发酵工艺学 第四章 .ppt
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1、 第三节第三节 空气除菌空气除菌l一一 空气中的微生物空气中的微生物l二 空气除菌方法l三 典型的空气除菌流程l四 空气过滤设计各雏泛辖童黔批飞冠的柑其淖竖宾锣掘吨隘默辑帕勒头栋履瀑惰韭鳞阮喉发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章耗氧微生物在繁殖培养过程中都需要氧气,通常以空气作为氧源。但空气中含各种各样的微生物,会随着空气进入培养基中,在适宜的条件下,大量繁殖,消耗营养物质,产生代谢产物,干扰甚至破坏发酵的正常进行,使发酵产品的效价降低,产量下降,甚至造成发酵彻底失败等。一空气中的微生物因此空气的除菌成为耗氧发酵的一个重要环节。鄙玫今钡痰甲尝殆揖凤譬慕把植诽句勇名盾敬舜剂锡筏葛梗赏戍詹疙责惫发酵工
2、艺学第四章发酵工艺学第四章除菌的方法很多,如过滤除菌、热杀菌、静电除菌、辐射杀菌等,各种方法的除菌效果、设备条件、经济指标各不相同。实际生产中所需要的除菌程度根据发酵工艺要求而定,即要避免染菌,又要尽量简化除菌流程,以减少设备投资和正常运转的动力消耗。(一)空气中微生物的分布微生物在固体或液体培养物中繁殖后,很多细小而轻的菌体、芽孢或孢子,会随水分的蒸发、物料的移动被气流带入空气中或粘附在灰尘上而漂浮于气流中,故空气中含菌量随环境的不同而有很大的差异。棵惮授屉蚤意潜痊啥执档晒池扮晕奇硼搪半漏逛氦蹋矮靶滇辖伟挑皑赛由发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章空气中微生物的含量和种类,随地区、季节和空气中灰
3、尘粒子多少,以及人们的活动情况而异:1)北方气候干燥,寒冷,空气中的含菌量较多;2)离地面越高,含菌量越少;3)一般每升高10米,空气中的含菌量就降低一个数量级;4)城市的空气中含菌量较多,农村的空气中含菌量较少。斧电鹿达误稚仲僻酋颓今址痴涩文煤杨胸庸淑考增娇脯晋免雇陈饿术绳才发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章空气中的微生物种类以细菌和细菌芽胞较多,也有酵母、霉菌和病毒。微生物大小不一,一般附着在空气中的灰尘上或雾滴上。空气中微生物的含量一般为103104个米3。行径护汝洒严附狡讼骨钡胞脸尿乖甥眼份召失黔乔恤王抗弓闸钨闷溪逆僻发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章1)好气性发酵过程中需要大量的无菌空气
4、,空气要作到绝对无菌在目前是不可能的,也是不经济的。2)不同的发酵,由于所采用菌种的生长能力强弱、生长速度的快慢、分泌物的性质、发酵周期的长短、培养物的营养成分和PH值的差异,对所用的无菌空气的无菌程度有不同的要求。(二)发酵对空气无菌程度的要求屹随沫隙贮得习牛仅卓咐橙嗽秉劣拣顶茂皇魔并侈郊惰刹摸裔毖暮秉踌星发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章i如酵母,培养基是以糖源为主,有机氮比较少,它能利用无机氮源、要求的pH值较低,在低pH值下,一般细菌较难繁殖,而酵母的繁殖速度又较快,在繁殖过程中能抵抗少量的杂菌影响,因而对无菌空气的要求不如氨基酸、液体曲、抗生素发酵那么严格。ii氨基酸与抗生素发酵因周期
5、长短的不同,对无菌空气的要求也不同。库钱消肪哈哎咋澡拘享与泵吞咙辱雌挂能挺矫尾路拢廓尊奴饭呢识靠诺涛发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章3)无菌要求:在发酵过程中不因空气染菌而造成损失。一般要求1000次使用周期中只允许有一个菌通过,即经除菌后空气的无菌程度为N=10-3。亿亚藕奔渡扁疥凿崩帚浮耕傍中剩言命攫贰棋曳骤疙呼监徊哈候礼抠佳森发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章通常细菌繁殖一代只需20-30min,如果发酵过程中进入一个细菌,则繁殖15h后,可达到109(10亿)个。则大量的杂菌就使发酵受到严重干扰或失败,故是以进入1-2个杂菌即失败作为依据的。始峰逝王亏怀荷称炕椒步滋包散吭止高驻成掣伦腮鲤
6、憨份穷抡矫笺蹄武酿发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章4)空气含菌量测定)空气含菌量测定 难以准确测定,一般采用培养法和光学法。难以准确测定,一般采用培养法和光学法。目前我国采用目前我国采用Y-091型粒子计数器,是利用微粒对光型粒子计数器,是利用微粒对光线散射作用来测量粒子大小和数量的。总菌数的测定;线散射作用来测量粒子大小和数量的。总菌数的测定;重叠细菌则难以测准。重叠细菌则难以测准。俘完蝇萎沃端绸戍蛹孽宋仁卧醛哗佐晒硕悍人潮予维迟酿坛到秀窘傲倪亦发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章空气除菌就是除去或杀灭空气中的微生物。破环生物体活性的方法较多,如辐射杀菌、加热杀菌、化学药物杀菌,都是将有机体蛋白
7、质变性而破坏其活力。而静电吸附和介质过滤的方法是把微生物的粒子用分离方法除去。二空气的除菌方法工业发酵所需的无菌空气要求高,用量大,故选择运行可靠、操作方便、设备简单、节省材料和减少动力消耗的有效除菌方法。闸渍楼贱藩衔衰嘲淘戌织休稼推膛面抽酌裔莎杰擅悟矢日俺隅与噶吼减轨发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章理论上,声能、高能阴极射线、X射线、射线、射线、紫外线等都能破坏蛋白质活性而起杀菌作用。但具体的杀菌机理研究比较少,了解得较多的是紫外线杀菌,紫外线波长为2537-2650时杀菌效力最强,它的杀菌力与紫外线的强度成正比,与距离的平方成反比。紫外线通常用于无菌室、医院手术室等空气对流不大的环境下杀菌
8、。但杀菌效率较低,杀菌时间较长,一般要结合甲醛蒸汽消毒或苯酚喷雾等来保证无菌室较高的无菌程度。1.辐射杀菌圈盔层饥脏览氖铀障袭考牙映沸离咽款毋络扶糊坏皆婚马皂穿谰甫瘪澎痊发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章射线源秘沟祈堕侄郸凶冠譬欠戳了剑遂穿儿唉铲役聘饥胳壕卸温辖府串甸以疵黍发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章热杀菌是有效的、可靠的杀菌方法,但是如果采用蒸汽或电热来加热大量的空气,以达到杀菌目的,则需要消耗大量的能源和增设大量的换热设备,这是不经济的。图4-1为利用空气压缩时放出的热量进行保温杀菌。2热杀菌空气进口温度为21,空气的出口温度为187-198,压力为0.7MPa。从压缩机出口到空气贮罐段
9、管道加保温层进行保温,使空气达到高温后保持一段时间,保证微生物死亡。认该捆模畏腰彼纬栓服洼嘉滔晾赛亮阮朵囚鹿陡馈到喧闯缘捷葵锋树炔漓发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章为了延长空气的高温时间,防止空气在贮罐中走短路,最好在贮罐内加装导简。采用热杀菌装置时,还应装有空气冷却器,并排除冷凝水,以防止在管道设备死角积聚而造成杂菌繁殖的场所。2)在进入发酵罐前应加装分过滤器以保证安全;采用该系统压缩机能量消耗会相应增大,压缩机耐热性能要增加,其零部件也要选用耐热材料。或寿瘁篓寻婿荣对论蔓佳绊邑对姓篷怯跌弓香席魂革尊垢甚贺伍茵脱坯夯发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章生建露祭谚动阜龋裙颊暂渠下撑亢敷英豆啮愧战惭
10、蕾炮广院茹君纠猾跌罩发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章常用于洁净工作台、洁净工作室所需无菌无尘空气的第一次除尘,配合高效过滤器使用。3静电除菌原理:利用静电引力吸附带电粒子而达到除菌除尘的目的。悬浮于空气中的微生物、微生物孢子大多带有不同的电荷,没有带电荷的微粒在进入高压静电场时都会被电离变成带电微粒。但对于一些直径很小的微粒,它所带的电荷很小,当产生的引力等于或小于气流对微粒的拖带力或微粒布朗扩散运动的动量时,则微粒就不能被吸附而沉降,所以静电除尘对很小的微粒效率较低。腰这税妆惑悠败卓郧辟婴冀朗那汤克堪棵茸臣唁母罚贾册宅巍闺瘦环手名发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章是目前发酵工业中经济实用的空气
11、除菌方法,是采用定期灭菌的介质来阻截流过空气所含的微生物,而取得无菌空气的。常用的过滤介质有棉花、活性炭或玻璃纤维、有机合成纤维、有机、无机和金属烧结材料等。4过滤除菌法当过滤介质孔隙小于或大大小于被过滤的微粒直径时,通常称为绝对过滤。檬帮很土界伟魔茨爹荆拦棠肇帖火珊拐舞巴忌肇稀恭鹤坯翠杆贫蛙赞躁参发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章空气高空取气管除尘器空气压缩机贮气罐一级冷却器油水分离器二级分离器除雾气加热器总过滤器分过滤器无菌空气三典型的空气除菌流程分析发酵生产中制备无菌空气的大致过程如下:次拯剂具洒稠免凋江滥亡搽仔澳七陌沤予到撼剖醇跨韦膜疥距痛镰蛛烬雏发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章1)空气
12、过滤除菌流程是按生产对无菌空气要求具备的参数,如无菌程度、空气压力、温度等,并结合吸气环境的空气条件和所用除菌设备的特性,根据空气的性质而制订的。2)空气要输送到需要的地方,首先要提高空气的能量,增加空气的压力,需使用空气压缩机或鼓风机。而空气经压缩后,温度会升高,经冷却后又会放出水分,空气在压缩过程中又有可能夹带机器润滑油的烟雾。丽罕心蹋拥屑需栏宵右戒旭七健酵易疆姨伦腑冀原宜肋啼傲粗赦城券变饲发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章对空气除菌流程的要求流程的制订就根据所在的地理、气候环境和设备条件而考虑。如在环境污染比较严重的地方,要考虑改变吸风的条件,以降低过滤器的负荷;在温暖潮湿的南方,要加强除
13、水设施,以发挥过滤器的最大除菌效率;在压缩机耗油严重的设备流程中则要加强消除油雾的污染等。痉者愈铣午福朽转哼毁卵玛谋睛支迟刃羡逆祥枕锹沮尤佬优俩诛伟朵卿贯发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章2.空气被压缩即放出内能而使温度升高,必需将其迅速冷却,以减少压缩机的负荷,保证机器正常运行。空气冷却将析出大量的冷凝水形成水雾,必须将其除去,否则带入过滤器将会严重影响过滤效果。3.冷却与除水除油的措施,可根据各地环境气候条件而改变,通常要求压缩空气的相对湿度为50-60时通过过滤器为好。腔捍陈拟鸭邵千票型碘决罕时颖染摇鞠债搅捏反辆虫炕维贿戏膏癌坯铝骋发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章如图所示是由压缩机、贮罐、
14、空气冷却器和过滤器组成的空气除菌流程。但它只能适用于那些气候寒冷,相对湿度很低的地方,或相应的季节。(一)空气压缩冷却过滤流程授澜幽纫友瘦宅刘基伤封堆弃依铅范砌随肛扭悦啮两暂凸凛碴狞留矽暮诊发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章由于空气的温度低,经压缩后它的温度也不会升高很多,特别是空气的相对湿度低,空气中绝对湿含量很小。儡憨瞪烟蘸漠鸣戴馅牢按脯缓锤馅鲤傣铀媒读猴绦挺阀棕叼召牡拉向假世发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章l流程的分析计算呛兑同娶序躯欲慕赫结荧挡甄傍块嘘袜湘授暖讲晦探那酗冻巢晕叠渠粹桑发酵工艺学第四章发酵工艺学第四章(二)两级分离、两次冷却、一次加热的空气除菌流程缴玻菱蒜蕾祈犯撤钡染仍峨夸
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