养基混有较大颗粒，特别是存响不大，但在培养基混有较大颗粒，特别是存响不大，但在培养基混有较大颗粒，特别是存在凝结成团的在凝结成团的在凝结成团的在凝结成团的胶体胶体胶体胶体时，会影响灭菌效果，必须时，会影响灭菌效果，必须时，会影响灭菌效果，必须时，会影响灭菌效果，必须过滤除去。过滤除去。过滤除去。过滤除去。n n（1）过滤除菌法）过滤除菌法n n是将液体或气体用微孔薄膜过滤，使大是将液体或气体用微孔薄膜过滤，使大于孔径的细菌等微生物颗粒阻留，从而于孔径的细菌等微生物颗粒阻留，从而达到除菌目的。在体外培养时，过滤除达到除菌目的。在体外培养时，过滤除菌大多用于菌大多用于遇热容易变性而失效的试剂遇热容易变性而失效的试剂或培养液。或培养液。五、其他除菌方法五、其他除菌方法n n（2）还可以用）还可以用气体灭菌剂气体灭菌剂如环氧乙烷等如环氧乙烷等对个别成分进行灭菌处理。对个别成分进行灭菌处理。六、灭菌效果监测六、灭菌效果监测n n、高压蒸汽灭菌效果监测、高压蒸汽灭菌效果监测n n(1)(1)高高压压蒸蒸汽汽灭灭菌菌指指示示卡卡：将将将将卡卡卡卡片片片片放放放放入入入入灭灭灭灭菌器不同部位，观察灭菌后指示卡颜色变化。菌器不同部位，观察灭菌后指示卡颜色变化。菌器不同部位，观察灭菌后指示卡颜色变化。菌器不同部位，观察灭菌后指示卡颜色变化。n n(2)(2)芽孢菌片法芽孢菌片法：将染有嗜热脂肪杆菌芽孢将染有嗜热脂肪杆菌芽孢将染有嗜热脂肪杆菌芽孢将染有嗜热脂肪杆菌芽孢101010105 5 5 5cfu/mlcfu/mlcfu/mlcfu/ml的菌片包好、放入灭菌器内。灭菌后的菌片包好、放入灭菌器内。灭菌后的菌片包好、放入灭菌器内。灭菌后的菌片包好、放入灭菌器内。灭菌后作细菌计数测定。对照是不经灭菌的菌片，芽作细菌计数测定。对照是不经灭菌的菌片，芽作细菌计数测定。对照是不经灭菌的菌片，芽作细菌计数测定。对照是不经灭菌的菌片，芽孢完全被杀灭或杀灭率达孢完全被杀灭或杀灭率达孢完全被杀灭或杀灭率达孢完全被杀灭或杀灭率达99.999999.999999.999999.9999为合格。为合格。为合格。为合格。n n、紫外线消毒效果监测、紫外线消毒效果监测n n 微型紫外线强度计：微型紫外线强度计：第二节第二节 空气除菌空气除菌一、空气除菌概述一、空气除菌概述 发酵对空气处理要求随发酵产品和菌种不同而异。发酵对空气处理要求随发酵产品和菌种不同而异。发酵对空气处理要求随发酵产品和菌种不同而异。发酵对空气处理要求随发酵产品和菌种不同而异。n n半半半半固固固固体体体体制制制制曲曲曲曲和和和和酵酵酵酵母母母母生生生生产产产产中中中中无无无无菌菌菌菌要要要要求求求求不不不不十十十十分分分分严严严严格格格格，一般无需复杂的空气净化处理；一般无需复杂的空气净化处理；一般无需复杂的空气净化处理；一般无需复杂的空气净化处理；n n密密密密闭闭闭闭的的的的深深深深层层层层通通通通气气气气发发发发酵酵酵酵需需需需严严严严格格格格的的的的纯纯纯纯净净净净培培培培养养养养，进进进进入入入入发发发发酵酵酵酵罐罐罐罐前前前前空空空空气气气气必必必必须须须须进进进进行行行行冷冷冷冷却却却却、脱脱脱脱水水水水、脱脱脱脱油油油油和和和和过过过过滤滤滤滤除除除除菌菌菌菌等处理。等处理。等处理。等处理。发酵对空气无菌程度的要求发酵对空气无菌程度的要求 n n发酵对无菌空气的要求是发酵对无菌空气的要求是发酵对无菌空气的要求是发酵对无菌空气的要求是 ：无菌、无灰尘、无无菌、无灰尘、无无菌、无灰尘、无无菌、无灰尘、无杂质、无水、无油杂质、无水、无油杂质、无水、无油杂质、无水、无油等；等；等；等；n n空气要做到绝对无菌在目前是不可能的，也是不空气要做到绝对无菌在目前是不可能的，也是不空气要做到绝对无菌在目前是不可能的，也是不空气要做到绝对无菌在目前是不可能的，也是不经济的。经济的。经济的。经济的。n n发酵对无菌空气的无菌程度要求是：只要在发酵发酵对无菌空气的无菌程度要求是：只要在发酵发酵对无菌空气的无菌程度要求是：只要在发酵发酵对无菌空气的无菌程度要求是：只要在发酵过程中不因无菌空气染菌而造成损失即可。过程中不因无菌空气染菌而造成损失即可。过程中不因无菌空气染菌而造成损失即可。过程中不因无菌空气染菌而造成损失即可。n n在工程设计中一般在工程设计中一般在工程设计中一般在工程设计中一般要求要求要求要求1000100010001000次使用周期中只允许次使用周期中只允许次使用周期中只允许次使用周期中只允许有一个菌通过有一个菌通过有一个菌通过有一个菌通过n n药品生产管理规范药品生产管理规范中洁净度标准中洁净度标准n n洁净级别洁净级别洁净级别洁净级别尘粒数（粒尘粒数（粒尘粒数（粒尘粒数（粒/L/L）菌落数菌落数菌落数菌落数n n粒径粒径粒径粒径0.5m0.5mn n1003.51n n100003503n n100000350010n n10000035000暂缺暂缺二、空气除菌的方法二、空气除菌的方法 n n（一）（一）辐射杀菌辐射杀菌n n（二）（二）热杀菌热杀菌n n（三）（三）静电除菌静电除菌n n（四）（四）过滤除菌过滤除菌热灭菌热灭菌n n热空气进入培养系统之前，一般均需用压缩机热空气进入培养系统之前，一般均需用压缩机热空气进入培养系统之前，一般均需用压缩机热空气进入培养系统之前，一般均需用压缩机压缩，提高压力。压缩，提高压力。压缩，提高压力。压缩，提高压力。n n空气压缩后温度可达到空气压缩后温度可达到空气压缩后温度可达到空气压缩后温度可达到120120120120以上，保持一定以上，保持一定以上，保持一定以上，保持一定时间后，便可杀菌。时间后，便可杀菌。时间后，便可杀菌。时间后，便可杀菌。大型空气压缩机大型空气压缩机静电除菌静电除菌n n静电除尘器可除去空气中的水雾、油雾、尘埃，静电除尘器可除去空气中的水雾、油雾、尘埃，静电除尘器可除去空气中的水雾、油雾、尘埃，静电除尘器可除去空气中的水雾、油雾、尘埃，同时也除去微生物。同时也除去微生物。同时也除去微生物。同时也除去微生物。n n原理：利用静电引力来吸附带电粒子而达到除原理：利用静电引力来吸附带电粒子而达到除原理：利用静电引力来吸附带电粒子而达到除原理：利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘灭菌目的。尘灭菌目的。尘灭菌目的。尘灭菌目的。n n对于一些直径小的微粒，所带电荷小，不能被对于一些直径小的微粒，所带电荷小，不能被对于一些直径小的微粒，所带电荷小，不能被对于一些直径小的微粒，所带电荷小，不能被吸附而沉降。吸附而沉降。吸附而沉降。吸附而沉降。介质过滤除菌介质过滤除菌n n介质过滤除菌是使空气通过经高温灭菌的介质介质过滤除菌是使空气通过经高温灭菌的介质介质过滤除菌是使空气通过经高温灭菌的介质介质过滤除菌是使空气通过经高温灭菌的介质过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质层中，而达到除菌的目的。层中，而达到除菌的目的。层中，而达到除菌的目的。层中，而达到除菌的目的。n n从可靠性，经济适用与便于控制等方面考虑，从可靠性，经济适用与便于控制等方面考虑，从可靠性，经济适用与便于控制等方面考虑，从可靠性，经济适用与便于控制等方面考虑，目前仍以介质过滤法较好，也是大多数发酵厂目前仍以介质过滤法较好，也是大多数发酵厂目前仍以介质过滤法较好，也是大多数发酵厂目前仍以介质过滤法较好，也是大多数发酵厂广泛采用的方法。广泛采用的方法。广泛采用的方法。广泛采用的方法。三、发酵生产中制备无菌空气流程三、发酵生产中制备无菌空气流程一、空气除菌流程分析一、空气除菌流程分析n n要要保保持持过过滤滤器器有有比比较较高高的的过过滤滤效效率率，应应维持一定气流速度和不受油、水干扰。维持一定气流速度和不受油、水干扰。n n要要保保持持不不受受油油、水水干干扰扰则则要要有有一一系系列列冷冷却、分离、加热的设备。却、分离、加热的设备。1 1 高空取气管高空取气管n n高空取气管是远离地面几十米高空取气管是远离地面几十米高空取气管是远离地面几十米高空取气管是远离地面几十米的管子。一般而言，地面附近的管子。一般而言，地面附近的管子。一般而言，地面附近的管子。一般而言，地面附近空气中所含的微生物和灰尘等空气中所含的微生物和灰尘等空气中所含的微生物和灰尘等空气中所含的微生物和灰尘等均比高空空气中含的多，每升均比高空空气中含的多，每升均比高空空气中含的多，每升均比高空空气中含的多，每升高高高高10101010米，空气中杂菌可降低一米，空气中杂菌可降低一米，空气中杂菌可降低一米，空气中杂菌可降低一个数量级，因此从高空取气要个数量级，因此从高空取气要个数量级，因此从高空取气要个数量级，因此从高空取气要比从低空取气有利得多。比从低空取气有利得多。比从低空取气有利得多。比从低空取气有利得多。2除尘装置3 油水分离器油水分离器n n其其其其内内内内部部部部同同同同时时时时采采采采用用用用直直直直接接接接拦拦拦拦截截截截，惯惯惯惯性性性性碰碰碰碰撞撞撞撞，布布布布朗朗朗朗扩扩扩扩散散散散及及及及凝凝凝凝聚聚聚聚等等等等机机机机理理理理，能能能能有有有有效效效效地地地地去去去去除除除除空空空空气气气气中中中中的的的的水水水水、油油油油雾雾雾雾、尘尘尘尘埃埃埃埃，内内内内部部部部不不不不锈锈锈锈钢钢钢钢丝丝丝丝网网网网可可可可清清清清洗洗洗洗，使用寿命长。使用寿命长。使用寿命长。使用寿命长。4空气贮罐两级分离、冷却、加热空气除菌利用压缩机抽吸作用，使空气先经中、高效过滤后，再进入空气压缩机利用压缩机抽吸作用，使空气先经中、高效过滤后，再进入空气压缩机，再经冷却、分离，进入主过滤器过滤，就可获得无菌程度很高的空气。再经冷却、分离，进入主过滤器过滤，就可获得无菌程度很高的空气。高效前置过滤除菌流程空气净化的流程空气净化的流程n n吸气口吸入的空气先经过压缩前的吸气口吸入的空气先经过压缩前的过滤过滤n n进入空气压缩机（进入空气压缩机（120-15120-1500）n n冷却（冷却（20-2520-25），除去油、水，再加热），除去油、水，再加热至至30-3530-35。n n最后通过总过滤器和分过滤器除菌，获最后通过总过滤器和分过滤器除菌，获得洁净度、压力、温度和流量都符合要得洁净度、压力、温度和流量都符合要求的无菌空气。求的无菌空气。四、过滤除菌设备原理四、过滤除菌设备原理概述：概述：n n目前发酵工厂采用的空气过滤设备大多目前发酵工厂采用的空气过滤设备大多数是传统的深层过滤设备，滤层厚度一数是传统的深层过滤设备，滤层厚度一般为般为1 12 2米，所用的过滤介质一般是米，所用的过滤介质一般是棉棉花、活性炭、玻璃纤维、焦炭花、活性炭、玻璃纤维、焦炭等。等。空气过滤空气过滤（一）深层过滤原理（一）深层过滤原理n n棉棉花花的的纤纤维维直直径径一一般般为为1620微微米米。填填充充系系数数为为8%时时，棉棉花花纤纤维维所所形形成成网网格格的的孔孔隙隙为为2050微微米米，微微粒粒大大小小为为(0.5-2微微米米)。n n微微粒粒气气流流运运动动方方向向改改变变引引起起微微粒粒对对滤滤层层纤纤维维产产生生惯惯性性冲冲击击滞滞留留、阻阻截截滞滞留留、重重力力沉沉降降、布布朗朗扩扩散散、静静电电吸吸附附等等作作用用而而把微粒滞留在纤维表面上。把微粒滞留在纤维表面上。纤维介质阻留微粒的机制纤维介质阻留微粒的机制n n1阻阻截截滞滞留留：微微粒粒随随空空气气气气流流向向前前运运动动，随随气气流流运运动动的的粒粒子子在在接接近近纤纤维维表表面面的的部部分分由由于于与与过过滤滤介介质质接接触触而而被被纤纤维维吸吸附捕集，这种作用称之为阻截滞留。附捕集，这种作用称之为阻截滞留。空空气气流流速速愈愈小小，纤纤维维直直径径愈愈细细，阻阻拦拦截留作用愈大。截留作用愈大。2 2 2 2惯惯惯惯性性性性冲冲冲冲击击击击滞滞滞滞留留留留：当当当当微微微微粒粒粒粒随随随随气气气气流流流流以以以以一一一一定定定定速速速速度度度度向向向向纤纤纤纤维维维维垂垂垂垂直直直直运运运运动动动动因因因因受受受受纤纤纤纤维维维维阻阻阻阻挡挡挡挡而而而而急急急急剧剧剧剧改改改改变变变变运运运运动动动动方方方方向向向向时时时时，微微微微粒粒粒粒惯惯惯惯性性性性作作作作用用用用使使使使其其其其仍仍仍仍沿沿沿沿原原原原方方方方向向向向前前前前进进进进碰碰碰碰撞撞撞撞到到到到纤纤纤纤维维维维表表表表面面面面，产产产产生生生生摩摩摩摩擦擦擦擦粘粘粘粘附附附附而而而而使使使使微微微微粒粒粒粒被被被被截截截截留留留留在在在在纤纤纤纤维维维维表表表表面，这种作用称惯性冲击滞留。面，这种作用称惯性冲击滞留。面，这种作用称惯性冲击滞留。面，这种作用称惯性冲击滞留。截截截截留留留留区区区区域域域域的的的的大大大大小小小小决决决决定定定定于于于于微微微微粒粒粒粒运运运运动动动动的的的的惯惯惯惯性性性性力力力力，所所所所以以以以，气气气气流流流流速速速速度度度度愈愈愈愈大大大大，惯惯惯惯性性性性力力力力大大大大，截截截截留留留留效效效效果果果果也也也也愈愈愈愈好好好好。此此此此外外外外，其其其其作作作作用用用用也也也也与与与与纤纤纤纤维维维维直直直直径径径径有有有有关关关关，纤纤纤纤维维维维愈愈愈愈细细细细，捕捕捕捕集集集集效效效效果果果果愈愈愈愈好好好好。惯惯惯惯性性性性冲冲冲冲击击击击滞滞滞滞留留留留在在在在介介介介质质质质除除除除尘尘尘尘中中中中起起起起主主主主要作用要作用要作用要作用。3布布朗朗扩扩散散运运动动：直直径径小小于于1mm的的微微粒粒在在运运动动中中往往往往产产生生一一种种不不规规则则的的布布朗朗运运动动，使使微微粒粒间间相相互互凝凝集集成成较较大大的的粒粒子子，从从而而发发生生重重力力沉沉降降或或被被介介质质阻阻留留。但但是是这这种种作作用用只有在气流速度较低时才较显著。只有在气流速度较低时才较显著。、重力沉降、重力沉降作用作用n n重力沉降是一个稳定的分离作用，当微重力沉降是一个稳定的分离作用，当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微粒就容易沉降。微粒就容易沉降。、静电吸附作用、静电吸附作用n n干干空空气气对对非非导导体体物物质质相相对对运运动动摩摩擦擦产产生生诱诱导导电电荷荷，纤纤维维和和树树脂脂处处理理过过的的纤纤维维，尤其是一些合成纤维更为显著。尤其是一些合成纤维更为显著。n n悬悬浮浮在在空空气气中中的的微微生生物物微微粒粒大大多多带带有有不不同同的的电电荷荷，这这些些带带电电的的微微粒粒会会受受带带异异性性电荷的物体所吸引而沉降。电荷的物体所吸引而沉降。（二）空气过滤除菌（二）空气过滤除菌介质介质、棉花棉花棉花棉花：纤维细长，：纤维细长，：纤维细长，：纤维细长，16-2016-20mm，填充填充填充填充150-200150-200kg/kg/立方米立方米立方米立方米、玻璃纤维玻璃纤维玻璃纤维玻璃纤维：直径：直径：直径：直径8-198-19mm，直径越小越好，但直径越小越好，但直径越小越好，但直径越小越好，但小易断，缺点：更换时碎末飞扬，过敏小易断，缺点：更换时碎末飞扬，过敏小易断，缺点：更换时碎末飞扬，过敏小易断，缺点：更换时碎末飞扬，过敏、活性炭活性炭活性炭活性炭：大表面，物理吸附，空气阻力小，常：大表面，物理吸附，空气阻力小，常：大表面，物理吸附，空气阻力小，常：大表面，物理吸附，空气阻力小，常夹带在二层棉花中降低阻力夹带在二层棉花中降低阻力夹带在二层棉花中降低阻力夹带在二层棉花中降低阻力、超细玻璃纤维纸超细玻璃纤维纸超细玻璃纤维纸超细玻璃纤维纸:拦截为主，直径拦截为主，直径拦截为主，直径拦截为主，直径1-1.51-1.5mm，有有有有较高过滤效率。缺点为强度差，受热后松散。较高过滤效率。缺点为强度差，受热后松散。较高过滤效率。缺点为强度差，受热后松散。较高过滤效率。缺点为强度差，受热后松散。、石棉滤板石棉滤板：蓝石棉：蓝石棉2020加加8080纸浆混合纸浆混合打浆。强度大，过滤效率低，耐蒸气反复打浆。强度大，过滤效率低，耐蒸气反复杀菌。杀菌。、烧结材料过滤介质烧结材料过滤介质：聚乙烯醇过滤板。：聚乙烯醇过滤板。、新型过滤介质新型过滤介质 ：微孔滤膜：微孔滤膜影响介质过滤效率的因素影响介质过滤效率的因素n n介质纤维直径越小介质纤维直径越小，过滤效率越高。，过滤效率越高。n n对于相同介质，过滤效率与对于相同介质，过滤效率与介质滤层厚介质滤层厚度、介质填充密度和空气流量度、介质填充密度和空气流量有关。有关。（三）（三）过滤器的类型过滤器的类型n n、棉花、棉花活性炭过滤器活性炭过滤器 n n 棉棉棉棉花花花花是是是是最最最最常常常常用用用用的的的的过过过过滤滤滤滤介介介介质质质质，通通通通常常常常用用用用纤纤纤纤维维维维不不不不太太太太长长长长的的的的原原原原棉棉棉棉，其其其其具具具具有有有有一一一一定定定定的的的的弹弹弹弹性性性性，经经经经湿湿湿湿热热热热灭灭灭灭菌菌菌菌、干干干干燥燥燥燥后后后后仍仍仍仍能能能能保保保保持持持持原原原原有有有有疏疏疏疏松松松松状状状状态态态态。过过过过滤滤滤滤阻阻阻阻力力力力较较较较活活活活性性性性炭大（炭大（炭大（炭大（10101010 12121212倍）。倍）。倍）。倍）。n n 活活活活性性性性炭炭炭炭常常常常被被被被加加加加工工工工成成成成粒粒粒粒状状状状，其其其其过过过过滤滤滤滤效效效效率率率率比比比比棉棉棉棉花花花花低低低低，但但但但具具具具有有有有阻阻阻阻力力力力小小小小，吸吸吸吸附附附附力力力力强强强强（可可可可吸吸吸吸附附附附空空空空气气气气中中中中有有有有害害害害物物物物质质质质，如如如如油油油油、水水水水）的的的的特特特特点点点点，通通通通常常常常与与与与棉棉棉棉花花花花介介介介质质质质一一一一起使用，减少过滤层的阻力。起使用，减少过滤层的阻力。起使用，减少过滤层的阻力。起使用，减少过滤层的阻力。n n棉花活性炭过滤器的过滤效率可达棉花活性炭过滤器的过滤效率可达99%.n n其过滤介质装填为：其过滤介质装填为：n n上上部部和和下下部部装装填填棉棉花花，其其厚厚度度为为总总过过滤滤层层的的2（1/41/3），中中间间再再装装入入1/21/3厚厚度度的的 活活 性性 炭炭。一一 般般 棉棉 花花 的的 填填 充充 密密 度度 为为150200公斤公斤/米米3，活性炭，活性炭40450公斤公斤/米米3。过滤器失效过滤器失效n n1.1.活性炭灰化活性炭灰化n n压缩空气进入过滤器后引起活性炭颗粒间相互压缩空气进入过滤器后引起活性炭颗粒间相互压缩空气进入过滤器后引起活性炭颗粒间相互压缩空气进入过滤器后引起活性炭颗粒间相互碰撞摩擦，久而成为粉末碰撞摩擦，久而成为粉末碰撞摩擦，久而成为粉末碰撞摩擦，久而成为粉末(灰化灰化灰化灰化)，活性炭的体，活性炭的体，活性炭的体，活性炭的体积逐渐变小，过滤器内空间逐渐增大，到达积逐渐变小，过滤器内空间逐渐增大，到达积逐渐变小，过滤器内空间逐渐增大，到达积逐渐变小，过滤器内空间逐渐增大，到达-定程度时，便会发生棉花成定程度时，便会发生棉花成定程度时，便会发生棉花成定程度时，便会发生棉花成90909090翻身现象。空翻身现象。空翻身现象。空翻身现象。空气会未经过滤而进入罐内，引起染菌。气会未经过滤而进入罐内，引起染菌。气会未经过滤而进入罐内，引起染菌。气会未经过滤而进入罐内，引起染菌。n n2.2.棉花粉末化棉花粉末化n n棉花经过多次加热灭菌后，颜色逐渐变深，靠近棉花经过多次加热灭菌后，颜色逐渐变深，靠近棉花经过多次加热灭菌后，颜色逐渐变深，靠近棉花经过多次加热灭菌后，颜色逐渐变深，靠近过滤器壁的棉花受夹层蒸气烤干，受热剧烈，容过滤器壁的棉花受夹层蒸气烤干，受热剧烈，容过滤器壁的棉花受夹层蒸气烤干，受热剧烈，容过滤器壁的棉花受夹层蒸气烤干，受热剧烈，容易变成粉末而被空气带走，造成过滤层有缝隙，易变成粉末而被空气带走，造成过滤层有缝隙，易变成粉末而被空气带走，造成过滤层有缝隙，易变成粉末而被空气带走，造成过滤层有缝隙，使过滤层疏松而漏风甚至还因过高的压力和过使过滤层疏松而漏风甚至还因过高的压力和过使过滤层疏松而漏风甚至还因过高的压力和过使过滤层疏松而漏风甚至还因过高的压力和过长时间烘烤而引起棉花活性炭着火。长时间烘烤而引起棉花活性炭着火。长时间烘烤而引起棉花活性炭着火。长时间烘烤而引起棉花活性炭着火。2Bio-x过滤器过滤器英国英国Domnick Hunter公司用直径为公司用直径为0.5m玻璃纤玻璃纤维制成维制成1mm厚的滤材，再以较粗玻璃无纺布做内厚的滤材，再以较粗玻璃无纺布做内外衬，再在内、外以不锈钢网固定，作成滤筒状。外衬，再在内、外以不锈钢网固定，作成滤筒状。它能滤除它能滤除0.01m颗粒，过滤效率为颗粒，过滤效率为99.9999%。填。填充率为充率为6%，空气流量大，压力降小，结构简单，空气流量大，压力降小，结构简单，体积小，安装方便。缺点是强度不大，易损而失效，体积小，安装方便。缺点是强度不大，易损而失效，受潮也失效。受潮也失效。n n3高流量过滤器高流量过滤器n nDomnickHunterDomnickHunter公司开发的聚四氟乙烯公司开发的聚四氟乙烯公司开发的聚四氟乙烯公司开发的聚四氟乙烯（PTFEPTFE）材料为滤芯的高流量过滤器，它结合了）材料为滤芯的高流量过滤器，它结合了）材料为滤芯的高流量过滤器，它结合了）材料为滤芯的高流量过滤器，它结合了深层过滤技术和新的膜折叠技术。其过滤机理和过深层过滤技术和新的膜折叠技术。其过滤机理和过深层过滤技术和新的膜折叠技术。其过滤机理和过深层过滤技术和新的膜折叠技术。其过滤机理和过滤效率均同滤效率均同滤效率均同滤效率均同Bio-xBio-x过滤器，但过滤器，但过滤器，但过滤器，但所用材料所用材料所用材料所用材料PTEEPTEE是一种是一种是一种是一种坚韧的疏水性材质，增加了过滤面积，使空气流量坚韧的疏水性材质，增加了过滤面积，使空气流量坚韧的疏水性材质，增加了过滤面积，使空气流量坚韧的疏水性材质，增加了过滤面积，使空气流量为为为为Bio-xBio-x的的的的3 3倍，延长了使用寿命倍，延长了使用寿命倍，延长了使用寿命倍，延长了使用寿命。这种过滤器的空。这种过滤器的空。这种过滤器的空。这种过滤器的空隙率达隙率达隙率达隙率达94%94%，大于普通的膜过滤器。，大于普通的膜过滤器。，大于普通的膜过滤器。，大于普通的膜过滤器。n n4聚乙烯醇（聚乙烯醇（PVA）过滤器）过滤器n n将聚乙烯醇（将聚乙烯醇（将聚乙烯醇（将聚乙烯醇（PVAPVA）乙酰化并以耐热树脂涂敷，）乙酰化并以耐热树脂涂敷，）乙酰化并以耐热树脂涂敷，）乙酰化并以耐热树脂涂敷，制成片式过滤器，制成片式过滤器，制成片式过滤器，制成片式过滤器，能够经受蒸气反复灭菌能够经受蒸气反复灭菌能够经受蒸气反复灭菌能够经受蒸气反复灭菌。有效孔。有效孔。有效孔。有效孔径径径径2030m2030m的的的的PVAPVA过滤器，只需要过滤器，只需要过滤器，只需要过滤器，只需要0.20.3cm0.20.3cm厚的厚的厚的厚的一层就能满足空气除菌的需要。一层就能满足空气除菌的需要。一层就能满足空气除菌的需要。一层就能满足空气除菌的需要。除菌效率达除菌效率达除菌效率达除菌效率达99.9999%99.9999%以上，压力降小，使用可达一年以上，杀以上，压力降小，使用可达一年以上，杀以上，压力降小，使用可达一年以上，杀以上，压力降小，使用可达一年以上，杀菌及干燥时间极短菌及干燥时间极短菌及干燥时间极短菌及干燥时间极短，更换方便，占地面积小。，更换方便，占地面积小。，更换方便，占地面积小。，更换方便，占地面积小。5其它过滤器其它过滤器第三节第三节水处理工艺水处理工艺n n石英砂过滤石英砂过滤n n活性炭过滤活性炭过滤n n离子交换柱离子交换柱n n蒸馏蒸馏1华雨制药华雨制药2.生物制品一厂n n原水罐原水罐-机械过滤机械过滤(石英砂过滤石英砂过滤/活性炭过活性炭过滤滤)-中间罐中间罐-离子交换离子交换-膜过滤膜过滤-反渗透反渗透-纯纯水罐水罐-五效蒸馏五效蒸馏哈医大药学院工厂哈医大药学院工厂n n石英砂过滤、活性炭过滤石英砂过滤、活性炭过滤-反渗透反渗透-离子交离子交换换-蒸馏蒸馏-纯水纯水第四节 染菌的控制n n一、染菌的原因一、染菌的原因一、染菌的原因一、染菌的原因n n归归归归结结结结起起起起来来来来是是是是：设设设设备备备备、管管管管道道道道、阀阀阀阀门门门门漏漏漏漏损损损损、灭灭灭灭菌菌菌菌不不不不彻底；彻底；彻底；彻底；n n空气净化不好；空气净化不好；空气净化不好；空气净化不好；n n无菌操作不严或菌种不纯等。无菌操作不严或菌种不纯等。无菌操作不严或菌种不纯等。无菌操作不严或菌种不纯等。n n二、染菌控制二、染菌控制n n加加强强接接种种室室等等重重要要车车间间的的消消毒毒管管理理工工作作，定定期检查消毒效果，严格无菌操作技术。期检查消毒效果，严格无菌操作技术。n n如如果果新新菌菌种种不不纯纯，则则需需反反复复分分离离。已已出出现现杂杂菌菌落或噬菌斑的试管斜面菌种，应废弃菌菌落或噬菌斑的试管斜面菌种，应废弃n n对于菌种扩大培养的工艺条件要严格控制对于菌种扩大培养的工艺条件要严格控制。二二.湿热灭菌原理湿热灭菌原理n n1.生物热死动力学（对数残存定律）生物热死动力学（对数残存定律）dN/dt =-K NN：菌体个数（个）：菌体个数（个）t:灭菌时间（灭菌时间（min）k：反应速度常数（：反应速度常数（min-1）dN/dt:菌受热死亡速率菌受热死亡速率(个个/min)LnN/N0=-K t N=N0e-K t以菌的残留数以菌的残留数LnN/N0的对数与时间的对数与时间t作图，作图，得出一条直线，其斜率为得出一条直线，其斜率为-K（P222图图14-1）如何通过实验根据对数残存定律确定某一如何通过实验根据对数残存定律确定某一温度温度,某一微生物的某一微生物的K？1).K 与菌种的特性有关与菌种的特性有关相同温度下，微生物越耐热，相同温度下，微生物越耐热，k值越小。值越小。相同温度下，微生物越不耐热，相同温度下，微生物越不耐热，k值越大。值越大。2.反应速率常数反应速率常数K2).K 与灭菌温度有关与灭菌温度有关K K=Ae=AeEE/RT/RT（阿累尼乌斯方程）（阿累尼乌斯方程）（阿累尼乌斯方程）（阿累尼乌斯方程）LnK=LnA-E/RTLnK=LnA-E/RTA A：比例常数：比例常数：比例常数：比例常数R R：气体常数：气体常数：气体常数：气体常数(J/molK)(J/molK)T T：绝对温度：绝对温度：绝对温度：绝对温度(K)(K)E E：杀杀杀杀死死死死细细细细菌菌菌菌所所所所需需需需的的的的活活活活化能（化能（化能（化能（J/molJ/mol）121118115110105第二节培养基和发酵设备的灭菌工艺n n一培养基灭菌时间的选择一培养基灭菌时间的选择一培养基灭菌时间的选择一培养基灭菌时间的选择t=1/t=1/k k*Ln(N*Ln(N0 0/N)/N)其中其中其中其中 K K：一般耐热的细菌芽孢的：一般耐热的细菌芽孢的：一般耐热的细菌芽孢的：一般耐热的细菌芽孢的KK值值值值N N00：细菌及芽孢数之和：细菌及芽孢数之和：细菌及芽孢数之和：细菌及芽孢数之和N N：1010-3-3二二.培养基灭菌温度的选择培养基灭菌温度的选择选择即能达到灭菌要求，选择即能达到灭菌要求，又保证营养成分不被破坏的温度又保证营养成分不被破坏的温度n n1.培养基营养成分破坏动力学方程培养基营养成分破坏动力学方程-dC/dt=-dC/dt=K CK C-dC/dt-dC/dt:营养物降解速度营养物降解速度营养物降解速度营养物降解速度 mol/Lhmol/LhC C:营养物浓度营养物浓度营养物浓度营养物浓度 mol/Lmol/LKK:营养物降解反应速度常数营养物降解反应速度常数营养物降解反应速度常数营养物降解反应速度常数 1/s1/st t：时间：时间：时间：时间(S)(S)Ln(C/CLn(C/C00)=-)=-K tK tK K=AAe-E/RTLnK=LnA-E/RTLnK=LnA-E/RTAA：比例常数：比例常数：比例常数：比例常数R R：气体常数：气体常数：气体常数：气体常数(J/molK)(J/molK)T T：绝对温度：绝对温度：绝对温度：绝对温度(K)(K)EE：营养物破坏所需的活化能（：营养物破坏所需的活化能（：营养物破坏所需的活化能（：营养物破坏所需的活化能（J/molJ/mol）2.根根据据实实验验结结果果灭灭菌菌活活化化能能大大于于培培养养基基破破坏坏活化能活化能EEP225表14-113.灭菌反应灭菌反应营养物破坏反应营养物破坏反应T T1 1 LnKLnK1 1=LnA-E/RT=LnA-E/RT11LnKLnK1 1=LnA-E/RT=LnA-E/RT11T T22LnKLnK22=LnA-E/RT=LnA-E/RT22LnKLnK2 2=LnA-E/RT=LnA-E/RT2 2Ln(KLn(K2/2/KK1 1)=E/R(1/T)=E/R(1/T1 1-1/T-1/T22)Ln(K)Ln(K2 2/K/K1 1)=E/R(1/T)=E/R(1/T1 1-1/T-1/T2 2)Ln(KLn(K2 2/K/K1 1)=E ELn(KLn(K2 2/K/K1 1)E)ELn(KLn(K22/K/K1 1)Ln(KLn(K2 2/K/K1 1)K)K22/K/K11 K K2 2/K/K1 1 当当温温度度升升高高时时微微生生物物死死亡亡速速度度常常数数比比营营养养物物质质降降解解速速度常数变化得大度常数变化得大4达达到到相相同同灭灭菌菌效效果果，T越越高高，K越越大大，所所需需t越短，采用高温短时（越短，采用高温短时（HTST）灭菌效果好）灭菌效果好n n三三影响灭菌效果的因素影响灭菌效果的因素n n微生物种类：不同的微生物微生物种类：不同的微生物k值不同。值不同。n n初始菌量：在保持初始菌量：在保持N值不变的前提下，值不变的前提下，t 与与初始菌量初始菌量N0的对数成正比。的对数成正比。n n培养基成份：油脂、蛋白质增加微生物的耐培养基成份：油脂、蛋白质增加微生物的耐热性。热性。n n传热与混合状况：影响受热均匀度。传热与混合状况：影响受热均匀度。n n培养基中固体颗粒的存在影响热穿透。培养基中固体颗粒的存在影响热穿透。n n蒸汽中空气的存在降低蒸汽分压和灭菌温度。蒸汽中空气的存在降低蒸汽分压和灭菌温度。n npH：酸性：酸性pH下可加快微生物热死速率下可加快微生物热死速率 （二）灭菌温度与菌反应速度（二）灭菌温度与菌反应速度常数的关系常数的关系n n灭菌温度与菌死亡反应速度常数的关系：灭菌温度与菌死亡反应速度常数的关系：n nk=Ae-E/RT k=Ae-E/RT n n K K菌菌死死亡亡的的速速度度常常数数（1 1秒秒），当当反反应应物物的的浓浓度度为为单单位浓度时，则反应速度常数在数值上等于反应速度位浓度时，则反应速度常数在数值上等于反应速度 A A阿累尼乌斯常数（阿累尼乌斯常数（1 1秒）秒）R R气体常数（气体常数（1.987*4.8171.987*4.817焦开摩尔）焦开摩尔）T T绝对温度（开）绝对温度（开）