【正文】 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(fā)生這種情況。旋轉(zhuǎn)式搖瓶機的偏心距一般在3~6厘米之間，旋轉(zhuǎn)次數(shù)為60~300轉(zhuǎn)／分。放在搖瓶機上培養(yǎng)瓶中發(fā)酵液所需的氧是由室內(nèi)空氣經(jīng)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(guān)。在通常情況下，搖瓶的氧吸收系數(shù)(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72。 往復(fù)式搖瓶機(圖72)是利用曲柄原理帶動搖床作往復(fù)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(yǎng)瓶，孔中凸出一三角形橡皮，用以固定培養(yǎng)瓶并減少瓶的震動，傳動機構(gòu)一般采用二級皮帶輪減速，調(diào)換調(diào)速皮帶輪可改變往復(fù)頻率。偏心輪上開有不同的偏心孔，以便調(diào)節(jié)偏心距。往復(fù)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(jù)有關(guān)文獻報導(dǎo)，當(dāng)沖程為10厘米、往復(fù)頻率為200次/分，分，大氣壓；當(dāng)沖程為5厘米、往復(fù)頻率240次/分時，分，大氣壓。 根據(jù)支承裝置結(jié)構(gòu)不同，往復(fù)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73)是用四條吊桿將搖床吊在機架上，結(jié)構(gòu)較為簡單，托盤可裝至三層以上，能放5~10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(yīng)予注意。 旋轉(zhuǎn)式搖瓶機是利用旋轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)上下，使托盤保持水平。此種搖瓶機結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加工安裝要求比往復(fù)式高，造價也較貴。其優(yōu)點是氧的傳遞較好，功率消耗小，培養(yǎng)基不會濺到瓶口的紗布上。 有關(guān)文獻報導(dǎo)，采用旋轉(zhuǎn)式搖瓶機，對于300毫升或600毫升的三角瓶，當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)在500轉(zhuǎn)/分和具有各種擋板條件下，與實裝培養(yǎng)液10升具有六葉渦輪攪拌器的實驗型發(fā)酵罐（；1000轉(zhuǎn)/分)的Kd值一樣。所以搖瓶機將成為放大發(fā)酵試驗過程中的一種更有效的工具。二、發(fā)酵設(shè)備、管件的滲漏與配置設(shè)備和管件的滲漏一般是指設(shè)備和管件由于腐蝕、內(nèi)應(yīng)力或其他原因形成微小漏孔所發(fā)生的滲漏現(xiàn)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(fā)現(xiàn)。（一）發(fā)酵罐的滲漏 1，冷卻管的滲漏 由于發(fā)酵液具有一定的酸度和含有某些腐蝕性強的物質(zhì)(如亞硫酸鹽、硫酸銨等)冷卻鋼管很易受到腐蝕。發(fā)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(nèi)冷卻介質(zhì)一般為井水或自來水，因水的化學(xué)成分和流動時的沖擊以及加熱時蒸汽沖擊的影響，管內(nèi)壁也會引起腐蝕及磨損。所以冷卻管是發(fā)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(zhì)有所改變所致。冷卻水的壓力通常大于罐壓，如果有微孔，冷卻水就會進入發(fā)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(fā)現(xiàn)的。需要將管外壁的污垢鏟除后，將管子烘干，管內(nèi)加水壓，才能發(fā)現(xiàn)滲漏的部位。管子與罐體的連接方式有兩種：法蘭聯(lián)接和焊接。法蘭雖然易于拆卸更換，但聯(lián)接處有墊片易滲漏，而焊接則無此種現(xiàn)象。為了及早發(fā)現(xiàn)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(xiàn)象。氣壓法是先在發(fā)酵罐內(nèi)放滿清水，用壓縮空氣通入管子，觀察水面有無氣泡產(chǎn)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，有漏孔時不產(chǎn)生氣泡就難以發(fā)現(xiàn)。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(chǎn)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(shù)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(jié)晶組織，發(fā)生危害較嚴(yán)重的晶間腐蝕現(xiàn)象。 2，罐體的穿孔 浸沒在液體中的罐體部分都有可能發(fā)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(fā)酵液中的固體物料在被攪動時對罐底發(fā)生摩擦，罐底極易磨損引起滲漏，這種磨損形式是鋼板產(chǎn)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(fā)酵罐可在夾套內(nèi)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(fā)酵罐，如果水經(jīng)常滲入保溫層并積聚在里面，罐外壁就產(chǎn)生不均勻的腐蝕現(xiàn)象，所以當(dāng)保溫層有裂縫和損壞時，應(yīng)及時修補。 （二）管件的滲漏 與發(fā)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(yīng)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(guān)系。所以，與發(fā)酵有關(guān)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(jù)統(tǒng)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(fā)酵罐直接連通的管道更應(yīng)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76) 閥體為橫放的S形，閥座與閥心的接觸面小，污物不易附在上面，但構(gòu)造比較復(fù)雜，流體阻力較大。由于截止閥能很方便地調(diào)節(jié)流量，小型發(fā)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(guān)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(diào)換。截止閥在使用中經(jīng)常發(fā)生以下兩個問題： ①閥心軋壞。物料中的硬質(zhì)物或焊接施工后的焊渣以及螺釘零件等被帶到閥內(nèi)，當(dāng)關(guān)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(guān)不嚴(yán)密。②填料的滲漏。操作時用扳手過分關(guān)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，就需要將填料壓蓋適當(dāng)擰緊或更換填料。 （2）隔膜閥 隔膜閥的結(jié)構(gòu)見圖76。閥體內(nèi)裝有橡皮隔膜，用螺釘與閥芯連接，當(dāng)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(guān)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(yōu)點： 1)嚴(yán)密不漏。2)無填料。3)閥結(jié)構(gòu)為流線型，流量大，阻力小，無死角，無堆積物，在關(guān)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(dāng)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(yán)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(fā)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(tǒng)、培養(yǎng)液滅菌系統(tǒng)和其他物料管路以焊接連接為好。但需經(jīng)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(fā)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(fā)酵廠中若干發(fā)酵罐的排氣管路大多匯集在一條總的管路上，以節(jié)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(fā)酵的特點進行配置，對于容易染菌的場合還是以每臺發(fā)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(fā)酵罐內(nèi)。 2，發(fā)酵罐的管路圖77表示發(fā)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(yīng)包括這些儀表所需的有關(guān)管路(圖中末包括)。由于罐體和有關(guān)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(qū)，對于某些蒸汽可能達不到的死角(如閥)要裝設(shè)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(tǒng)，使能在發(fā)酵罐滅菌后或在發(fā)酵過程中單獨進行滅菌。（四）發(fā)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(qū)。發(fā)酵罐及其管路如有死角存在，則死角內(nèi)潛伏的雜菌不易殺死，會造成連續(xù)染菌，影響生產(chǎn)的正常進行。現(xiàn)將經(jīng)常出現(xiàn)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(guī)加工方法來焊接和安裝管道法蘭就會造成死角。發(fā)酵工廠的有關(guān)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(fā)生凹凸不平現(xiàn)象就會造成死角(圖78c)。墊片的內(nèi)圓比法蘭內(nèi)徑大或比較小以及安裝時沒有對準(zhǔn)中心也會造成死角(圖78a、b)。2，渣滓在罐底與用環(huán)式空氣分布管所形成的死角 培養(yǎng)基中如果含有鈣鹽類及固形物，在發(fā)酵罐的攪拌功率較小和采用環(huán)式空氣分布管的情況下，由于在滅菌時培養(yǎng)基得不到強有力的翻動，罐底會形成一層1—2毫米甚至更厚的膜層(圖79)。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(fā)酵罐必須定期鏟除罐底積垢。大的發(fā)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(shè)一個小型攪拌槳就可以適當(dāng)改善罐底積垢的情況(圖710)。環(huán)式空氣分布器在整個環(huán)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(dāng)發(fā)酵液進入環(huán)管內(nèi)，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(yán)重時甚至?xí)氯麌娍?圖711)。 發(fā)酵罐中除了上述容易造成死角的地區(qū)外，其他還有一些容易造成死角的地區(qū)，如擋板(或冷卻列管)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(qū)每次放罐后的清洗工作應(yīng)注意，經(jīng)常檢查。仔細清洗才能避免因死角而產(chǎn)生的污染事故。3，不銹鋼襯里的死角 某些有機酸的發(fā)酵對碳素鋼有腐蝕時，小型發(fā)酵罐通常采用不銹鋼制造。對于大型發(fā)酵罐，為了節(jié)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(nèi)加襯一層薄的不銹鋼板(厚約1~3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(chǎn)生裂縫，發(fā)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7~12)。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(yǎng)液分批滅菌或空罐滅菌時，發(fā)酵罐經(jīng)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(yán)重者造成破裂。所以對于不銹鋼襯里設(shè)備加工時應(yīng)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(nèi)發(fā)生真空現(xiàn)象。發(fā)生這種事故后，如襯里鋼板尚未破裂可用罐內(nèi)加水壓的方法將其恢復(fù)原狀(水的壓力不應(yīng)超過設(shè)備的允許使用壓力)，應(yīng)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(fù)合鋼板(將兩種不同材質(zhì)的鋼板軋合為一體的鋼板)制造發(fā)酵罐，因為兩層鋼板緊密結(jié)合在一起，中間沒有空隙，所以不會產(chǎn)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(nèi)，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(nèi)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(yǎng)好的種子輸入發(fā)酵罐內(nèi)，種子罐與發(fā)酵罐的一段連接管路的滅菌是與發(fā)酵罐的滅菌同時進行的。如圖713a所示有一小段管路存在蒸汽不流通的死角，所以應(yīng)在閥2的半截上裝設(shè)旁通，焊上一個小的放氣閥，如圖713b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(dāng)發(fā)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(jié)可拆卸的，滅菌后將各節(jié)拆下分別檢查就發(fā)現(xiàn)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(yè)用的空氣除菌系統(tǒng)中的空氣過濾器一般都比較龐大，如果其中的纖維鋪設(shè)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(jīng)過充分過濾而帶菌，進入發(fā)酵罐將使發(fā)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(zhì)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160~180公斤／米