1 第五章第五章 第二节第二节 空气除菌空气除菌生物工艺学2531 发酵用无菌空气的质量标准空气中的微生物主要是细菌、酵母菌、霉菌和病毒，它们大多附着在空气中的灰尘上。离地面近的空气中所含微生物也比离地面高的多。工程设计中常以微生物浓度104个/m3作为空气的污染指标。一般按染菌机率为10-3来计算，即1000次发酵周期所用的无菌空气只允许12次染菌。3发酵用的无菌空气标准连续提供一定流量的压缩空气。常以通气比或VVM来计算空气的用量。VVM的意义是单位时间(min)单位体积(m3)培养基中通入标准状况下空气的体积(m3)，一般为0.1-2.0。空气的压强(表压)为0.20.4 MPa。进入过滤器之前，空气的相对湿度70。进入发酵罐的空气温度可比培养温度高10-30。压缩空气的洁净度，在设计空气过滤器时，一般取失败概率为10-3为指标。也可以把100级作为无菌空气的洁净指标。100级指每立方米空气中，尘埃粒子数最大允许值0.5 m的为3500，5 m的为0；微生物最大允许数为5个浮游菌/ m3 ，1个沉降菌/ m3 。4中国药品生产洁净室（区）的空气洁净度标准洁净度级别洁净度级别 尘埃最允埃最允许数数/立方米立方米 微生物最大允微生物最大允许数数 0.5um 5um 浮游菌个浮游菌个/立方米立方米 沉降菌个沉降菌个/皿皿.30min 100 3500 0 5 1 10000 350,000 2,000 100 3 100000 3,500,000 20,000 500 10 300000 10,500,000 61,800 NA 15 5空气除菌方法一、辐射灭菌射线、X射线、射线、射线、紫外线、超声波等。应用较广泛的还是紫外线，它在波长为22653287A时杀菌效力最强。一般要结合甲醛蒸汽等来保证无菌室的无菌程度。二、加热灭菌太不经济。三、静电除菌利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘、除菌的目的。近年来一些工厂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。对设备维护和安全技术措施要求较高。6空气除菌方法四、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。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。7过滤除菌的机理 一、惯性捕集作用二、拦截捕集作用三、重力沉降作用四、静电吸附作用8532空气过滤除菌的流程(1)首先将进入空压机的空气粗滤，滤去灰尘、沙土等固体颗粒。这样还有利于空压机的正常运转，提高空压机的寿命。(2)将经压缩后的热空气冷却，并将析出的油、水尽可能地除掉。常采用油水分离器与去雾器相结合的装置。(3)为防止往复压缩机产生脉动，和一般的空气供给一样，流程中需设置一个或数个贮气罐。(4)空气过滤器一般采用二台总过滤器(交叉使用)和每个发酵罐单独配备分过滤器相结合的方法，以达到无菌。9空气过滤除菌的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120160C)，先冷却至适当温度(2025C)除去油和水，再加热至3035C，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。 10提高压缩前空气的质量 主要措施是提高空气吸气口的位置和加强吸入空气的压缩前过滤。(1)空气吸气口提高空气吸气口的高度可以减少吸入空气的微生物含量。吸气口每提高3.05m，微生物数量减少一个数量级。一般以离地面510m为好。在吸气口处需要设置防止颗粒及杂物吸入的筛网(也可以装在粗过滤器上)，以免损坏空气压缩机。(2)粗过滤器吸入的空气在进入压缩机前先通过粗过滤器过滤，可以减少进入空气压缩机的灰尘和微生物。常用的粗过滤器有油浸铁丝网、油浸铁环和泡沫塑料等。11去除压缩空气中所带的油和水 （1）一级空气冷却器用30左右的水，把从压缩机出来的120 或150 的空气冷却到4050 左右。（2）二级空气冷却器用9 冷冻水或1518 地下水，把4050 的空气冷却到2025 。冷却后，其相对湿度提高到100%，由于温度处于露点以下，油、水即凝结为油滴和水滴。（3）空气贮罐用以沉降大的油滴和水滴及稳定压力。（4）旋风分离器用以分离50m以上的液滴及部分较小的液滴。（5）丝网除沫器用以分离5m以上的液滴。使用丝网除沫器需控制好空气的流速，并不断去掉凝结下来的油水。在空气压力为0.2Mpa（表压）的情况下，最佳的空气流速应为12ms，在此操作条件下可以去掉较小的雾滴。（6）空气加热器空气的相对湿度仍然为100，温度稍微下降就会析出水来，使介质受潮。因此，还必须使用加热器来提高空气温度，降低空气的相对湿度(要求在60以下) 。125.4 无菌检测及发酵废气废物的安全处理5.4.1 无菌检测发酵液无菌检测无菌试验：无菌试验有肉汤培养法、双蝶法、斜面培养法等。镜检：采用显微镜直接观察取样中有无杂菌，明显的优势是快速，但染菌初期或杂菌少时无法确定，一般与肉汤法配合使用。 试剂盒：近几年出现的快速、高效检测灭菌效果和染菌的新手段。13空气系统的无菌检测主要考察过滤器是否失效。过滤器失效的检测方法一是检测过滤器两侧的压降，压降大说明过滤介质被堵塞；二是用粒子计数器测定空气中的粒子数是否超标，有无达到洁净度要求。 145.4.2 发酵废气废物的安全处理发酵废气:排气口接装冷凝器回流部分发酵液，以避免发酵液体积的大幅下降。大型发酵罐的排气处理一般接到车间外经沉积液体后从“烟囱”排出。发生染菌事故后，尤其发生噬菌体污染后，国内发酵行业普遍采用的方法是将排气途经碱液处理后排向大气。虽经碱液处理，吸风口空气中尚有噬菌体存在，这些噬菌体又难于籍过滤除去。利用噬菌体对热的耐受力差的特点，在空气预处理流程中，将贮罐紧靠着空压机。此时的空气温度很高，空气在贮罐中停留一段时间可达到杀灭噬菌体的作用。 15发酵液污染发酵液需处理后方可排放否则造成新的污染源。一般是直接通入蒸汽灭菌处理，也可加入甲醛再用湿热灭菌处理。