【正文】 量繁殖活力強(qiáng)的菌體，培養(yǎng)基組成應(yīng)以少含糖分，多含有機(jī)氮為主，培養(yǎng)條件從有利于長(zhǎng)菌考慮。 1，實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)大培養(yǎng) 2，車間擴(kuò)大培養(yǎng) 第三節(jié) 生產(chǎn)發(fā)酵罐的無(wú)菌接種 生產(chǎn)規(guī)模發(fā)酵罐的接種，包括兩個(gè)方面：從實(shí)驗(yàn)室搖瓶或孢子懸浮液容器中移種入一個(gè)種子罐；從一 個(gè)種子罐移入另一個(gè)生產(chǎn)發(fā)酵罐中。 這種保藏方法簡(jiǎn)單，存活率高，易于推廣，經(jīng)常使用的菌種可采用這種方法。主要包括砂土制備和真空抽干兩步。該法簡(jiǎn)便易行，而且保藏效果較好。此外，溫度、 pH、不同碳氮源都會(huì)導(dǎo)致菌種變化。經(jīng)常處于旺盛生長(zhǎng)狀態(tài)的細(xì)胞比休眼狀態(tài)細(xì)胞發(fā)生突變的機(jī)率大得多。當(dāng)誘變的單菌落是由一個(gè)以上孢子或細(xì)胞形成，而其中只有一個(gè)孢子或細(xì)胞是高產(chǎn)時(shí)，在移接傳代過(guò)程中，這個(gè)高產(chǎn)菌株數(shù)量減少，當(dāng)然產(chǎn)量也就下降。以芽孢桿菌的黃嘌呤缺陷 型在斜面上移殖代數(shù)對(duì)回復(fù)突變率和產(chǎn)量的關(guān)系為例，如下表所示。為此，生產(chǎn)菌種每移植一代，最好同時(shí)移植較多的斜面，以供一段時(shí)間生產(chǎn)之 需，這樣移植次數(shù)就可減少。 由于菌種衰退的情況不同，對(duì)有些衰退原因還不甚了解，因此要切實(shí)解決具體問(wèn)題，需根據(jù)實(shí)際情況，通過(guò)實(shí)驗(yàn)正確地加以運(yùn)用。 。對(duì)構(gòu)巢曲霉來(lái)說(shuō)，利用它的分生孢子傳代易發(fā)生衰退而用它的子囊孢子移種則不易退化。因此應(yīng)該盡量避免不必要的接種和傳代，把傳代次數(shù)控制在最低水平，以降低突變機(jī)率。 連續(xù)傳代 連續(xù)傳代也是菌種退化的直接原因。在菌種篩選工作中經(jīng)常遇到初篩搖瓶產(chǎn)量很高，復(fù)篩產(chǎn)量逐漸下降而被淘汰的現(xiàn)象，在霉菌中更為常見(jiàn)。如果控制產(chǎn)量的基因發(fā)生負(fù)突變則 會(huì)引起產(chǎn)量下降，如果控制孢子生成的基因發(fā)生負(fù)突變則孢子性能就會(huì)下降。但菌種的真正退化必須與由于環(huán)境原因變化而 引起菌種形態(tài)、和生理上的變異區(qū)別開(kāi)來(lái)。 ?（ 5）超低溫保藏法 由于現(xiàn)在超低溫冰箱的使用已較普及，所以菌種的 超低溫保藏法在生產(chǎn)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)已得到廣泛應(yīng)用。本方法是用人工方法模擬自然環(huán)境使菌種得以棲息。 一種好的保藏方法首先應(yīng)能長(zhǎng)期保持菌種原有的優(yōu)良性狀不變，同時(shí)還需考慮到方法本身的簡(jiǎn)便和經(jīng)濟(jì)，以便生產(chǎn)上能推廣使用。種子罐容積大小取決于發(fā)酵罐大小和種量比例。 (1)斜面培養(yǎng)基組成 葡萄糖 %，蛋白陳 %，牛肉膏 %，氯化鈉 %，瓊脂 ~%，pH ~（傳代和保藏 斜面不加葡萄糖）。 通常接種量，細(xì)菌 1~5%，酵母菌 5~10%，霉菌 7~15%，有時(shí) 20~25% 三、種子質(zhì)量的控制措施 種子質(zhì)量的最終指標(biāo)是考察其在發(fā)酵罐中所表現(xiàn)出來(lái)的生產(chǎn)能力。 通常種齡是以處于生命力極旺 盛的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，菌體量還未達(dá)到最大值時(shí)的培養(yǎng)時(shí)間較為合適。例如在鏈霉素生產(chǎn)中，斜面孢子在6℃ 冷藏兩個(gè)月后的發(fā)酵單位比冷藏一個(gè)月降低 18%，冷藏 3 個(gè)月后降低 35%。從表中看出相對(duì)濕度在 40%~45%時(shí)孢子數(shù)量最多，且孢子顏色均勻，質(zhì)量較好。 菌種在固體培養(yǎng)基上可呈現(xiàn)多種不同代謝類型的菌落，氮源品種越多，出現(xiàn)的菌落類型也越多，不利于生產(chǎn)的穩(wěn)定。如改變種子罐的培養(yǎng)條件，加速了孢子發(fā)芽及菌體的繁殖，也可相應(yīng)地減少種子罐的級(jí)數(shù)。將保存的酵母菌種接入含 10ml 麥芽汁的 5001000ml 三角瓶中，再于 25℃培養(yǎng) 23 天后，再擴(kuò)大至含有 250500ml 麥芽汁的 5001000ml 三角瓶中，再于 25℃培養(yǎng) 2 天后，移種至含有 510L 麥芽汁的卡氏培養(yǎng)罐中，于 1520℃培養(yǎng) 35 天即可作 100L 麥芽汁的發(fā)酵罐種子。培養(yǎng)時(shí)間一般為 4~14 天。 發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的種子的必須滿足以下條件： （ 1）菌種細(xì)胞的生長(zhǎng)活力強(qiáng)，移種至發(fā)酵罐后能迅速生長(zhǎng)，遲緩期短； （ 2）生理形狀穩(wěn)定； （ 3）菌體總量及濃度能滿足大容量發(fā)酵罐的要求； （ 4）無(wú)雜菌污染； （ 5）保持穩(wěn)定的生產(chǎn)能力。要從保藏在試管中的微生物菌種逐級(jí)擴(kuò)大為生產(chǎn)用種子是一個(gè)由實(shí)驗(yàn)室制備到車間生產(chǎn)的過(guò)程。 3，空氣過(guò)濾器的操作要點(diǎn) 為了使空氣過(guò)濾器始 終保持干燥狀態(tài)，當(dāng)過(guò)濾器用蒸氣滅菌時(shí)，應(yīng)事先將蒸汽管和過(guò)濾器內(nèi)部的冷凝水放掉，滅菌蒸汽的壓力應(yīng)保持在 0． 17— 0． 2MPa(表壓 )。常用的空氣過(guò)濾介質(zhì)有棉花和活性炭 (總過(guò)濾器及分過(guò)濾器 )、玻璃棉和活性炭 (一級(jí)過(guò)濾 )、超細(xì)玻璃纖維紙 (一般用于分過(guò)濾器 )、石棉濾板 (分過(guò)濾器 )等。濾框有木制和鋁制兩種規(guī)格，需要反復(fù)殺菌的應(yīng)采用鋁制濾框，使用時(shí)將濾框用螺栓固定壓緊在過(guò)濾器內(nèi)，底部用墊片密封。 (3)管式過(guò)濾器 平板式過(guò)濾器過(guò)濾面積局限于圓筒的截面積。空氣從筒身中部切線方向進(jìn)入，空氣中的水霧、油霧沉于筒底，由排污管排出，空氣經(jīng)緩沖層通過(guò)下孔板經(jīng)薄層介質(zhì)過(guò)濾后 ，從上孔板進(jìn)入頂蓋經(jīng)排氣孔排出。有些工廠為了防止棉花受潮下沉后松動(dòng)，在壓緊裝置上加裝緩沖彈簧，彈簧的作用是保持在一定的位移范圍內(nèi)對(duì)孔板的 — 定壓力。通過(guò)過(guò)濾器的壓力降一般為 ~。 二、計(jì)算舉例（自學(xué)） 參見(jiàn)《發(fā)酵工程與設(shè)備》 p98 三、空氣過(guò)濾器與過(guò)濾介質(zhì) 過(guò)濾介質(zhì)是過(guò)濾除菌的關(guān)鍵，它的好壞不但影響到介質(zhì)的消耗量、動(dòng)力消耗 (壓力降 )、勞動(dòng)強(qiáng)度、維護(hù)管理等，而且決定設(shè)備的結(jié)構(gòu)、尺寸，還關(guān)系到運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程的可靠性。但實(shí)際上，當(dāng)濾層較厚時(shí)，遞減就不均勻，即 K’值發(fā)生變化，濾層越厚，K’值變化越大。：過(guò)濾后空氣中的微粒含量；：過(guò)濾前空氣中的微粒式中21121 )4(NNNNN ??? 上式稱為對(duì)數(shù)穿透定律，它表示進(jìn)入濾層的微粒數(shù)與穿透濾層的微粒數(shù)之比的對(duì)數(shù)是濾層厚度的函數(shù)。 （ 6）空氣加熱器 分離油、水以后的空氣的相對(duì)濕度仍然為 100％，當(dāng)溫度稍微下降時(shí) (例如冬天或過(guò)濾器阻力下降很大時(shí) )就會(huì)析出水來(lái)，使過(guò)濾介質(zhì)受潮。C 的空氣冷卻到 20~25176。 （ 1）一級(jí)空氣冷卻器 用 30176。C(往復(fù)式壓縮機(jī) )或150176。如果將粗過(guò)濾器提高到相當(dāng)于吸氣口的高度，則不需另設(shè)吸氣口。C，最后通過(guò)總空氣過(guò)濾器和分過(guò)濾器 (有的不用分過(guò)濾器 )除菌，從而獲得潔凈度、壓力、溫度和流量都符合工藝要求的滅菌空氣。常采用油水分離器與去霧器相結(jié)合的裝置。 供給發(fā)酵用的無(wú)菌空氣，需要克服介質(zhì)阻力、發(fā)酵液靜壓力和管道阻力，故一般使用空壓機(jī)。前者的除菌效率隨氣流速度增加而增加，后者則相反。懸浮在空氣中的微生物大多帶有不同的電荷。擴(kuò)散捕集效率的計(jì)算可用攔截捕集的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，但其中微粒的直徑應(yīng)以擴(kuò)散距距離代入計(jì)算，故得下式： 三、重力沉降作用 微粒雖小，但仍具有重力。但實(shí)踐證明，隨著氣流速度的繼續(xù)下降，纖維對(duì)微粒的捕集效率又回升，說(shuō)明有另一種機(jī)理在起作用，這就是攔截捕集作用。同時(shí)，實(shí)踐證明，捕集效率是微粒慣性力的無(wú)因次準(zhǔn)數(shù) φ的函數(shù)： ηl=f（ φ） 準(zhǔn)數(shù) φ與纖維的直徑、微粒的直徑、微粒的運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系為： 由上式可見(jiàn)，空氣流速 v0 是影響捕集效率的重要參數(shù)。慣性使它離開(kāi) 主導(dǎo)氣流；走的是圖中虛線的軌跡。這是帶顆粒的氣流流過(guò)纖維截面的假想模型。由于被過(guò)濾的氣溶膠中微生物的粒子很小，一般只有 ~2μm，而過(guò)濾介質(zhì)的 材料一般孔徑都大于微粒直徑幾倍到幾十倍，因此過(guò)濾機(jī)理比較復(fù)雜。 靜電除菌裝置按其對(duì)菌體微粒的作用可分成電離區(qū)和捕集區(qū)。因?yàn)榭諝獾膶?dǎo)熱系數(shù)低，受熱不很均勻，同時(shí)在壓縮機(jī)與發(fā)酵罐間的管道難免有泄漏，這些因 素很難排除，因此通常在進(jìn)發(fā)酵罐前裝一臺(tái)空氣分過(guò)濾器?？諝膺M(jìn)口溫度為 21176。但殺菌效率較低，殺菌時(shí)間較長(zhǎng)。對(duì)空氣的要求隨發(fā)酵類型不同而導(dǎo)，厚層固體曲需要的空氣量大，壓力不高，無(wú)菌度不嚴(yán)格，一般選用離心式通風(fēng)并經(jīng)適當(dāng)?shù)目照{(diào)處理 (溫、濕 )就可以了。一般城市灰塵多于農(nóng)村，夏天多于冬天，特別是氣候溫和濕潤(rùn)地區(qū)，空氣中的菌量較多。一般按染菌機(jī)率為 103。 二、空氣中微生物的分布 通常微生物在固體或液體培養(yǎng)基中繁殖后，很多細(xì)小而輕的菌體、芽孢或孢子會(huì)隨水分的蒸發(fā)、物料的轉(zhuǎn)移被氣流帶入空氣中或粘附于灰塵上 隨風(fēng)飄浮，所以空氣中的含菌量隨環(huán)境不同而有很大差異。第六章 空氣除菌的工藝及設(shè)備 在發(fā)酵工業(yè)中，絕大多數(shù)是利用好氣性微生物進(jìn)行純種培養(yǎng)，空氣則是微生物生長(zhǎng)和代謝必不可少的條件。此種空氣稱為“無(wú)菌空氣”?？偟膩?lái)說(shuō)，影響因素是比較復(fù)雜的，需要根據(jù)具體情況而訂出具體的工藝要求。除氣體外，尚有懸浮在空氣中的灰塵，而灰 塵主要由構(gòu)成地殼的無(wú)機(jī)物質(zhì)微粒、煙灰和植物花粉等組成。在使用之前必須加以處理以除去其中的有害成分。但應(yīng)用較廣泛的還是紫外線，它在波長(zhǎng)為 2265~3287A時(shí)殺菌效力最強(qiáng)，通常用于無(wú)菌室和醫(yī)院手術(shù)室。 利用壓縮熱進(jìn)行空氣滅菌的流程見(jiàn)圖 71(a)。 采用加熱滅菌法時(shí)，要根據(jù)具體情況適當(dāng)增加一些輔助措施以確保安全。但對(duì)于一些直徑很小的微粒，它所帶的電荷很小，當(dāng)產(chǎn)生的引力等于或小于氣流對(duì)微粒的拖帶力或微粒布朗擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量時(shí)，則微粒就不能被吸附而沉降，所以靜電除塵對(duì)很小的微粒效率較低。常用的過(guò)濾介質(zhì)有棉花；活性炭或玻璃纖維、有機(jī)合成纖維、有機(jī)和無(wú)機(jī)燒結(jié)材料等。 圖 73 單纖維空氣流程圖 圖 73 為一單纖維的流動(dòng)模型。圖 143中的 df 為纖維斷面的直徑，當(dāng)微粒隨氣流以一定速度垂直向纖維方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，因障礙物 (介質(zhì) )的出現(xiàn)，空氣流線由直線變成曲線，即當(dāng)氣流突然改變方向時(shí)，沿空氣流線運(yùn)動(dòng)的微粒由于慣性作用仍然繼續(xù)以直線前進(jìn)。微粒的運(yùn)動(dòng)慣性 越大，它受氣流換向干擾越小， b值就越大。氣流速 度在臨界速度以下時(shí)，微粒不能因慣性滯留于纖維上，捕集效率顯著下降。 設(shè)微粒擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的最大距離為 2x，則離纖維 2x 處氣流中的微粒都可能因擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與纖維接觸，滯留在纖維上，這就增加了纖維的捕 集效率。 5，靜電吸附作用 圖 75 單纖維除菌總效率和氣流速度的關(guān)系 干空氣對(duì)非導(dǎo)體的物質(zhì)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)摩擦?xí)r，會(huì)產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，對(duì)于纖維和樹(shù)脂處理過(guò)的纖維，尤其是一些合成纖維更為顯著。而流速較小時(shí)，擴(kuò)散作用占優(yōu)勢(shì)。而一般的深層通風(fēng)發(fā)酵，除要求無(wú)菌空氣具有必要的無(wú)菌程度外，還要具有一定高的壓力，這就需要比較復(fù)雜的空氣除菌流程。 (2)將經(jīng) 壓縮后的熱空氣冷卻，并將析出的油、水盡可能地除掉。C)除去油和水，再加熱至 30~35176。在吸氣口處需要設(shè)置防止顆粒及雜物吸入的篩網(wǎng) (也可以裝在粗過(guò)濾器上 )，以免損壞空氣壓縮機(jī)。從空氣壓縮機(jī)出來(lái)的空氣，溫度為 120176?，F(xiàn)將去除油、水的工藝過(guò)程所需設(shè)備及 其作用概述如下。C 地下水，把 40~50176。在空氣壓力為 （表壓）的情況下，最佳的空氣流速應(yīng)為 1~2m／ s(空床速度 )，在此操作條件下可以去掉較小的霧滴。層后，微粒濃度下降量與進(jìn)入此介質(zhì)的空氣中的微粒濃度成正比，即： 含量?？諝庠谶^(guò)濾時(shí)，微粒含量沿濾層而均勻遞減，故K’值為常數(shù)。而氣流速度過(guò)大，摩擦過(guò)激，則會(huì)引起某些介質(zhì) (如活性炭、棉花等 )的焚化。過(guò)濾器的內(nèi)徑 D 可以根據(jù)空氣量及流速求出： 流速一般取 ~／ s，按操作情況而定，盡量使過(guò)濾器在較高過(guò)濾效率的氣流速度區(qū)運(yùn)行。壓緊裝置各廠不一，可以在周邊固定螺栓壓緊，可以用中央螺栓壓緊，也可以利用頂蓋的密封螺栓壓緊，其中利用頂蓋壓緊比較簡(jiǎn)便。它由簡(jiǎn)身、頂蓋、濾層、夾板和緩沖層構(gòu)成。阻力稍太。為了將很大的過(guò)濾面積安裝在較小體積的設(shè)備內(nèi)，可將長(zhǎng)長(zhǎng)的濾紙折成瓦楞狀，安裝在楞條支撐的濾框內(nèi)，濾紙的周邊用環(huán)氧樹(shù)脂與濾框粘結(jié)密封。 2，空氣過(guò)濾介質(zhì) 空氣過(guò)濾介質(zhì)不僅要求除菌效率高，還要求能用高溫滅菌、不易受油水沾污而降低除菌效率；阻 力小、成本低、來(lái)源充足、經(jīng)久耐用及便于調(diào)換操作。此外，近年來(lái)出現(xiàn)的微孔過(guò)濾介質(zhì)，如硝酸纖維酯類和聚四氟乙烯類微孔濾膜，在有預(yù)過(guò)濾的情況下，能絕對(duì)過(guò)濾干