大型發酵車間滅菌技術：解決大腸桿菌發酵車間噬菌體雜菌污染問題
發酵工業雜菌污染的控制技術
近些年來，發酵產業發展迅速。然而在發酵過程中雜菌的污染問題是其中危害zui大的一種。所謂“雜菌”，是指在發酵培養中侵入了有礙生產的其他微生物。幾乎所有的發酵工業，都有可能遭受雜菌的污染。染菌的結果非常嚴重，所以要對發酵過程中的雜菌進行有效的控制。
發酵工業的無菌技術目前，絕大多數工業發酵都是采用純種培養，要求發酵全過程只能有生產菌，不允許有“雜菌”污染。如果在培養過程中污染雜菌，它便會在較短的時間內大量繁殖，與生產菌爭奪營養成分或分泌代謝產物抑制生產菌的生長和代謝，從而干擾生產菌正常發酵，甚至造成倒罐，嚴重影響生產。因此，為了保證純種發酵，在生產菌種接種之前，要對發酵培養基、空氣系統、流加料、發酵罐及管道系統等進行滅菌，還要對環境進行消毒，防止雜菌和噬菌體的大量繁殖。在生產實踐中，為了防止雜菌污染，經常要采用消毒與滅菌技術，統稱為發酵工業的無菌技術。
一、染菌原因分析
據國內外多年的發酵生產經驗認為，染菌的原因或途徑主要有以下幾方面:
種子染菌
2.滅菌不徹底
3.空氣帶菌
4.設備滲漏
5.操作不合理，管理不善。
二、對雜菌污染問題進行技術控制
2.1 種子帶菌及其防治
嚴格控制無菌室的污染根據生產工藝的要求和特點，建立相應的無菌室，交替使用各種滅菌手段對無菌室進行處理。除常用的紫外線滅菌外，如發現無菌室已污染較多的細菌，可采用石炭酸或土霉素等進行滅菌;如發現無菌室有較多的霉菌，則可采用制霉菌素等進行滅菌;如果污染噬菌體，通常就用甲醛、雙氧水或高錳酸鉀等滅菌劑進行處理。在制各種子時對沙土管、斜面、三角瓶及搖瓶均嚴格進行管理，防止雜菌進入而受到污染。為了防止染菌，種子保存管的棉花塞應有一定的緊密度，且有一定的長度，保存溫度盡量保持相對穩定，不宜有太大變化。對每一級種子的培養物均應進行嚴格的無菌檢查，確保任何一級種子均末受雜菌感染后才能使用。對菌種培養基或器具進行嚴格的滅菌處理，保證在利用滅菌鍋進行滅菌前，先完全排除鍋內的空氣，以免造成假壓，使滅菌的溫度達不到預定值，造成滅菌不徹底而使種子染菌。
2.2 空氣帶菌及其防治
加強生產環境的衛生管理，減少生產環境中空氣的含菌量，正確選擇采氣口，如提高采氣口的位置或前置粗過濾器，加強空氣壓縮前的預處理，如提高空壓機進口空氣的潔凈度。設計合理的空氣預處理工藝，盡可能減少生產環境中空氣帶油、水量，提高進入過濾器的空氣溫度，降低空氣的相對濕度，保持過濾介質的干燥狀態，防止空氣冷卻器漏水，防止冷卻水進入空氣系統等。設計和安裝合理的空氣過濾器，防止過濾器失效。選用除菌效率高的過濾介質，在過濾器滅菌時要防止過濾介質被沖翻而造成短路，避免過濾介質烤焦或著火，防止過濾介質的裝填不均而使空氣走短路，保證一定的介質充填密度。當突然停止進空氣時，要防止發酵液倒流入空氣過濾器，在操作過程中要防止空氣壓力的劇變和流速的急增。
2.3 操作失誤導致染菌及其控制
一般來，稀薄的培養基比較容易滅困徹底，而淀粉質原料，在升溫過快或混合不均與時容易結塊，使團塊中心部位“夾生”，蒸汽不易進入將雜菌殺死，但在發酵過程中這些團塊會散開，而造成染菌。同樣，由于培養基中鼓皮、黃豆餅 一類的固形物含量較多，在投料時濺到罐壁或罐內的各種支架上，容易形成堆積，這些堆積物在滅菌過程由于傳熱較慢，一些雜菌也不易被殺滅，一旦滅菌操作完 成后，通過冷卻、攪拌、接種等操作，含有雜菌的堆積物將重新返回培養液中，造成染菌。通常對于淀粉質培養基的滅菌采用實罐滅菌較好，一般在升溫前先通過攪拌混合均勻，并加入一定量的淀粉酶進行液化;有大顆粒存在時應先過篩除去，再行滅菌。對于鼓皮、黃豆餅一類的固形物含量較多的培養基，采用罐外預 先配料，再轉至發酵罐內進行實罐滅菌較為有效。滅菌時由于操作不合理，未將罐內的空氣完全排除，造成壓力表顯示“假壓”，使罐內溫度與壓力表指示的不對應，培養基的溫度以及罐頂局部空間的溫度達不到滅菌的要求，導致滅菌不徹底而染菌。
因此，在滅菌升溫時，要打開排氣閥門，使蒸汽能通過并驅除罐內冷空氣，一般可避免此類染菌。培養基在滅菌過程中很容易產生泡沫，發泡嚴重時泡沫可上升至罐頂甚至逃逸，以致泡沫頂罐，雜菌很容易藏在泡沫中。由于泡沫的薄膜及泡沫內的空氣傳熱差，使泡沫內的溫度低于滅菌溫度，一旦滅菌操作結束并進行冷卻時，這些泡沫就會破裂，雜茵就會釋放到培養基中，造成染菌。因此，要嚴防泡沫升頂，盡可能添加消泡劑防止泡沫的大量產生。在連續滅菌過程中，培養基滅菌的溫度及其停留時間必須符合滅菌的要求，尤其是在滅菌結束前的zui后一部分培養基也要善始善終，以確保徹底滅菌。避免蒸汽壓力的波動過大，應嚴格控制滅菌的溫度，過程zui好采用自動控溫。發酵過程中越來越多地采用了自動控制，一些控制儀器逐漸被應用。如用于連續測定并控制發酵液pH的復合玻璃電極、測定溶氧濃度的探頭等，這些探頭或元件如用蒸汽進行滅菌，不但容易損壞，還會因反復經受高溫而大大縮短其使 用壽命。因此，一般常采用化學試劑浸泡等方法來滅菌。
三、提高除菌效率的主要措施
1、減少進口空氣的含菌數量。具體方法有:正確選擇進風口，壓縮空氣站應設在上風向;提高進口空氣的采氣位置，減少菌數和塵埃數，對壓縮前的空氣采用粗過濾預處理。
2、設計和安裝合理的空氣過濾器，選用除菌效率高的過濾介質。
3、針對不同地區，設計合理的空氣預處理工藝流程，以達到除油、水和雜質的目的。
4、降低進入空氣過濾器的空氣相對濕度，保證過濾介質能在干燥狀態下工作，方法有:使用無油潤滑的空氣壓縮機;加強空氣冷卻和去油、水;適當提高進入過濾器的空氣溫度，降低其相對濕度。
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