【正文】 。其過(guò)程如下： 試管→三角瓶→搖床→種子罐 2，厭氧培養(yǎng) 對(duì)于酵母菌（啤酒，葡萄酒，清酒等），其種子的制備過(guò)程如下： 試管→三角瓶→卡式 罐→種子罐 例如 生產(chǎn)啤酒的酵母菌一般保存在麥芽汁瓊脂或 MYPG 培養(yǎng)基（培養(yǎng)基配制： 3 克麥芽浸出物， 3 克酵母浸出物， 5 克蛋白胨， 10 克葡萄糖和 20 克瓊脂與升水中）的斜面上，于 4℃冰箱內(nèi)保藏。培養(yǎng)溫度一般為 28℃ 。 2，霉菌孢子的制備 霉菌孢子的培養(yǎng)一般以大米、小米、玉米、麩皮、麥粒等天然農(nóng)產(chǎn)品為培養(yǎng)基。對(duì)于產(chǎn)孢子能力不強(qiáng)或孢子發(fā)芽慢的菌種，可以用液體培養(yǎng)法。 種子擴(kuò)大培養(yǎng) ：是指將保存在砂土管、冷凍干燥管中處于休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接入試管斜面活化后，在經(jīng)過(guò)扁瓶或搖瓶及種子罐逐級(jí)放大培養(yǎng)而獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過(guò)程。如細(xì)菌、酵母菌、放 線菌或霉菌生長(zhǎng)的快慢；產(chǎn)孢子能力的大??；及對(duì)營(yíng)養(yǎng)、溫度、需氧等條件的要求均有所不同。 第七章 生產(chǎn)菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)與保藏 目前工業(yè)規(guī)模的發(fā)酵罐容積已達(dá)到幾十立方米或幾百立方米。過(guò)濾器滅菌后應(yīng)立即引入空氣，以便將介質(zhì)層內(nèi)部的水分吹出，但溫度不宜過(guò)高，以免介質(zhì)被烤焦或焚化。目前試用燒結(jié)金屬板、燒結(jié)金屬管作為分過(guò)濾器和總過(guò)濾器的過(guò)濾介質(zhì)已取得初步效果，還需要進(jìn)一步試驗(yàn)。在空氣預(yù)處理較好的情況下，采用超細(xì)玻璃纖維紙作為總過(guò)濾器及分過(guò)濾器的過(guò)濾介質(zhì)，染菌率很低，但在空氣預(yù)處理較差的情況下，其除菌效率往往受影響。當(dāng)使用時(shí)間較長(zhǎng)，網(wǎng)格堵塞，阻力增大到 40mmHg 時(shí)，就應(yīng)該更換新的濾芯。一般選擇流速在 0． 025m／ s 以下，這時(shí)通過(guò)的壓力損失約為 20 133． 3Pa。超細(xì)纖維紙的過(guò)濾特性是氣流速度越低，過(guò)濾效率越高。若將過(guò)濾介質(zhì)卷裝在孔管上，如圖 149 所示，這樣，總的過(guò)濾面積要比平板式大很多。經(jīng)樹(shù)脂處理或混有木漿的濾紙。頂蓋法蘭壓緊過(guò)濾孔板并用墊片密封，上下孔板用螺栓連接，以?shī)A緊濾紙和密封周邊。 (2)平板式纖維紙分過(guò)濾器 這種過(guò)濾器是適應(yīng)充填薄層的過(guò)濾板或過(guò)濾紙，其結(jié)構(gòu)如圖 78 所示。如果僅作為消毒后吹干的加熱用，則對(duì)直徑大的過(guò)濾器來(lái)說(shuō)效果很低，熱量很難從周邊傳到過(guò)濾器中部。填充物的裝填順序如下： 孔板 → 鐵絲網(wǎng) → 麻布 → 棉花 → 麻布 → 活性碳 → 麻布 → 棉花 → 麻布 → 鐵絲網(wǎng) → 孔板 裝填介質(zhì)時(shí)要 求緊密均勻，壓緊一致。 過(guò)濾器的有效過(guò)濾介質(zhì)高度 L 的決定，一般在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，按對(duì)數(shù)穿透定律進(jìn)行計(jì)算。 空氣過(guò)濾器的尺寸主要是確定過(guò)濾器的內(nèi)徑 D 和有效過(guò)濾的高度，最后定出整個(gè)過(guò)濾器的高度尺寸。但這種過(guò)濾器存在不少缺點(diǎn)：（ l）設(shè)備龐大； (2)介質(zhì)耗量大； (3)阻力大，（ 4）更換拆裝不方便；（ 5）勞動(dòng)強(qiáng)度大等。阻力過(guò)大，還容易導(dǎo)致介質(zhì)層被吹翻。 3，過(guò)濾壓力降 空氣通過(guò)過(guò)濾層需要克服與介質(zhì)的摩擦而引起的壓力降， ΔP 是一種能量損失，損失隨濾層的厚度、空氣的流速、過(guò)濾介質(zhì)的性質(zhì)、填充情況而變化，可用下式計(jì)算： 由式 (2)和式 (13)可見(jiàn)，過(guò)濾常數(shù)或過(guò)濾效率隨介質(zhì)的填充率及單 纖維過(guò)濾效率的增加而增加，隨纖維直徑的增加而下降。實(shí)踐證明，對(duì)于較薄的濾層是符合實(shí)際的，但隨著濾層的增加，產(chǎn)生的偏差就大。所以式（ 6）也可寫(xiě)成： 2，介質(zhì)層厚度的計(jì)算 根據(jù)對(duì)數(shù)定律式（ 6）、式 (7)得： 式中的 N1可根據(jù)進(jìn)口空氣的菌體濃度、空氣流量及持續(xù)使用時(shí)間算出。這樣，空氣通過(guò)單位濾。 除空氣預(yù)處理外，影響空氣除菌的重要因素還有空氣過(guò)濾器的過(guò)濾介質(zhì)及操作。使用絲網(wǎng)除沫器需控制 好空氣的流速，并不斷去掉凝結(jié)下來(lái)的油水。冷卻后的空氣，其相對(duì)濕度提高到 100%，由于溫度處于露點(diǎn)以下，其中的油、水即凝結(jié)為油滴和水滴。C 冷凍水或 15~18176。C 或 150176。如果往復(fù)式壓縮機(jī)采用半無(wú)油潤(rùn)滑或無(wú)油潤(rùn)滑，則可以大大降低壓縮空氣的油霧含量。但是一 般的過(guò)濾介質(zhì)耐受不了這樣高的溫度。為此，必須設(shè)法使進(jìn)入過(guò)濾器的空氣保持相對(duì)濕度在 50~60％左右。常用的粗過(guò)濾器有油浸鐵絲網(wǎng)、泊浸鐵環(huán)和泡沫塑料等。由于空氣中的微生物數(shù)量因地區(qū)、氣候而不同；因此吸氣口的高度也必須因地制宜，一般以離地面 5~10m 為好。 在上述工藝過(guò)程中，各種設(shè)備系圍繞兩個(gè)目的：一是提高壓縮前空氣的質(zhì)量 (潔凈度 )；另一個(gè)是去除壓縮空氣中所帶的油和水。C)，先冷卻至適當(dāng)溫度(20~25176。 (4)空氣過(guò)濾器一般采用二臺(tái)總過(guò)濾器 (交叉使用 )和每個(gè)發(fā)酵罐單獨(dú)配備分過(guò)濾器相結(jié)合的方法。這樣還有利于空壓機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，提高空壓機(jī)的壽命?？諝饨?jīng)壓縮，一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成熱能，出口空氣的溫度在 120~160176。自吸式發(fā)酵罐是由轉(zhuǎn)子的抽吸作用使空氣通過(guò)過(guò)濾器而除菌的。 以上幾種作用機(jī)理在整個(gè)過(guò)程中，隨著參數(shù)變化有著復(fù)雜的關(guān)系，目前還未能作準(zhǔn)確的理論計(jì)算。總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)氣流速度較大時(shí) (約大于 )，慣性捕集是主要的。此外，表面吸附也屬這個(gè)范疇，如活性炭的大部分過(guò)濾效能應(yīng)是表面吸附作用。微粒的沉降作用提高了攔截捕集作用。當(dāng)微粒所受的重力大于氣流對(duì)它的拖帶力時(shí)，微粒就發(fā)生沉降現(xiàn)象。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的距離很短，在較大的氣流速度和較大熱纖維間隙中是不起作用的，但在狠慢的氣流速度和較小的纖維間隙中，擴(kuò)散作用大大增加了微粒與纖維的接觸機(jī)會(huì)，從而被捕集。滯流區(qū)的氣流速度更慢，進(jìn)到滯流區(qū)的微粒慢惕靠近和接觸纖維而被粘附滯留，稱(chēng)為攔截捕集作用。 圖 74 空氣的臨界速度 vc 二、攔截捕集作用 氣流速度降低到慣性捕集作用接近于零時(shí)，此時(shí)的氣流速度為臨界速度。氣流速度下降到微粒的慣性力不足以使其脫 離主導(dǎo)氣流對(duì)纖維產(chǎn)生碰撞，即在氣流的任一處，微粒也隨氣流改變運(yùn)動(dòng)方向繞過(guò)纖維前進(jìn)，即 b＝ o 時(shí)，慣性力無(wú)因次準(zhǔn)數(shù) φ＝ 1/16，纖維的碰撞滯留效率等于零，這時(shí)的氣流速度稱(chēng)為慣性碰撞的臨界速度 vc。 b 的大小由微粒的運(yùn)動(dòng)慣性所決定。這種捕集由于微粒直沖到纖維表面，因摩擦粘附，微粒就滯留在纖維表面上，這稱(chēng)為慣性沖擊滯留作用。由于纖維交錯(cuò)所阻迫，使空氣要不斷改變運(yùn)動(dòng)方向和速度才能通過(guò)濾層。因?yàn)檫^(guò)濾層是無(wú)數(shù)層單纖維組成的，所以就增朗了捕獲的機(jī)會(huì)。這些改變引起微粒對(duì)濾層纖維產(chǎn)生慣性沖擊、重力沉降、阻攔、布朗擴(kuò)散、靜電吸引等作用而將微粒滯留在纖維表面上。而且過(guò)濾器的形式也在不斷發(fā)生變化，出現(xiàn)了一些新的形式和新的結(jié)構(gòu)，把發(fā)酵工業(yè)中的染菌控制在極小的范圍。它采用定期滅菌的干燥介質(zhì)來(lái)阻截流過(guò)的空氣中所含的微生物，從而制得無(wú)菌空氣。 圖 72 靜電除塵器 1鋼絲（電暈電極）； 2鋼管（沉淀電極）；3高壓絕緣瓷瓶； 4鋼板； 5空氣出口；6封頭； 7鋼板； 8法蘭； 9空氣出口。懸浮于空氣中的微生物，其孢子大多帶有不同的電荷，沒(méi)有帶電荷 的微粒進(jìn)入高壓靜電場(chǎng)時(shí)都會(huì)被電離變成帶電微粒。對(duì) Iμm 的微粒去除率達(dá) 99％，消耗能量小，每處理 1000m3 的空氣每小時(shí)只耗電 ~。圖 71(b)是一個(gè)用于石油發(fā)酵的無(wú)菌空氣系統(tǒng)，采用渦輪式空壓機(jī)，空氣進(jìn)機(jī)前利用壓縮后的空氣進(jìn)行預(yù)熱，以提高進(jìn)氣溫度并相應(yīng)提高排氣溫度，壓縮后的空氣用保溫罐維持一定時(shí)間。C，壓力 為 。利用空氣壓縮時(shí)產(chǎn)生的熱進(jìn)行滅菌對(duì)于無(wú)菌要求不高的發(fā)酵來(lái)說(shuō)則是一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的方法。 二、加熱滅菌 雖然空氣中的細(xì)菌芽孢是耐熱的，但溫度足夠高也能將它破壞。生產(chǎn)上使用的空氣量大，要求處理的空氣設(shè)備簡(jiǎn)單，遠(yuǎn)行可靠，操作方便，現(xiàn)就各種除菌方法簡(jiǎn)述如下： 一、輻射滅菌 α 射線、 X 射線、 β 射線、 γ 射線、紫外線、超聲波等從理論上講都能破壞蛋白質(zhì)，破壞生物活性物質(zhì)，從而起到殺菌作用。而對(duì)于密閉式深層好氣發(fā)酵則需要嚴(yán)格的無(wú)菌度，必須經(jīng)過(guò)除菌措施，由于空氣中含有水分和油霧雜質(zhì)，又必須經(jīng)過(guò)冷卻、脫水、脫油等步驟，因此，無(wú)菌 空氣的制備須經(jīng)過(guò)一個(gè)復(fù)雜的空氣處理過(guò)程。 第二節(jié) 空氣除菌方法 大多數(shù)需氧發(fā)酵是通入空氣進(jìn)行的。要準(zhǔn)確測(cè)定空氣中的含菌量來(lái)決定過(guò)濾系統(tǒng)或查定過(guò)濾空氣的無(wú)菌程度是比較因難的。 四、空氣含菌量的測(cè)定 空氣是許多氣態(tài)物質(zhì)的混合物，主要成分是氮?dú)夂脱鯕猓€有惰性氣體及二氧化碳和水蒸汽。 雖然一般懸浮在空氣中的微生物，大多是能耐惡 劣環(huán)境的孢子或芽孢，繁殖時(shí)需要較長(zhǎng)的調(diào)整期。而氨基酸與抗生素發(fā)酵因周期長(zhǎng)短不同，對(duì)無(wú)菌空氣的要求也不同。因此，研究空氣中的含菌情況，選擇良好的采風(fēng)位置和提高空氣系統(tǒng)的除菌效率是保證正常生產(chǎn)的重要內(nèi)容。 第一節(jié) 空氣中微生物的分布和發(fā)酵工業(yè)對(duì)空氣無(wú)菌程度的要求一、 無(wú)菌空氣的概念 發(fā)酵工業(yè)應(yīng)用的“無(wú)菌空氣”是指通過(guò)除菌處理使空氣中含菌量降低在一個(gè)極低的百分?jǐn)?shù)，從而能控制發(fā)酵污染至極小機(jī)會(huì)。因此，無(wú)菌空氣的制備就成為發(fā)酵工程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。但空氣中含有各種各樣的微生物，這些微生物隨著空氣進(jìn)入培養(yǎng)液，在適宜的條件下，它們會(huì)迅速大量繁殖，消耗大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并產(chǎn)生各種代謝產(chǎn)物；干擾甚至破壞預(yù)定發(fā)酵的正常進(jìn)行，使發(fā)酵產(chǎn)率下降，甚至徹底失敗。本章將討論合理選擇除菌方法，決定除菌流程以及選用和設(shè)計(jì)滿足生產(chǎn)需要的除菌設(shè)備等。一般干燥寒冷的北方空氣中的含菌量較少，而潮濕溫暖的南方則含菌量較多；人口稠密的城市比人口少的農(nóng)村含菌量多；地面又比高空的空氣含菌量多。如酵母培養(yǎng)過(guò)程，其培養(yǎng)基以糖源為主，能利用無(wú)機(jī)氮，要求的 pH 值較低，一般細(xì)菌較難繁殖，而酵母的繁殖速度又較快，能抵抗少量的雜菌影響，因此對(duì)無(wú)菌空氣的要求不如氨基酸、抗生素發(fā)酵那樣嚴(yán)格。來(lái)計(jì)算，即 1000次發(fā)酵周期所用的無(wú)菌空氣只允許 1~2 次染菌。如此大量的雜菌必使發(fā)酵受到嚴(yán)重干擾或失敗，所以計(jì)算是以進(jìn)入 2 個(gè)雜菌即失敗作為依據(jù)的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大城市每立方米空氣中的含菌數(shù)約為 3000~10000 個(gè)。這種儀器可以測(cè)量空氣中直徑為 0． 3~ 微粒的各種濃度，比較準(zhǔn)確，但它只是微粒觀念，不能反映空氣中活菌的數(shù) 量。酵母培養(yǎng)消耗空氣量大，無(wú)菌度也不十分嚴(yán)格，但需要一定壓力以克服發(fā)酵罐的液柱阻力，所以一船采用羅茨鼓風(fēng)機(jī)或高壓離心式鼓風(fēng)機(jī)通風(fēng)。此種空氣稱(chēng)為“無(wú)菌空氣”。一般要結(jié)合甲醛蒸汽等來(lái)保證無(wú)菌室的無(wú)菌程度。但是如果采用蒸汽或電熱來(lái)加熱大量的空氣，以達(dá)到滅菌目的，這樣太不經(jīng)濟(jì)。C，出口溫度為187~198176。這種滅菌方法已成功地運(yùn)用于丙酮丁醇、淀粉酶等發(fā)酵生產(chǎn)上。 圖 71 利用空壓機(jī)所產(chǎn)生的熱來(lái)進(jìn)行滅菌 三、靜電除菌 近年來(lái)一些工廠巳使用靜電除塵器除去空氣中的水霧、油霧和塵埃，同時(shí)也除去了空氣中的微生物。 靜電防塵是利用靜電引力來(lái)吸附帶電粒子而達(dá)到除塵、除菌的目的。管式靜電除塵器如圖 72所示。 四、介質(zhì)過(guò)濾 介質(zhì)過(guò)濾是目前發(fā)酵工業(yè)上常使用的空氣除菌方法。 隨著工業(yè)的發(fā)展，過(guò)濾介質(zhì)逐漸由天然材料棉花過(guò)渡到玻璃纖維、超細(xì)玻璃纖維和石棉板、燒結(jié)材料 (燒結(jié)金屬、燒結(jié)陶瓷、燒結(jié)塑料 )、微孔超濾膜等。微粒隨氣流通過(guò)濾層時(shí)，濾層纖維所形成的網(wǎng)格阻礙氣流直線前進(jìn)，使氣流無(wú)數(shù)次改變運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向， 繞過(guò)纖維前進(jìn)。當(dāng)氣流為層流時(shí)，氣體中的顆粒隨氣流作平行運(yùn)動(dòng)，接近纖維表面的顆粒 (即氣流寬度為 b 中的顆粒 )；被纖維捕獲，而大于 b 的氣流中的顆粒繞過(guò)纖維繼續(xù)前進(jìn)。當(dāng)帶有微生物的空氣通過(guò)濾層時(shí)，無(wú)論順纖維方向流動(dòng)或是垂直于纖維方向流動(dòng)，僅能從纖維的間隙通過(guò)。氣流寬度 b 以內(nèi)的粒子，與介質(zhì)碰撞而被捕集。 纖維能滯留微粒的寬度區(qū)間 b 與纖維直徑 df之比，稱(chēng)為單纖維的慣性沖擊捕集效率 ηl。在一定條件下 (微生物微粒直徑、纖維直徑、空氣溫度 )，改變氣流的流速就是改變微粒的運(yùn)動(dòng)慣性力；當(dāng)氣流速度下降時(shí)，微粒的運(yùn)動(dòng)速度隨之下降，微粒的動(dòng)量減少，慣性力減弱，微粒脫離主導(dǎo)氣流的可能性也減少，相應(yīng)纖維滯留微粒的寬度 b 減小，即捕集效率下降。圖 14— 4 表示了幾種不同直徑的微粒對(duì)不同直徑纖維的臨界速度。