1、工業發酵染菌的防治第一節發酵染菌的危害發酵染菌能給生產帶來嚴重危害，防止雜菌污染是任何發酵工廠的一項重要工作內容。尤其是無菌程度要求高的液體深層發酵，污染防止工作的重要性更為突出。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，輕者影響產量或產品質量，重者可能導致倒罐，甚至停產。一，染菌對不同品種發酵的影響青霉素疫苗檸檬酸谷氨酸肌苷、肌苷酸酶制劑二，不同種類的雜菌對發酵的影響青霉素發酵：污染細短產氣桿菌比粗大桿菌的危害大鏈霉素發酵：污染細短桿菌、假單孢桿菌和產氣桿菌比粗大桿菌的危害大四環素發酵：污染雙球菌、芽孢桿菌和夾膜桿菌的危

2、害較大檸檬酸發酵：最怕污染青霉菌肌苷、肌苷酸發酵：污染芽孢桿菌的危害最大谷氨酸發酵：最怕污染噬菌體高溫淀粉酶發酵：污染芽孢桿菌和噬菌體的危害較大三，不同染菌時間對發酵的影響1，種子培養期染菌菌體濃度低、培養基營養豐富2，發酵前期染菌雜菌與生產菌爭奪營養成分，干擾生產菌的繁殖和產物的形成3，發酵中期染菌嚴重干擾生產菌的繁殖和產物的生成4，發酵后期染菌如雜菌量不大，可繼續發酵。如污染嚴重，可采取措施提前放罐四，不同染菌途徑對發酵的影響種子帶菌：種子帶菌可使發酵染菌具有延續性空氣帶菌：空氣帶菌也使發酵染菌具有延續性，導致染菌范圍擴大至所有發酵罐培養基或設備滅菌不徹底：一般為孤立事件，不具有延續性設備

3、滲漏：這種途徑造成染菌的危害性較大五，染菌對產物提取和產品質量的影響1，對過濾的影響發酵液的粘度加大；菌體大多自溶；由于發酵不徹底，基質的殘留濃度加度。造成過濾時間拉長，影響設備的周轉使用，破壞生產平衡；大幅度降低過濾收率。2，對提取的影響（1）有機溶劑萃取工藝：染菌的發酵液含有更多的水溶性蛋白質，易發生乳化，使水相和溶劑相難以分開（2）離子交換工藝：雜菌易粘附在離子交換樹脂表面或被離子交換樹脂吸附，大大降低離子交換樹脂的交換量3，對產品質量的影響（1）對內在質量的影響：染菌的發酵液含有較多的蛋白質和其它雜質。對產品的純度有較大影響。（2）對產品外觀的影響：一些染菌的發酵液經處理過濾后得到澄清

4、的發酵液，放置后會出現混濁，影響產品的外觀。六，染菌對三廢處理的影響使過濾后的廢菌體無法利用，發酵染菌的廢液，生物需氧量（BOD）增高，增加三廢治理費用和時間。七，發酵染菌的危害1，直接經濟損失2，間接經濟損失第二節發酵過程中染菌的檢查判斷一，雜菌的檢查方法借助適當的方法，才能正確而及時地發現發酵過過程是否污染雜菌和染菌的原因與途徑。檢查雜菌的方法，要求淮確可靠和快速，這樣才能在短時間內獲得效果。目前生產上常用的檢查方法有：顯微鏡檢查；平板劃線檢查；肉湯培養檢查。 判斷發酵是否染菌應以無菌試驗結果為根據。無菌試驗的目的：（1）監測培養基、發酵罐及附屬設備滅菌是否徹底（2）監測發酵過程中是否有雜

5、菌從外界侵入（3）了解整個生產過程中是否存在染菌的隱患和死角二，各種檢查方法的比較3種方法各有優缺點，顯微鏡檢查方法簡便、快速，能及時發現雜菌，但由于鏡撿取樣少，視野的觀察面也小，因此不易撿出早期雜菌。平板劃線法的缺點是需經較長時間培養(一般要過夜)才能判斷結果，且操作較繁瑣，但它要比顯微鏡能撿出更少的雜菌。三，雜菌檢查中的問題1，檢查結果應以平板劃線和肉湯培養結果為主要根據2，平板劃線和肉湯培養應做三個平行樣3，要定期取樣4，酚紅肉湯和平板劃線培養樣品應保存至放罐后12小時，確定為無菌時方可棄去5，取樣時防止外界雜菌混入的措施四，檢查的工序和時間選擇那些生產工序和時間的樣品檢查也是十分重要的

6、問題。科學合理的選擇檢查工序和時間，對于除去已污染雜菌的物料，避免下道工序再遭染菌，有著直接的指導意義。有時即使由于檢查時間較長，未能及時據導本批生產，但對于找出造成染菌事故的環節，分析染菌原因，杜絕染菌漏洞也是不可缺少的。由于生產菌種相產品的不同，檢查的時間也不完全一樣：但總的原則是一致的，即每個工序或經一定時間都應進行取樣檢查。檢查的一般時間或工序見下表。發酵過程的雜菌檢查除了以上的方法外，在實際生產中還可以根據pH值、尾氣中CO2含量和溶解氧等參數的異常變化來判斷是否染菌。第三節發酵染菌率和染菌原因的分析發酵染菌能給生成帶來嚴重危害，防止雜菌污染是任何發酵工廠的一項重要工作內容。尤其是無

7、菌程度要求高的液體深層發酵，污染防止工作的重要性更為突出。發酵設備、空氣除菌系統和培養基滅菌系統等的有關設備以及管道的配置都必須嚴格符合無菌要求。如果設備結構和管道配置不合理，制造、安裝不注意或在發酵過程中操作不慎就會使發酵液污染雜菌，導致產量下降甚至得不到產品。在發酵前期或中期染菌，雜菌會很快消耗掉營養物質，使生產菌無法正常生長而引起倒罐。在發酵后期染菌，雖然沒有早期或中期染菌的影響大，一般會使產率下降并影響產物的提取，但如核苷酸等某些產品的發酵即使在后期染菌，也會使發酵產物被所染雜菌迅速消耗掉而得不到產品。因此，染菌問題是影響產率和后工序操作的主要因素之一，必須予以重視。認為染菌是不可避免

8、的，這是一種錯誤看法。“決定的因素是人不是物”。只要我們思想上重視，對各個因素和環節周密考慮、嚴格掌握，是完全可以避免和減少污染的。 本節將根據以往工廠中發生染菌事故的經驗教訓來分析發酵系統中染菌的原因，來認識整個發酵過程中可能造成污染的各種途徑并提出相應的防治措施。由于發酵生產的連貫性強，在整個生產過程中各個環節的污染問題都不能忽視，所以本章除了著重討論發酵設備方面的污染防止問題外，對于培養種子設備的要求和有關操作方法也作一般介紹。一、發酵染菌率1，總染菌率：指一年內發酵染菌的批次與總投料批次數之比乘以100得到的百分率。2，設備染菌率：統計發酵罐或其他設備的染菌率，有利于查找因設備缺陷而造

9、成的染菌原因。3，不同品種發酵的染菌率：統計不同品種發酵的染菌率，有助于查找不同品種發酵染菌的原因。4，不同發酵階段的染菌率：將整個發酵周期分成前期、中期和后期三個階段，分別統計其染菌率。有助于查找染菌的原因。5，季節染菌率：統計不同季節的染菌率，可以采取相應的措施制服染菌。6，操作染菌率：統計操作工的染菌率，一方面可以分析染菌原因，另一方面可以考核操作工的滅菌操作技術水平。二、染菌原因的分析避免在發酵生產中污染雜菌應以預防為主。“防重于治”，事前防止勝于事后挽救。如果一旦發生染菌現象就要盡快找出原因及時糾正、堵塞漏洞才能減少損失，并從中吸取經驗教訓，避免以后有類似情況發生，保持生產的正常進行

10、。但在發酵生產中，往往因為生產過程的環節很多，同時各工廠的生產設備、產品種類和管理措施不盡相同，引起染菌的原因比較復雜，有時不能及時找出而耽誤了生產。如果原因一經查出，解決的辦法還是比較容易和迅速的。所以，我們必須善于透過現象看本質，對染菌的情況作具體分析，不致盲目尋找而耽誤了時間，也不致于將染菌的真正原因遺漏而造成連續染菌事故。下面根據發酵工廠的生產經驗，從一般染菌的現象來分析引起染菌的可能原因。1，國外一抗生素發酵染菌原因的分析染菌原因百分率（%）染菌原因百分率（%）種子帶菌接種時罐壓跌零培養基滅菌不透空氣系統帶菌攪拌軸密封泄漏泡沫冒頂夾套穿孔9.640.190.7919.962.090.

11、4812.36蛇管穿孔接種管穿孔閥門泄漏罐蓋漏其他設備漏操作問題原因不明5.890.391.451.5410.1310.1524.912，國內一制藥廠發酵染菌原因的分析染菌原因百分率（%）外界帶入雜菌（取樣、補料帶入）設備穿孔空氣系統帶菌停電罐壓跌零接種蒸汽壓力不夠或蒸汽量不足管理問題操作違反規程種子帶菌原因不明8.207.6026.001.6011.000.607.091.600.6035.00上述資料是國內外抗菌素生產中統計了多年生產中發生染菌現象的各種原因所占的百分比，今列出以供參考。從發酵工廠的生產經驗來看，染菌原因是以設備滲漏和空氣系統的染菌為主，其他則次之。3，從染菌的規模來分析染

12、菌原因（1）大批發酵罐染菌整個工廠中各個產品的發酵罐都出現染菌現象而且染的是同一種菌，一般來說，這種情況是由使用的統一空氣系統中空氣過濾器失效或效率下降使帶菌的空氣進入發酵罐而造成的。大批發酵罐染菌的現象較少但危害極大。所以對于空氣系統必須定期經常檢查。 （2）分發酵罐(或罐組)染菌 生產同一產品的幾個發酵罐都發生染菌，這種染菌如果出現在發酵前期可能是種子帶雜菌，如果發生在中后期則可能是中間補料系統或油管路系統發生問題所造成的。通常同一產品的幾個發酵罐其補料系統往往是共用的，倘若補料滅菌不徹底或管路滲漏，就有可能造成這些罐同時發生染菌現象。另外，采用培養基連續滅菌系統時，那些用連續滅菌進料的發

13、酵罐都出現染菌，可能是連消系統滅菌不徹底所造成的。 （3）個別發酵罐連續染菌和偶然染菌個別發酵罐連續染菌大多是由設備問題造成的，如閥門的滲漏或罐體腐蝕磨損，特別是冷卻管的不易覺察的穿孔等。設備的腐蝕磨損所引起的染菌會出現每批發酵的染菌時間向前推移的現象，即第二批的染菌時間比第一批提早，第三批又比第二批提早。至于個別發酵罐的偶然染菌其原因比較復雜，因為各種染菌途徑都可能引起。4，從染菌的時間來分析發酵早期染菌，一般認為除了種子帶菌外，還有培養液滅菌或設備滅菌不徹底所致，而中、后期染菌則與這些原因的關系較少，而與中間補料、設備滲漏以及操作不合理等有關。5，從染菌的類型來分析所染雜菌的類型也是判斷染

14、菌原因的重要依據之一。 一般認為，污染耐熱性芽抱桿菌多數是由于設備存在死角或培養液滅菌不徹底所致。污染球菌、酵母等可能是從蒸汽的冷凝水或空氣中帶來的。在檢查時如平板上出現的是淺綠色菌落(革蘭氏陰性桿菌)，由于這種菌主要生存在水中，所以發酵罐的冷卻管或夾套滲漏所引起的可能性較大。污染霉菌大多是滅菌不徹底或無菌操作不嚴格所致。綜上所述，引起染菌的原因很多。“世界上的事情是復雜的，是由各方面的因素決定的。”我們不能機械地認為某種染菌現象必然是從某一途徑引起的，應該把染菌的位置、時間和雜菌的類型等各種現象加以綜合分析，才能正確判斷從而采取相應的對策和措施。第四節發酵染菌的防止一、種子帶菌的原因及防止1

15、，帶菌的原因（1）無菌室的無菌條件不符合要求；（2）培養基滅菌不徹底；（3）操作不當。2，種子帶菌的防止種子帶雜菌是發酵前期染菌的原因之一。在每次接種后應留取少量的種子懸浮液進行平板、肉湯培養，借以說明是否是種子中帶雜菌。種子培養的設備和裝置有無菌室、滅菌鍋和搖瓶機等。（1）無菌室接種、移種等無菌操作需要在無菌室內進行。無菌室面積不宜過大，一般約46米2高約2.6米。為了減少外界空氣的侵入，無菌室要有13個套間(緩沖過道)(參照下圖)。無菌室內部的墻壁、天花板要涂白漆或采用磨光石子，要求無裂縫，墻角最好做成圓弧形，便于揩擦清洗以減少空氣中微生物的潛伏場所，室內布置應盡量簡單，最好能安裝空氣調節

16、裝置，通入無菌空氣并調節室內的溫濕度。無菌室的每個套間一般都用紫外線滅菌。通常用30瓦紫外線滅菌燈照射2030分鐘即可。紫外線殺菌的效率還與室內空氣的性質有關；空氣溫度高殺菌效率高，空氣中灰塵多殺調效率低，而相對濕度高則紫外線燈的使用壽命長。紫外線能穿過石英但不能透過玻璃。無菌室的立視圖配合使用的化學滅菌藥劑有：用作噴灑或揩擦的(以揩擦為主)有75%酒精、0.25%新潔而滅(季胺鹽)、0.61%漂白粉、0.5%石炭酸、0.5%過氧乙酸、1%煤酚皂(來蘇爾)、0.5%高錳酸鉀、300單位/毫升土霉素、50單位/毫升制霉菌素等；用作熏蒸的有甲醛(每立方米空間約用10毫升)或硫磺(每立方米空間約用2

17、3克)。要根據不同情況采用不同的滅菌劑。如檢查出無菌室中潛伏的微生物中細菌較多，用石炭酸、土霉素等滅菌較好；如無菌室中霉菌多可以采用制霉菌素；如有噬菌體則用甲醛、雙氧水或高錳酸鉀等較好。 無菌室內無菌度的要求是：把無菌培養皿平板打開蓋子在無菌室內放置30分鐘，根據一般工廠的經驗，長出的菌落在3個以下為好。 在種子的無菌條件不要求很高的情況下，可以不采用無菌室而直接用無菌箱進行操作，但無菌要求很高的情況下，即使在無菌室內還要用無菌箱操作。無菌室的利用次數要恰當，每次使用時間也不宜過長。用具要經蒸汽滅菌或用滅菌劑揩擦后才能帶入使用。（2）滅菌鍋 滅菌鍋是一種壓力容器，作為培養種子及小型試驗用具的滅

18、菌之用，有立式和臥式兩種。滅菌操作時需要注意排氣管是否暢通，因為滅菌鍋的排氣管較小，易被鐵銹或瓶子破碎后的培養基等所堵塞。如果排氣管不道，鍋內空氣排不出去形成氣團，蒸汽就不易滲入，從而使滅菌不徹底。用某種較耐熱的芽抱桿菌進行試驗證明：在排氣不通暢的情況下，以1公斤/厘米2的蒸汽壓力經30分鐘滅菌后進行檢查，發現某些部位的三角瓶中，滅菌前放入的芽抱桿菌沒有被殺死。如果不是采用蒸汽而是用鍋內燒水的辦法進行滅菌，那末排氣的時間更要長一些，不然水蒸汽來不及驅出空氣而使被滅菌的瓶中的冷空氣排不盡。 通入蒸汽后使瓶內培養基溫度達到121C所需的時間與瓶內培養基的體積有關，其試驗結果見下表。通入表壓為1公斤

19、厘米2的蒸汽時，三角瓶中培養基的體積與升溫時間的關系實際上，使用蒸汽的壓力一般大于1公斤/厘米2，所以上表的數據僅供對照參考，但根據上表的試驗結果可以說明培養基體積與升溫時間的關系。 （3）搖瓶機 搖瓶機(亦稱搖床)是培養好氣菌的小型試驗設備或作為種子擴大培養之用，常用的搖瓶機有往復式(圖7-2)和旋轉式(圖7-4)兩種。往復式搖瓶機的往復頻率一般在80140次分，沖程一般為614厘米，如頻率過快、沖程過大或瓶內液體裝料過多，在搖動時液體要濺到包瓶口的紗布上易引起染菌，特別是啟動時更易發生這種情況。旋轉式搖瓶機的偏心距一般在36厘米之間，旋轉次數為60300轉分。放在搖瓶機上培養瓶中發酵液所需

20、的氧是由室內空氣經瓶口包扎的紗布(一般是八層)或棉塞通入的，所以氧的傳遞與瓶口的大小，瓶口的幾何形狀和棉塞或紗布層的厚度和密度有關。在通常情況下，搖瓶的氧吸收系數(亞硫酸氧化值)Kd取決于搖瓶機的特性和三角瓶的裝料量，見表7-2。 往復式搖瓶機(圖7-2)是利用曲柄原理帶動搖床作往復運動，機身為鐵制或木制的長方形框子，有一層至三層托盤，托盤上開有圓孔備放培養瓶，孔中凸出一三角形橡皮，用以固定培養瓶并減少瓶的震動，傳動機構一般采用二級皮帶輪減速，調換調速皮帶輪可改變往復頻率。偏心輪上開有不同的偏心孔，以便調節偏心距。往復式搖瓶機的頻率和偏心距的大小對氧的吸收有明顯的影響。據有關文獻報導，當沖程為

21、10厘米、往復頻率為200次/分，Kd值可達2.41毫克分子氧/升，分，大氣壓；當沖程為5厘米、往復頻率240次/分時，Kd值可達1.25毫克分子氧/升，分，大氣壓。 根據支承裝置結構不同，往復式搖瓶機分為滾輪式和懸掛式兩種。 滾輪式搖瓶機是將搖床置于四個滾輪上，懸掛式搖瓶機(圖7-3)是用四條吊桿將搖床吊在機架上，結構較為簡單，托盤可裝至三層以上，能放510升甚至更大的瓶，動力消耗較少。但懸掛式搖瓶機如為多層時，每層的沖程不一樣，越是上層沖程越小。故使用多層懸掛式搖瓶機時應予注意。 旋轉式搖瓶機是利用旋轉的偏心軸使托盤擺動，托盤有一層或兩層，可用不銹鋼板、銅板、塑料板或木板制造。托盤由三根呈

22、等邊三角形分布的偏心軸支承，也有用滾動軸承作支承的。在三個偏心軸上裝有螺栓可調節上下，使托盤保持水平。此種搖瓶機結構比較復雜，加工安裝要求比往復式高，造價也較貴。其優點是氧的傳遞較好，功率消耗小，培養基不會濺到瓶口的紗布上。 有關文獻報導，采用旋轉式搖瓶機，對于300毫升或600毫升的三角瓶，當轉數在500轉/分和具有各種擋板條件下，與實裝培養液10升具有六葉渦輪攪拌器的實驗型發酵罐（通風率0.6米vvm；1000轉/分)的Kd值一樣。所以搖瓶機將成為放大發酵試驗過程中的一種更有效的工具。二、發酵設備、管件的滲漏與配置設備和管件的滲漏一般是指設備和管件由于腐蝕、內應力或其他原因形成微小漏孔所發

23、生的滲漏現象。這些漏孔很小，特別是不銹鋼材料形成的漏孔更小，有時肉眼不能直接覺察，需要通過一定的試漏方法才能發現。（一）發酵罐的滲漏 1，冷卻管的滲漏 由于發酵液具有一定的酸度和含有某些腐蝕性強的物質(如亞硫酸鹽、硫酸銨等)冷卻鋼管很易受到腐蝕。發酵液中含有固體物料時，固體物料因攪拌槳的攪動與冷卻管摩擦而引起管外壁磨損。管內冷卻介質一般為井水或自來水，因水的化學成分和流動時的沖擊以及加熱時蒸汽沖擊的影響，管內壁也會引起腐蝕及磨損。所以冷卻管是發酵罐中最容易滲漏的部件之一。 而最易穿孔的部分是冷卻列管的彎曲處，原因是彎曲處外壁減薄和加熱煨彎時使材料的性質有所改變所致。冷卻水的壓力通常大于罐壓，如

24、果有微孔，冷卻水就會進入發酵液而引起染菌。 檢查列管有否滲漏，在漏孔極其微小時是不易發現的。需要將管外壁的污垢鏟除后，將管子烘干，管內加水壓，才能發現滲漏的部位。管子與罐體的連接方式有兩種：法蘭聯接和焊接。法蘭雖然易于拆卸更換，但聯接處有墊片易滲漏，而焊接則無此種現象。為了及早發現漏孔予以排除，冷卻管要定期檢查作滲漏試驗。 試漏方法有兩種：氣壓試驗和水壓試驗。水壓試驗是用手動泵或試壓齒輪泵將水逐漸壓入冷卻管，泵到一定壓力時，觀察管子有否滲漏現象。氣壓法是先在發酵罐內放滿清水，用壓縮空氣通入管子，觀察水面有無氣泡產生以確定管子有否滲漏和滲漏的部位。氣壓法快速方便，但管子下部彎曲處積水不易排盡，有

25、漏孔時不產生氣泡就難以發現。采用不銹鋼制造的冷卻管，耐腐蝕情況比普通鋼管要好得多，產生漏孔的機會也比普通鋼管少。但如加工時不符合不銹鋼材料加工的技術要求(如熱處理，焊條牌號的選擇及焊接工藝等)，就會改變不銹鋼材的結晶組織，發生危害較嚴重的晶間腐蝕現象。 2，罐體的穿孔 浸沒在液體中的罐體部分都有可能發生腐蝕穿孔，特別是罐底，由于管口向下的空氣管噴出的壓縮空氣的沖擊力以及發酵液中的固體物料在被攪動時對罐底發生摩擦，罐底極易磨損引起滲漏，這種磨損形式是鋼板產生麻點般的斑痕，稱為麻蝕。每年大修時需檢查鋼板減簿的程度。有夾套的發酵罐可在夾套內用水壓或氣壓的試驗方法檢查罐壁有無滲漏。 有保溫層的發酵罐，

26、如果水經常滲入保溫層并積聚在里面，罐外壁就產生不均勻的腐蝕現象，所以當保溫層有裂縫和損壞時，應及時修補。 （二）管件的滲漏 與發酵罐相連接的管路很多，有空氣、蒸汽、水、物料、排氣、排污等管路，管路多，相應的管件和閥門也多。管道的連接方式、按裝方法以及選用的閥門形式對防止污染有很大的關系。所以，與發酵有關的管路不能同一般化工廠的化工管路完全一樣，而有其特殊的要求。 1，閥 據統計，因閥的滲漏引起的染菌占染菌率的比例很大，值得引起重視。與發酵罐直接連通的管道更應選用密封性較高的閥門。目前使用的大小閥門大多采用截止閥和橡膠隔膜閥。 （1）截止閥(圖7-6) 閥體為橫放的S形，閥座與閥心的接觸面小，污

27、物不易附在上面，但構造比較復雜，流體阻力較大。由于截止閥能很方便地調節流量，小型發酵罐上大多采用這種閥門。平面形緊密面的墊料采用橡膠或聚四氟乙烯，關閉后墊料與閥座緊緊地吻合，達到不漏的目的。閥心墊料需定期檢查，損壞后立即調換。截止閥在使用中經常發生以下兩個問題：閥心軋壞。物料中的硬質物或焊接施工后的焊渣以及螺釘零件等被帶到閥內，當關閉時，閥心與閥座被上述堅硬物軋住，能將緊密面軋成凹凸不平的痕跡，就關不嚴密。填料的滲漏。操作時用扳手過分關緊，會使閥桿彎曲，彎曲后的閥桿不僅啟動費力，并且使填料部分不緊密而引起滲漏，操作中需要注意。閥門在使用一定時間后，閥桿磨損或填料損壞也會引起滲漏，就需要將填料壓

28、蓋適當擰緊或更換填料。 （2）隔膜閥 隔膜閥的結構見圖7-6。閥體內裝有橡皮隔膜，用螺釘與閥芯連接，當閥桿作上下運動時就帶動隔膜上升或下降。隔膜閥的制造要求不高，關鍵在于膜的性能，如采用橡皮隔膜閥，在一般情況下，對橡膠隔膜的要求是耐壓4公斤/厘米2以上，耐溫160以上，在壓緊和放松時不變形。隔膜閥有以下優點： 1)嚴密不漏。2)無填料。3)閥結構為流線型，流量大，阻力小，無死角，無堆積物，在關閉時不會使緊密面軋壞。4)檢修方便。但須定期檢查隔膜有否老化及脫落。 2，管路的連接 管子的連接有螺紋連接、法蘭連接和焊接三種。(1)螺紋連接螺紋連接需在管端鉸出管螺紋，安裝時在螺紋上涂以白漆并加麻絲(也

29、有用聚四氟乙烯薄膜)作為填料，如密封要求高的可用石墨粉加少許機油作為填料，或用氧化鉛甘油膠合劑更好。螺紋連接簡單，但裝拆較麻煩，為了便于裝拆，要在管路上適當位置安裝活接頭(亦稱“由寧”)，接頭平面用石棉橡膠板或橡皮等作墊圈。由于管路受冷熱和震動的影響，活接頭的接口易松動，使密封面不能嚴密而造成滲漏。如在接種輸液時，因液體快速流動造成局部真空，在滲漏處將外界空氣吸入、空氣中的菌就被帶入發酵罐中而造成危害。所以，重要的管路連接大多采用法蘭連接。 （2）法蘭連接法蘭連接密封可靠，壓力、溫度和管徑的適用范圍大，但費用較高。 （3）焊接焊接的方法比其他方法簡便，而且密封可靠。所以空氣滅菌系統、培養液滅菌

30、系統和其他物料管路以焊接連接為好。但需經常拆卸的管路則不宜用焊接連接。 管路、管件的試漏一般在管路中通入壓縮空氣并在焊縫和連接處涂以肥皂水，如有肥皂泡發生，則表示此處有泄漏，需重新焊接或安裝。（三）管路的配置 1，排氣管與下水管發酵廠中若干發酵罐的排氣管路大多匯集在一條總的管路上，以節約管材，下水管亦然。但在使用中有相互串通，相互干擾的弊病，一只罐染菌往往會影響其他罐。排氣管路的串通連接尤其不利于污染的防止。故對于排氣和下水管路要考慮發酵的特點進行配置，對于容易染菌的場合還是以每臺發酵罐具有獨立的排氣、下水管路為宜。倘若使用一根總的排氣管時，必須選擇較大直徑的管子，保證排氣下水通暢不致倒回到發

31、酵罐內。 2，發酵罐的管路圖7-7表示發酵罐(帶空氣分過濾器)的水、蒸汽和物料管路的配置。如有自控和測量儀表，那末還應包括這些儀表所需的有關管路(圖中末包括)。由于罐體和有關管路均需用蒸汽進行滅菌，所以要保證蒸汽能夠達到所有需要滅菌的地區，對于某些蒸汽可能達不到的死角(如閥)要裝設與大氣相通的旁路(圖中的小閥門)。在滅菌操作時，將旁路閥門打開，使蒸汽自由通過。接種、取樣和加油等管路要配置單獨的滅菌系統，使能在發酵罐滅菌后或在發酵過程中單獨進行滅菌。（四）發酵罐與管件的死角所謂死角是指滅菌時因某些原因使滅菌溫度達不到或不易達到的局部地區。發酵罐及其管路如有死角存在，則死角內潛伏的雜菌不易殺死，會

32、造成連續染菌，影響生產的正常進行。現將經常出現死角的場合及形成死角的幾種原因介紹如下：1，法蘭連接的死角如果對染菌的概念了解不夠，按照一般化工廠管路的常規加工方法來焊接和安裝管道法蘭就會造成死角。發酵工廠的有關管路要保持光滑、通暢、密封性好，以避免和減少管道染菌的機會。例如法蘭與管子焊接時受熱不勻使法蘭翹曲密封面發生凹凸不平現象就會造成死角(圖7-8c)。墊片的內圓比法蘭內徑大或比較小以及安裝時沒有對準中心也會造成死角(圖7-8a、b)。2，渣滓在罐底與用環式空氣分布管所形成的死角 培養基中如果含有鈣鹽類及固形物，在發酵罐的攪拌功率較小和采用環式空氣分布管的情況下，由于在滅菌時培養基得不到強有

33、力的翻動，罐底會形成一層12毫米甚至更厚的膜層(圖7-9)。這種膜層具有一定程度的絕熱作用，所以膜層下潛伏的耐熱菌不易被殺死。對這種情況的發酵罐必須定期鏟除罐底積垢。大的發酵罐，為了減少攪拌軸的擺動，罐底裝有底軸承，軸承支架處也容易堆積菌體。如果在底軸承下增設一個小型攪拌槳就可以適當改善罐底積垢的情況(圖7-10)。環式空氣分布器在整個環管中空氣的速度并不一致，靠近空氣進口處流速最大，遠離進口處的流速減小，當發酵液進入環管內，菌體和固形物就會逐漸堆積在遠離進口處的部分形成死角，嚴重時甚至會堵塞噴孔(圖7-11)。 發酵罐中除了上述容易造成死角的地區外，其他還有一些容易造成死角的地區，如擋板(或

34、冷卻列管)與罐身固定的支撐板周圍和不能在滅菌時排氣的百腸管，溫度計接頭等，對于這些地區每次放罐后的清洗工作應注意，經常檢查。仔細清洗才能避免因死角而產生的污染事故。3，不銹鋼襯里的死角 某些有機酸的發酵對碳素鋼有腐蝕時，小型發酵罐通常采用不銹鋼制造。對于大型發酵罐，為了節約不銹鋼材料起見，一般都采用不銹鋼襯里的方法，即在碳鋼制造的殼體內加襯一層薄的不銹鋼板(厚約13毫米)。如果不銹鋼襯里加工焊接不善，在鋼板和焊縫處有裂縫，或在操作時不注意，使不銹鋼皮鼓起后產生裂縫，發酵液就會通過裂縫進入襯里和鋼板之間，窩藏在里面形成死角(圖712)。不銹鋼皮怎樣會鼓起的呢？因為作為襯里的不銹鋼皮較薄，在培養液

35、分批滅菌或空罐滅菌時，發酵罐經加熱后再行冷卻，如果此時不及時通入無菌空氣保持一定壓力，那末會因蒸汽的突然冷凝體積減小而形成真空將襯里吸出，嚴重者造成破裂。所以對于不銹鋼襯里設備加工時應該盡可能增加襯里的剛度，其辦法是每隔一定距離用點焊增加襯里與鋼制殼體的連接強度，減少鼓起的可能性。操作時要注意避免罐內發生真空現象。發生這種事故后，如襯里鋼板尚未破裂可用罐內加水壓的方法將其恢復原狀(水的壓力不應超過設備的允許使用壓力)，應盡可能避免錘擊，用錘擊的方法使鋼板受力不勻易造成破損。襯里與外殼之間的夾層中可用水壓或氣壓方法檢查其是否滲漏。 采用復合鋼板(將兩種不同材質的鋼板軋合為一體的鋼板)制造發酵罐，

36、因為兩層鋼板緊密結合在一起，中間沒有空隙，所以不會產生上述問題，是一種理想的材料。4，接種管路的死角 接種一般采用以下兩種方法： (1)壓差接種法。存種子的血清瓶上裝有橡皮管，在火封下與罐的接種口相連接，利用兩者的壓力差使種子進入罐內，要求瓶與橡皮管的連接不漏，橡皮管與接種口的大小一致。 (2)微孔接種法。利用注射器在罐的接種口橡皮膜上注入罐內進行接種，在操作時要注意防止注射器針孔堵塞。采用種子罐時是利用壓力差將種子罐中培養好的種子輸入發酵罐內，種子罐與發酵罐的一段連接管路的滅菌是與發酵罐的滅菌同時進行的。如圖7-13a所示有一小段管路存在蒸汽不流通的死角，所以應在閥2的半截上裝設旁通，焊上一

37、個小的放氣閥，如圖7-13b所示，此段管路即可得到蒸汽的充分滅菌。 5，排氣管的死角 罐頂排氣管彎頭處如有堆積物，其中窩藏的雜菌不容易徹底消滅，而當發酵時受攪拌的震動和排氣的沖擊就會一點點地剝落下來造成污染。另外排氣管的直徑太大，滅菌時蒸汽流速小也會使管中部分耐熱菌不能全部殺死。有的單位曾作過試驗，將排氣管做成每節可拆卸的，滅菌后將各節拆下分別檢查就發現某些末被殺死的耐熱菌。所以排氣管要與罐的尺寸有一定比例，不宜過大或過小。6，不合理補料管配置造成的死角不合理的補料管配置 合理的補料管配置7，壓力表安裝不合理形成的死角A：不合理；B：合理三、空氣過濾器 工業用的空氣除菌系統中的空氣過濾器一般都

38、比較龐大，如果其中的纖維鋪設不勻，密的部分阻力大，松的部分阻力小，就會使較多的空氣沿著阻力小的部分流出，從而形成短路。走短路的那部分空氣沒有經過充分過濾而帶菌，進入發酵罐將使發酵染菌。纖維層裝得太松對過濾不利，太緊同樣也會影響過濾效率。同時，在過濾介質用蒸汽滅菌時，太緊則蒸汽穿透力差，穿透力差滅菌效果也差。所以用過分壓實纖維層的辦法試圖達到增加過濾效率的目的，實際上是適得其反。對于棉花過濾器最合適的充填密度是160180公斤米3；玻璃纖維是130180公斤米3左右。在鋪纖維時分層均勻鋪設是必要的。 過濾器器壁腐蝕形成氧化鐵層，氧化鐵是一種多孔物質，空氣會在其中穿過而得不到過濾，因而也會使空氣中

39、帶茵并造成污染。 采用活性炭棉花作為過濾介質的空氣過濾器，活性炭受到氣流的沖擊互相碰撞、摩擦而破碎并逐漸灰化，使活性炭的體積減小空間增大，上下兩端的棉花受空氣的頂撞力而逐漸改變位置(見圖7-14)。之后，灰化的活性炭隨氣流逸出，整個過濾介質的體積減小使過濾層傾斜甚至發生翻身的現象，致使大量未經過濾的空氣進入發酵罐內造成嚴重的染菌事故。 在用蒸汽滅菌時，檢查排出蒸汽的情況可以判斷過濾層是否有問題。排出蒸汽均勻并呈青色有力表示情況良好，排出蒸汽呈霧狀無力表明壓得太緊，而當排出蒸汽斷續不均勻以及進出口兩測的壓力降過小時則就有可能是過濾層有位移現象，發現不正常的情況應立即予以糾正。不論采用何種過濾介質

40、，必須保持其干燥，油水分離的清凈與否是保證過濾效果和延長使用壽命的關鍵因素。要根據發酵的特點和要求選用合理的空氣流程并選用高效的氣液分離設備(如氣液過濾網)。采用吸濕的辦法不是好辦法，因為吸濕材料使用一定時間后要進行脫濕，增加操作管理費用，而當空氣中濕度增高時就難以保證達到使空氣干燥的要求。 大多數產品在整個發酵期間需要改變空氣流量，但油水分離設備、過濾器的過濾面積和長度是根據空氣流速來設計的，空氣流速的改變就會影響油水分離效果和過濾效率，所以設計時要充分注意這種情況，掌握空氣流量改變的范圍，選擇合適的空氣流速。生產時各罐的發酵時間要盡量叉開，使空氣流量均勻。 過濾器滅菌用的蒸汽閥的微小滲漏會

41、使蒸汽管路中的冷凝水抽吸到過濾器內使過濾介質受潮，影響過濾效果，所以最好裝設雙重閥以防滲漏。發酵罐在滅菌和發酵時，如操作不當使罐壓高于過濾器中空氣的壓力，就會將冷凝水或發酵液倒灌至過濾器內。如為冷凝水將使介質受潮，如為發酵液則過濾介質被浸透結成硬塊使過濾器失效。當突然停電時，空壓機停止運轉也會發生倒灌的情況。 超細玻璃纖維紙的周圍密封要可靠，空氣閥和蒸汽閥要緩開緩閉，避免因流速突然升高將過濾紙擊穿。空氣系統所有的設備要定時打開排液閥排液，避免設備內積液太多而帶入空氣中去。進年大部分通風發酵工程均采用膜過濾器取代傳統的棉花過濾器，上述問題已得到很好的解決。四、滅菌操作中的有關問題1，蒸汽和滅菌操

42、作罐壓1公升/厘米2，料溫120并維持一定時間是一般實罐滅菌(即培養基的分批滅菌)的操作規范。根據操作經驗，能否達到徹底滅菌的目的在于罐內壓力能否控制得與應該達到的溫度相對應，例如罐壓已達到1公斤/厘米2而料溫卻并未達到120，則某些耐熱的細菌芽孢就難以完全殺死。產生罐壓和料溫不相對應的情況是由于操作不合理所致，例如在滅菌開始時沒有將罐內冷空氣排除干凈，蒸汽中摻入了冷空氣使蒸汽的分壓降低，蒸汽壓力實際上沒有達到1公斤/厘米2因而料溫也就達不到120。 為了加快加熱時間，凡能進蒸汽的管路在滅菌時都可同時進汽，但各管路的阻力不同，大量蒸汽從阻力小的進汽管中沖入罐內，這是一種蒸汽短路現象，使物料受熱

43、不勻，部分培養液過熱而部分培養液則可能滅菌不透，尤其是罐底的空氣分布管是主要的進汽口，但由于液柱壓力較大，阻力就比其他進口大，所以在滅菌操作時應將空氣分布管的進口閥門開得比其他進氣口的閥門大一些，以保證有足夠的蒸汽從空氣分布管進入，促使培養液激烈翻動起攪拌混和作用。 滅菌蒸汽要求采用飽和蒸汽，冷凝水越少越好，冷凝水多，熱量的穿透力就差，在冷凝水較多或蒸汽管道較長的情況下，蒸汽進車間后的總管上要裝設汽水分離裝置將冷凝水分離后再使用。總之，滅菌時蒸汽壓力要求平穩，在壓力變動較大時，操作人員需靈活掌握加以控制。2，泡沫問題 培養基中含有較多量的黃豆餅粉、花生粉或蛋白胨等成分時，在滅菌時這種培養基就容

44、易產生泡沫，發生泡沫的溫度約為90左右。泡沫嚴重時會上升到罐頂甚至逃液，此時操作就比較困難。實踐證明：滅菌時泡沫嚴重的，就不易滅透。所以在發生泡沫時應加以清除(加消泡劑和在操作上予以控制)。 發生泡沫的培養基滅菌不透的原因可能是由于某些耐熱細菌潛伏在泡沫里，泡沫中的空氣和泡沫的薄膜有隔熱作用，熱量不易穿透進去殺死其中潛伏的菌，一旦泡沫破裂，這些菌就被釋出造成污染。3，其他操作問題實罐滅菌時，當經過加熱和維持時間后開始冷卻，此時可能因蒸汽冷凝而使罐壓突然降低甚至會形成真空，所以此時必須將無菌空氣通入罐內保持一定壓力，并注意壓力變化，隨時進行調節。 對于中小型發酵罐，一般經空罐滅菌(1.5公斤/厘米2，15分鐘)后再將培養基放入罐內進行實罐滅菌。有些工廠為了節約蒸汽，直接進行實罐滅菌而不進行空罐滅菌，他們只有在檢修后或在節日停工后以及春夏季節發酵罐空置了24小時以上時才進行空罐滅菌。這種方法如果操作上注意是完全可行的，也是一種節約燃料的有效措施。 大型發酵罐大多采用連續滅菌，這時空罐需先行滅菌。但也有在發酵完畢后，將空罐保壓不滅菌就進連消好的培養基，這要根