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發(fā)酵過程防雜菌污染策略 已有2人參與
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微生物發(fā)酵在醫(yī)藥、食品、農(nóng)業(yè)、化學(xué)等多個行業(yè)都有應(yīng)用，發(fā)酵產(chǎn)品多種多樣。在實踐生產(chǎn)中，由于工藝設(shè)計不合理、設(shè)備缺陷、人員失誤等原因，往往會造成發(fā)酵污染。雜菌的生長會消耗培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)，而且其代謝產(chǎn)物還可能會干擾生產(chǎn)菌的生長及代謝，甚至分解產(chǎn)物，造成嚴(yán)重產(chǎn)率下降，對后續(xù)分離、提取和精制等工序也有影響。 不同菌種、不同時間染菌，對最后的發(fā)酵產(chǎn)率會產(chǎn)生不同程度的影響。如酵母的最適生長溫度在20~30℃，適宜ph范圍較低，這個條件下一般細(xì)菌較難繁殖，而酵母的繁殖速度快，雜菌對酵母菌發(fā)酵的影響就較小，因此酵母發(fā)酵對環(huán)境無菌程度的要求不如氨基酸、抗生素發(fā)酵那么嚴(yán)格。發(fā)酵染菌原因多種多樣，如空氣帶菌、設(shè)備或管道有死角、培養(yǎng)基滅菌不徹底、種子帶菌等。 發(fā)酵防污染策略 一、培養(yǎng)基滅菌 1、滅菌前，需攪拌混勻培養(yǎng)基。有些培養(yǎng)基如淀粉、玉米粉，混合不均勻，易結(jié)成團塊，滅菌時團塊內(nèi)部達不到滅菌溫度，導(dǎo)致培養(yǎng)基滅菌不徹底。 2、滅菌前，罐內(nèi)空氣需要排盡。若罐內(nèi)空氣未排盡，即使壓強升至0.1mpa，但因不是純蒸汽，溫度沒有達到121℃，滅菌效果差。 二、空氣凈化除菌 空氣中存在細(xì)菌、真菌和病毒，它們一旦隨空氣進入培養(yǎng)液，在適宜條件下會大量繁殖，干擾甚至破壞預(yù)定發(fā)酵的正常進行，造成發(fā)酵徹底失敗等嚴(yán)重事故。并且一旦空氣系統(tǒng)出現(xiàn)問題，那造成的污染范圍通常很廣，影響非常大。 1、“無菌空氣”是指通過除菌處理使空氣中含菌量降低到零或極低，從而使污染的可能性降至極小。不同環(huán)境中微生物含量不同，選擇良好的取風(fēng)口能減少微生物含量。 取風(fēng)位置選擇上風(fēng)口，空氣質(zhì)量相對較好。 提高采風(fēng)口的高度，高空比地平面的空氣含菌量少 擴大采風(fēng)口與排氣口的距離，增大理論靜態(tài)空間，減少空氣循環(huán)的次數(shù)。 2、在空氣進入空氣壓縮機之前，可先進行粗過濾，捕集較大的灰塵顆粒，防止壓縮機受損，同時減輕總過濾器的負(fù)荷。粗過濾器的過濾效果要高，阻力要小，否則會增加空氣壓縮機的吸入負(fù)荷和降低空氣壓縮機的排氣量。常用的粗過濾器有：布袋過濾、填料式過濾、油浴洗滌和水霧除塵等。 3、將空氣輸送到需要的地方，首先要使用空氣壓縮機或鼓風(fēng)機提高空氣的能量即增加空氣的壓力�？諝饨�(jīng)壓縮后，溫度會升高，經(jīng)冷卻后會產(chǎn)生冷凝水，同時空氣在壓縮過程中還可能夾帶機器潤滑油霧，因此空氣經(jīng)壓縮后還需要進行一系列的冷卻與除水除油措施。當(dāng)然，不同的發(fā)酵生產(chǎn)對空氣壓力、溫度和濕度等要求不同，所用除菌設(shè)備和流程的選擇也相應(yīng)不同。 4、最后，通入發(fā)酵罐內(nèi)的空氣需要經(jīng)過空氣精過濾器，過濾微生物。常見的微生物粒子大小在0.5~2um，保興賽斯可提供多級過濾，過濾器精濾芯精度為0.01um，能有效過濾微生物。過濾器本身必須經(jīng)嚴(yán)格滅菌后才能發(fā)揮作用，注意滅菌后需將濾芯徹底吹干，否則可能造成微生物過濾失效。保興賽斯過濾器可單獨自動滅菌，自動空氣吹干，單獨保壓，減少滅菌次數(shù)，延長使用壽命。 三、檢測發(fā)酵過程 1、發(fā)酵染菌時，溶氧、排氣co2、ph值、發(fā)酵液顏色等會發(fā)生異常變化，密切監(jiān)測發(fā)酵數(shù)據(jù)，可對發(fā)酵是否染菌作出大致判斷。 2、液體生物發(fā)酵中，不管是通氣還是厭氧發(fā)酵均有不同程度的泡沫產(chǎn)生。如控制不好，會降低裝料系數(shù)，嚴(yán)重時泡沫從排氣口溢出，不僅引起原料流失，還增加染菌機會。保興賽斯設(shè)備最上層配有消泡槳葉，能一定程度地打碎泡沫，但若泡沫過多，消泡槳的作用有限，還需要合理地使用消泡劑消泡。 四、設(shè)備、管道的清洗與滅菌 1、生產(chǎn)原料、產(chǎn)品、冷卻介質(zhì)及微生物與設(shè)備、管道接觸，有些會沉積于罐壁，若不及時清洗，會形成難以除去的各種污垢。甚至生產(chǎn)原料或產(chǎn)品中的腐蝕性物質(zhì)會對設(shè)備和管道產(chǎn)生腐蝕作用，形成“銹垢”。嚴(yán)重的污垢沉積會使生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)效率降低，且水垢、銹垢、生物垢的傳熱性能遠(yuǎn)低于金屬，會造成能源浪費。 此外，設(shè)備和管道外表面如意外附有富含營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基，不及時清除，雜菌會在此迅速生長繁殖，增大接種、補料過程的風(fēng)險。因此，有必要對設(shè)備和管道進行定期、及時地清洗，維持設(shè)備正常運行，既減少生產(chǎn)中的染菌概率，也減少能耗。 2、在對設(shè)備和管道進行設(shè)計時，需考慮管道排污是否順暢，設(shè)備及管道滅菌有無死角等問題。保興賽斯發(fā)酵罐設(shè)計的排污、排廢水平管道出口端坡度不小于1%，管道不積液。 為減少死角，盡可能采用焊接并把焊縫打磨光滑。且設(shè)備管路閥門等內(nèi)表面要有較高的光潔度，發(fā)酵罐內(nèi)表面更是要光滑、無沙眼、無裂紋。保興賽斯發(fā)酵罐內(nèi)表面鏡面拋光處理，罐內(nèi)精度≤0.4um。保興賽斯發(fā)酵罐所有與物料接觸的閥門均為衛(wèi)生級隔膜閥，利于清洗、維護和滅菌。 參考資料： [1]朱明軍.生物工程設(shè)備[m].北京：中國輕工業(yè)出版社,2021.12 [2]陳單軍. 如何做好發(fā)酵防污染工作 [j]. 發(fā)酵科技通訊, 2005, (04): 11-13+40. 公眾號：保興賽斯 保興賽斯（www.bxsszy.com)是專業(yè)的生物工程一站式解決方案的供應(yīng)商，保興賽斯以工藝和技術(shù)為支撐點，提供工藝裝備一體化服務(wù)。公司自創(chuàng)立以來，專注于生物行業(yè)發(fā)展，為客戶提供專業(yè)化、個性化、定制化的解決方案。 |
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