【正文】 強(qiáng)的微生物，它進(jìn)入培養(yǎng)物的良好環(huán)境后，只要很短的調(diào)整期，即可進(jìn)入對數(shù)生長期而大量繁殖。同時(shí)，為了克服設(shè)備和管道的阻力并維持一定的罐壓，需采用空氣壓縮機(jī)。壓縮后的空氣用管道或貯氣罐保溫一定時(shí)間以增加空氣的受熱時(shí)間，促使有機(jī)體死亡。 用靜電除菌凈化空氣有如下優(yōu)點(diǎn)： (1)阻力小，約 104Pa； (2)染菌率低，平均低于 10~15％； (3)除水、除油的效果好； (4)耗電少。下面分述顆粒被捕獲的作用機(jī)理以及它們的大小和關(guān)系。 vc 是空氣在纖維網(wǎng)格間隙的真實(shí)速度，它與容器空截fdb?1?sPamkgmdmdsmvcdvdcppffpp??：空氣粘度，；：微粒密度，；：微粒直徑，；：纖維直徑，；速，：微粒（即空氣）的流：層流滑動修正系數(shù)；式中?????3003//)1(18面時(shí)空氣速度 vs 的關(guān)系受填充密度 α的影響。就單一重力沉降而言，大顆粒比小顆粒作用顯著，一般 50μm 以上的顆粒沉降作用才顯著。 第四節(jié) 空氣過濾除菌的流程 一、空氣凈化的工藝要求 空氣過濾除菌流程是生產(chǎn)對無菌空氣要求具備的參數(shù) (如無菌程度、空氣壓力、溫度等 )，并結(jié)合吸氣環(huán)境的空氣條件和所用空氣除菌 設(shè)備的特性，根據(jù)空氣的性質(zhì)而制訂的。以達(dá)到無菌。 2，去除壓縮空氣中所帶的油和水 空氣中的微生物通常不單獨(dú)游離存在，而依附在塵埃和霧滴上。C 的空氣冷卻到 40~50176。 第五節(jié) 介質(zhì)過濾除菌的設(shè) 備及計(jì)算 一、深層過濾效率和過濾器的計(jì)算 過濾效率就是濾層所濾去的微粒數(shù)與原來微粒數(shù)的比值，它是衡量過濾器過濾能力的指標(biāo)： N2／ Nl：過濾前后空氣中的微粒含量比值，即穿透濾層的微粒數(shù)與原有微粒數(shù)的比值，稱為穿透率。然而單纖維過濾效率，根據(jù)圖 74，則隨氣體流速的增加而增加，也隨纖維直徑的增加而減少。但由于濾層太厚，耗用棉花太多，安裝困難，阻力損失很大，故工廠常用活性炭作間層，以改善這些因素。為了使氣流均勻進(jìn)入和通過過濾介質(zhì)，在上下孔板應(yīng)先鋪上 30~40 目的金屬絲網(wǎng)和織物 (麻布 )，使過濾介質(zhì) (濾板或?yàn)V紙 )均勻受力，夾緊于中間．周邊要加橡膠圈密封切勿讓空氣走短路。超細(xì)纖維的直徑很小，間隙很窄，容易被微粒堵塞孔隙而增大壓力損失。蒸汽壓力和排氣速度不宜過大，以避免過濾介質(zhì)被沖翻而造成短路。 （一）孢子的制備 1，細(xì)菌孢子的制備 細(xì)菌的斜面培養(yǎng)基多采用碳源限量而氮源豐富的配方。 1，種子罐的作用： 主要是使孢子發(fā)芽，生長繁殖成菌（絲）體，接入發(fā)酵罐能迅速生長，達(dá)到一定的菌體量，以利于產(chǎn)物的合成。如土霉素生產(chǎn)菌種在高于 37℃培養(yǎng)時(shí)，孢子接入發(fā)酵罐后出現(xiàn)糖代謝變慢，氨基氮回升提前，菌絲過早自溶，效價(jià)降低等現(xiàn)象。 1，培養(yǎng)基 種子培養(yǎng)基要滿足以下要求： （ 1）營養(yǎng)成分適合種子培養(yǎng)的需要 （ 2）選擇有利于孢子發(fā)芽和菌體生長的培養(yǎng)基； （ 3）營養(yǎng)上要易于被菌體直接吸收和利用； （ 4）營養(yǎng)成分要適當(dāng)豐富和完全，氮源和維生素含量要高 （ 5）營養(yǎng)成分要盡可能與發(fā)酵培養(yǎng)基相近。 （ 1）菌種穩(wěn)定性的 檢查 （ 2）無（雜菌）檢查 四、種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 1，細(xì)胞或菌體 菌絲形態(tài)、菌絲濃度和培養(yǎng)液外觀（色素、顆粒等） 單細(xì)胞：菌體健壯、菌形一致、均勻整齊，有的還要求有一定的排列或形態(tài)； 霉菌、放線菌：菌絲粗壯、對某些染料著色力強(qiáng)、生長旺盛、菌絲分枝情況和內(nèi)含物情況好。 （ 1）從實(shí)驗(yàn)室搖瓶或孢子懸浮液容器接種 通常有兩種方式 2，從種子罐接種 第四節(jié) 菌種的保藏與復(fù)壯 一、菌種的保藏 菌種保藏的意義 菌種是從事微生物學(xué)以及生命科學(xué)研究的基本材料，特別是利用微生物進(jìn)行有關(guān)生產(chǎn)如抗生素、氨基酸、釀造等工業(yè)，更離不開菌種。 （ 4）冷凍干燥法 此法的原理是在低溫下迅速將細(xì)胞凍結(jié)以保持細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整，然后在真空下使水分升華。但只要一旦恢復(fù)正常條件，這些現(xiàn)象就會消失。即使菌落是由一個(gè)孢子或單個(gè)細(xì)胞形成，只要它是多核細(xì)胞，在誘發(fā)突變中核的變化不會都一樣，隨著菌種傳代和核的分離也會使性狀表現(xiàn)多樣化，產(chǎn)量也會隨之變化，即使是單核孢子發(fā)生突變時(shí)，如果 雙鏈 DNA 上僅一條鏈上某個(gè)位點(diǎn)發(fā)生變化，經(jīng)移殖后也會出現(xiàn)性狀分離。 （ 2）選擇合適的培養(yǎng)條件 培養(yǎng)條件對菌種衰退有一定的影響，選擇一個(gè)適合原種生長的條件可以防止菌種衰退。 但這工作量不亞于新突變株的誘變育種，另外，用遺傳方法選育不易退化的穩(wěn)定菌株或采用雙缺、三缺菌株及減少傳代次數(shù)等方法，都可防止菌種退化，保存穩(wěn)定菌株。 （二）防止菌種衰退和退化菌種的復(fù)壯 防止菌種衰退 防止菌種衰退的方法有： （ 1）控制傳代次數(shù) 基因的變化往往發(fā)生在復(fù)制和繁殖過程中，繁殖越頗繁，復(fù)制的次數(shù)越多，基因發(fā)生變化的機(jī)會也就越多。 變異菌株性狀分離 變異菌株性狀分離也會引起高產(chǎn)型狀的喪失。對誘變育種而獲得的高產(chǎn)變異株則常表現(xiàn)出恢復(fù)野生型性狀等。 （ 3） 砂土管保藏法 將孢子懸浮液轉(zhuǎn)移至滅過菌的砂土 管中，于真空干燥器內(nèi)用真空泵抽干，再轉(zhuǎn)至有干燥劑的容器中，密封低溫保藏。 3，二級種子培養(yǎng) 為了獲得發(fā)酵所需要的足夠數(shù)量的菌體，在一級種子培養(yǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)而擴(kuò)大到種子罐的二級種子培養(yǎng)。過大會引起溶氧不足，影響產(chǎn)物合成；而且會過多移入代謝廢物，也不經(jīng)濟(jì)；過小會延長培養(yǎng)時(shí)間，降低發(fā)酵罐的生產(chǎn)率。 冷藏時(shí)間對孢子的生產(chǎn)能力也有影響。 水質(zhì)的影響：地區(qū)不同、季節(jié)變化和水源污染，均可造成水質(zhì)波動，影響種子質(zhì)量。每年移種 34 次。這些純種培養(yǎng)物稱為 種子 。此外，近年來出現(xiàn)的微孔過濾介質(zhì)，如硝酸纖維酯類和聚四氟乙烯類微孔濾膜，在有預(yù)過濾的情況下，能絕對過濾干燥或潮濕的空氣中平均直徑大于孔徑 (推薦用 )的微生物，這是一類值得重視的新型過濾介質(zhì)。為了將很大的過濾面積安裝在較小體積的設(shè)備內(nèi)，可將長長的濾紙折成瓦楞狀，安裝在楞條支撐的濾框內(nèi)，濾紙的周邊用環(huán)氧樹脂與濾框粘結(jié)密封。它由簡身、頂蓋、濾層、夾板和緩沖層構(gòu)成。過濾器的內(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，盡量使過濾器在較高過濾效率的氣流速度區(qū)運(yùn)行。空氣在過濾時(shí)，微粒含量沿濾層而均勻遞減，故K’值為常數(shù)。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。現(xiàn)將去除油、水的工藝過程所需設(shè)備及 其作用概述如下。在吸氣口處需要設(shè)置防止顆粒及雜物吸入的篩網(wǎng) (也可以裝在粗過濾器上 )，以免損壞空氣壓縮機(jī)。 (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。而流速較小時(shí)，擴(kuò)散作用占優(yōu)勢。 設(shè)微粒擴(kuò)散運(yùn)動的最大距離為 2x，則離纖維 2x 處氣流中的微粒都可能因擴(kuò)散運(yùn)動與纖維接觸，滯留在纖維上，這就增加了纖維的捕 集效率。微粒的運(yùn)動慣性 越大，它受氣流換向干擾越小， b值就越大。 圖 73 單纖維空氣流程圖 圖 73 為一單纖維的流動模型。但對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微粒的拖帶力或微粒布朗擴(kuò)散運(yùn)動的動量時(shí)，則微粒就不能被吸附而沉降，所以靜電除塵對很小的微粒效率較低。 利用壓縮熱進(jìn)行空氣滅菌的流程見圖 71(a)。在使用之前必須加以處理以除去其中的有害成分?？偟膩碚f，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。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和代謝必不可少的條件。一般按染菌機(jī)率為 103。對空氣的要求隨發(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。空氣進(jìn)口溫度為 21176。 靜電除菌裝置按其對菌體微粒的作用可分成電離區(qū)和捕集區(qū)。這是帶顆粒的氣流流過纖維截面的假想模型。同時(shí)，實(shí)踐證明，捕集效率是微粒慣性力的無因次準(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)動速度的關(guān)系為： 由上式可見，空氣流速 v0 是影響捕集效率的重要參數(shù)。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。前者的除菌效率隨氣流速度增加而增加，后者則相反。常采用油水分離器與去霧器相結(jié)合的裝置。如果將粗過濾器提高到相當(dāng)于吸氣口的高度，則不需另設(shè)吸氣口。 （ 1）一級空氣冷卻器 用 30176。 （ 6）空氣加熱器 分離油、水以后的空氣的相對濕度仍然為 100％，當(dāng)溫度稍微下降時(shí) (例如冬天或過濾器阻力下降很大時(shí) )就會析出水來，使過濾介質(zhì)受潮。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。通過過濾器的壓力降一般為 ~?？諝鈴耐采碇胁壳芯€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)緩沖層通過下孔板經(jīng)薄層介質(zhì)過濾后 ，從上孔板進(jìn)入頂蓋經(jīng)排氣孔排出。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濾器內(nèi)，底部用墊片密封。 3，空氣過濾器的操作要點(diǎn) 為了使空氣過濾器始 終保持干燥狀態(tài)，當(dāng)過濾器用蒸氣滅菌時(shí)，應(yīng)事先將蒸汽管和過濾器內(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 )。 發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)過程中的種子的必須滿足以下條件： （ 1）菌種細(xì)胞的生長活力強(qiáng)，移種至發(fā)酵罐后能迅速生長，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）無雜菌污染； （ 5）保持穩(wěn)定的生產(chǎn)能力。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。 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。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%。 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)出來的生產(chǎn)能力。種子罐容積大小取決于發(fā)酵罐大小和種量比例。本方法是用人工方法模擬自然環(huán)境使菌種得以棲息。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)別開來。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。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。 。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。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)，在移接傳代過程中，這個(gè)高產(chǎn)菌株數(shù)