空气除菌与溶氧.ppt

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空气除菌与溶氧 在发酵工业中,绝大多数是利用好气性微生物进行纯种培养,空气则是微生物生长和代谢必不可少的条件。但空气中含有各种各样的微生物,这些微生物随着空气进入培养液,在适宜的条件下,它们会迅速大量繁殖,消耗大量的营养物质并产生各种代谢产物;干扰甚至破坏预定发酵的正常进行,使发酵产率下降,甚至彻底失败。因此,无菌空气的制备就成为发酵工程中的一个重要环节。 一、发酵对空气无菌程度的要求 压强:(0.2‐0.35MPa) 流量:生产能力 温度:发酵温度高10℃ 相对湿度:60%‐70% 洁净度:无菌空气 “无菌空气”是指通过除菌处理后压缩空气中含菌量降低到零或除菌效率达到99.9999%后的洁净空气,它已能满足发酵工业的要求。 一般要求1000次使用周期中只允许有一个菌通过,即经过滤后空气的无菌程度为N=10-3。 二、空气除菌方法 1.辐射灭菌 α射线、X射线、β射线、γ射线、紫外线、超声波等从理论上讲都能破坏蛋白质,破坏生物活性物质,从而起到杀菌作用。但应用较广泛的还是紫外线,它在波长为2265~3287A时杀菌效力最强,通常用于无菌室和医院手术室。但杀菌效率较低,杀菌时间较长。一般要结合甲醛蒸汽等来保证无菌室的无菌程度。 2.加热灭菌 虽然空气中的细菌芽孢是耐热的,但温度足够高也能将它破坏。例如悬浮在空气中的细菌芽孢在218°C下24s就被杀死。但是如果采用蒸汽或电热来加热大量的空气,以达到灭菌目的,这样太不经济。利用空气压缩时产生的热进行灭菌对于无菌要求不高的发酵来说则是一个经济合理的方法。 利用压缩热进行空气灭菌的流程。空气进口温度为21°C,出口温度为187~198°C,压力为0.7MPa。压缩后的空气用管道或贮气罐保温一定时间以增加空气的受热时间,促使有机体死亡。为防止空气在贮罐中走短路,最好在罐内加装导筒。这种灭菌方法已成功地运用于丙酮丁醇、淀粉酶等发酵生产上。 3.静电除菌 近年来一些工厂巳使用静电除尘器除去空气中的水雾、油雾和尘埃,同时也除去了空气中的微生物。对Iμm的微粒去除率达99%,消耗能量小,每处理1000m3的空气每小时只耗电0.4~0.8kW。空气的压力损失小,一般仅(3~15)×133.3Pa。但对设备维护和安全技术措施要求较高。 静电防尘是利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘、除菌的目的。悬浮于空气中的微生物,其孢子大多带有不同的电荷,没有带电荷的微粒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。 4.介质过滤 介质过滤是目前发酵工业上常使用的空气除菌方法。它采用定期灭菌的干燥介质来阻截流过的空气中所含的微生物,从而制得无菌空气。常用的过滤介质有棉花;活性炭或玻璃纤维、有机合成纤维、有机和无机烧结材料等。由于被过滤的气溶胶中微生物的粒子很小,一般只有0.5~2μm,而过滤介质的材料一般孔径都大于微粒直径几倍到几十倍,因此过滤机理比较复杂。 随着工业的发展,过滤介质逐渐由天然材料棉花过渡到玻璃纤维、超细玻璃纤维和石棉板、烧结材料(烧结金属、烧结陶瓷、烧结塑料)、微孔超滤膜等。而且过滤器的形式也在不断发生变化,出现了一些新的形式和新的结构,把发酵工业中的染菌控制在极小的范围。 三、过滤除菌的一般流程 空气过滤除菌一般是把吸气口吸入的空气先进行压缩前过滤,然后进入空气压缩机。从空气压缩机出来的空气(一般压力在0.2MPa以上,温度120~160°C),先冷却至适当温度(20~25°C)除去油和水,再加热至30~35°C,最后通过总空气过滤器和分过滤器(有的不用分过滤器)除菌,从而获得洁净度、压力、温度和流量都符合工艺要求的灭菌空气。 两级冷却、分离、加热的空气除菌流程 高效前置过滤除菌流程 特点:无菌程度高。空气经前置高效过滤器后,无菌程度已达99.99%,再经主过滤器,无菌程度更高。 高效前置过滤器采用泡沫塑料(静电除尘)和超细玻璃纤维纸串联使用作为过滤介质。 四、溶氧对发酵的影响与控制 而对于好氧发酵来说,一定的溶氧浓度又是必需的,因为O2是其呼吸链的最终电子受体。在发酵生产中,绝大多数产品是通过好氧发酵进行的,而且通常使用的菌种多数是异养好氧菌。即以有机物为发酵基质、以空气作氧源。因此通气供氧就成为发酵生产的一个重要问题。 如何控制溶氧 1.改变通风速率。 2.改变搅拌转速。 3.改变气体组成中的氧分压。 4.改变罐压。 5.改变发酵液理化性质。 6.加入传氧中间介质。 7.调节需氧方面。 * * 适合于各种气候条件,能充分地分离空气中的水分,提高过滤效率。油雾和水雾的分离去除比较完全,保证干过滤。 *

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