第四章 發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)課件

發(fā)酵工程FermentationEngineering太原科技大學(xué)環(huán)境與安全學(xué)院徐宏英第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)第四章發(fā)酵工業(yè)的無(wú)菌技術(shù)第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)本章內(nèi)容第一節(jié)概念第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略第三節(jié)發(fā)酵工業(yè)的無(wú)菌技術(shù)第四節(jié)培養(yǎng)基及設(shè)備滅菌第五節(jié)空氣除菌第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)一、概念第一節(jié)發(fā)酵工業(yè)的無(wú)菌技術(shù)滅菌消毒除菌防腐

目前，絕大多數(shù)工業(yè)發(fā)酵都采用純種培養(yǎng)，要求整個(gè)發(fā)酵過(guò)程無(wú)雜菌。為保證純種發(fā)酵，在生產(chǎn)菌種接種之前要對(duì)發(fā)酵培養(yǎng)基、空氣系統(tǒng)、流加料、發(fā)酵罐及管道系統(tǒng)等進(jìn)行滅菌，對(duì)環(huán)境消毒。發(fā)酵工業(yè)的無(wú)菌技術(shù)第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)滅菌(sterilization):

用化學(xué)或物理方法殺死物料或設(shè)備中所有有生命物質(zhì)的過(guò)程。

消毒(disinfection):

用物理或化學(xué)方法殺死空氣、地表以及容器和器具表面的微生物。

除菌(degermation):

用過(guò)濾方法除去空氣或液體中的微生物及其孢子。

第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)防腐(antisepsis):

用物理或化學(xué)方法殺死或抑制微生物的生長(zhǎng)和繁殖。發(fā)酵工業(yè)無(wú)雜菌技術(shù)：

一般采用“污染概率”作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)酵工業(yè)中允許的染菌率是10-3，即滅菌1000批次的發(fā)酵中只允許有1次染菌。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)二、消毒與滅菌的區(qū)別消毒僅僅是殺滅生物體或非生物體表面的微生物，一般只能殺死營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞，不能殺死細(xì)菌芽孢和真菌孢子，適合于發(fā)酵車(chē)間的環(huán)境和發(fā)酵設(shè)備、器具的無(wú)菌處理；滅菌是殺滅所有的生命體，適合于培養(yǎng)基等物料的無(wú)菌處理。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略

一、污染的危害二、污染危害的具體分析三、污染的防治第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)一、污染的危害

雜菌造成培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)消耗雜菌合成新產(chǎn)物；或改變了發(fā)酵液的某些理化性質(zhì)，菌體自溶、發(fā)粘等造成產(chǎn)物提取分離困難，收率低，質(zhì)量下降；雜菌的代謝會(huì)改變?cè)磻?yīng)體系的pH，發(fā)生異常變化；雜菌分解產(chǎn)物，使生產(chǎn)失敗；噬菌體污染后，微生物細(xì)胞裂解，生產(chǎn)失敗。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)染菌率國(guó)外：抗生素發(fā)酵染菌率為2%~5%。國(guó)內(nèi)：青霉素發(fā)酵染菌率為2%；鏈霉素、紅霉素和四環(huán)素發(fā)酵染菌率為5%；谷氨酸發(fā)酵噬菌體的染菌率為1%~2%

。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)二、染菌危害的具體分析

1、染菌對(duì)不同菌種發(fā)酵的影響A．細(xì)菌谷氨酸：發(fā)酵周期短，培養(yǎng)基不太豐富，較少染雜菌，但噬菌體威脅大，難以防治。肌苷：缺陷型生產(chǎn)菌，培養(yǎng)基豐富，易染菌，染菌后，營(yíng)養(yǎng)成分迅速被消耗，嚴(yán)重抑制菌生長(zhǎng)和合成代謝產(chǎn)物。發(fā)酵菌體不同，培養(yǎng)基、發(fā)酵條件、周期及產(chǎn)物性質(zhì)不同，染菌類(lèi)型及危害不同。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)B.

霉菌PenG：易染菌，雜菌分泌青霉素水解酶，PenG迅速被破壞，發(fā)酵一無(wú)所獲。檸檬酸：產(chǎn)酸后，pH降為2.0，不易染菌，主要防止前期染菌，后期注意酸性菌感染。C.

酵母菌:主要防止細(xì)菌以及野生酵母菌污染。

D.

疫苗：要求高，一旦染菌，無(wú)論污染的是活菌、死菌或內(nèi)外毒素，都應(yīng)全部廢棄。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)2、染菌種類(lèi)對(duì)發(fā)酵的影響青霉素：怕染細(xì)短產(chǎn)氣桿菌鏈霉素：怕染細(xì)短桿菌、假單孢桿菌和產(chǎn)氣桿菌四環(huán)素：怕染雙球菌、芽孢桿菌和莢膜桿菌檸檬酸：怕染青霉菌肌苷（酸）：怕染芽孢桿菌谷氨酸：怕染噬菌體，易造成連續(xù)污染第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)

種子擴(kuò)大時(shí)期染菌:危害極大，滅菌后棄去。發(fā)酵前期染菌：應(yīng)迅速重新滅菌，補(bǔ)充必要的營(yíng)養(yǎng)成分，重新接種。發(fā)酵中期染菌：挽救困難，應(yīng)早發(fā)現(xiàn)，盡快處理，處理方法應(yīng)根據(jù)各種發(fā)酵的特點(diǎn)和具體情況來(lái)決定。3、不同發(fā)酵時(shí)期染菌對(duì)發(fā)酵的影響第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)檸檬酸發(fā)酵（分別處理）a.污染細(xì)菌：加大通風(fēng)，加速產(chǎn)酸，調(diào)pH3.0以下，抑制細(xì)菌生長(zhǎng)。b.污染酵母：加入0.025~0.035g/LCuSO4抑制酵母；通風(fēng)加大，加速產(chǎn)酸。c.染黃曲霉：加入另一罐將近發(fā)酵成熟的醪液，

pH下降，黃曲霉自溶。d.染青霉菌：在pH很低下能夠生長(zhǎng)。提前放罐。

第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)發(fā)酵后期污染染菌量不太多，可繼續(xù)發(fā)酵。污染嚴(yán)重，則提前放罐。殺菌劑的添加：前期無(wú)必要，增加成本；發(fā)現(xiàn)后加入，效果要具體評(píng)價(jià)。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)4、雜菌污染對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物提取和產(chǎn)品質(zhì)量的影響絲狀菌發(fā)酵被產(chǎn)酸菌污染：pH不斷下降，菌絲大量自溶，發(fā)酵液粘度增加，過(guò)濾困難。處理方法：①將發(fā)酵液加熱后再加助濾劑；②先加絮凝劑使蛋白質(zhì)凝聚后沉淀。雜菌分泌較多蛋白質(zhì)雜質(zhì)時(shí)，對(duì)發(fā)酵后處理過(guò)程中采用溶媒萃取的提取工藝非常不利，使水相和溶媒之間極易發(fā)生乳化，水相和溶劑相難分離，應(yīng)提前去除。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)1、染菌的檢查與類(lèi)型的判斷顯微鏡檢查法平板劃線(xiàn)培養(yǎng)或斜面培養(yǎng)檢查法肉湯培養(yǎng)檢查法發(fā)酵過(guò)程的異?，F(xiàn)象判斷發(fā)酵過(guò)程中，如何及早發(fā)現(xiàn)雜菌、及時(shí)處理是避免染菌造成嚴(yán)重?fù)p失的重要手段。要求用準(zhǔn)確、迅速的方法檢查出染菌類(lèi)型及可能的染菌途徑。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)1）顯微鏡檢查法

采用簡(jiǎn)單染色法或革蘭氏染色法，也可進(jìn)行芽孢和鞭毛染色。此法簡(jiǎn)單、直接，雜菌污染需要繁殖一定數(shù)量才能鏡檢，檢出雜菌需要一定時(shí)間。2）平板劃線(xiàn)培養(yǎng)或斜面培養(yǎng)檢查法

將待檢樣品在無(wú)菌平板上劃線(xiàn)，根據(jù)可能的污染類(lèi)別分別于37℃、27℃培養(yǎng)，8h后觀察。噬菌體檢查可采用雙層平板法：噬菌斑12~20h第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)3）肉湯培養(yǎng)檢查法將待檢樣品接入無(wú)菌肉湯培養(yǎng)基，根據(jù)可能的污染類(lèi)別分別于37℃、27℃培養(yǎng)，8h后觀察。4）發(fā)酵過(guò)程的異?，F(xiàn)象觀察法溶解氧水平異常變化pH異常變化尾氣CO2異常變化

發(fā)酵液黏度、發(fā)酵液顏色及泡沫等異常變化第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)12溶解氧水平異常變化染噬菌體異常發(fā)酵菌體濃度變化第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)通過(guò)傳感器或取樣分析，發(fā)現(xiàn)pH的變化和正常發(fā)酵有較大差別，一般有雜菌污染。污染產(chǎn)酸菌或利用碳源效率高生長(zhǎng)較快的雜菌，會(huì)出現(xiàn)pH下降現(xiàn)象。pH異常變化第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)對(duì)于特定的發(fā)酵，工藝一定時(shí)，尾氣中CO2含量變化是有規(guī)律的。染菌后，培養(yǎng)基中糖的消耗速度發(fā)生變化，引起尾氣中CO2含量的異常變化。染雜菌，耗糖加快，尾氣中CO2含量增加；染噬菌體，耗糖減慢，尾氣中CO2含量減少。尾氣中CO2異常變化第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)2、污染原因分析

主要原因：

①

種子帶菌②無(wú)菌空氣帶菌③設(shè)備滲漏④滅菌不徹底

⑤操作失誤⑥技術(shù)管理不善第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)從污染時(shí)間看：早期污染可能與①②④⑤→接種操作不當(dāng)有關(guān)；后期污染可能與③⑤及中間補(bǔ)料有關(guān)。從染菌幅度看：各個(gè)發(fā)酵罐或多數(shù)發(fā)酵罐染菌，且所污染的是同一種雜菌，一般是空氣系統(tǒng)問(wèn)題，若個(gè)別罐連續(xù)染菌，一般是設(shè)備問(wèn)題。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)從雜菌種類(lèi)看：耐熱芽孢桿菌：與④有關(guān)。球菌、無(wú)芽孢桿菌：與①②③⑤有關(guān)。淺綠色菌落的雜菌：與水有關(guān)，即冷卻盤(pán)管滲漏。霉菌：與④⑤有關(guān)，即無(wú)菌室滅菌不徹底或操作問(wèn)題。酵母菌：糖液滅菌不徹底或放置時(shí)間較長(zhǎng)。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)3、雜菌污染的途徑及其預(yù)防A、種子帶菌的防治

滅菌鍋滅菌徹底接種可靠：無(wú)菌室、設(shè)備及無(wú)菌操作可靠保藏可靠無(wú)菌室：

1）一般紫外線(xiàn)殺滅；

2）如有較多的細(xì)菌，用石碳酸或土霉素殺滅；

3）如有較多的霉菌，用制霉菌素殺滅；

4）如有噬菌體，用甲醛、雙氧水或高錳酸鉀等殺滅。

第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)B、過(guò)濾空氣帶菌的防治

從空氣的除菌凈化流程和設(shè)備的設(shè)計(jì)、過(guò)濾介質(zhì)的選用和填裝，以及過(guò)濾介質(zhì)的滅菌和管理等方面完善空氣凈化系統(tǒng)。1）正確選擇采氣口提高采氣口的位置或安裝前置粗過(guò)濾器，提高空壓機(jī)進(jìn)口空氣的潔凈度。2）設(shè)計(jì)合理的空氣預(yù)處理流程，盡可能減少過(guò)濾空氣的含油量和濕度，提高溫度，保持過(guò)濾介質(zhì)的干燥狀態(tài)。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)3）設(shè)計(jì)和安裝合理的空氣過(guò)濾器，防止過(guò)濾器失效，選用除菌效率高的過(guò)濾介質(zhì)。C、設(shè)備的滲漏或“死角”造成的染菌及其防治滲漏染菌1）設(shè)備、管道、閥門(mén)在使用過(guò)程中，由于腐蝕、加工制做不良等原因形成微小漏孔后，發(fā)生滲漏而染菌。選用優(yōu)質(zhì)材料，并定期進(jìn)行檢查。2）冷卻用的夾套內(nèi)壁或蛇管的微小漏孔不易被發(fā)現(xiàn)，可以壓入弱堿性水，在罐內(nèi)可疑地方用浸濕酚酞指示劑的白布擦，有滲漏則白布變紅。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)“死角”染菌由于操作、設(shè)備結(jié)構(gòu)或人為因素造成的屏障等原因，使蒸汽不能到達(dá)預(yù)定的滅菌部位或該部位的冷空氣不易在加熱過(guò)程中排凈，從而不能達(dá)到徹底滅菌要求的部位。往往是發(fā)酵罐和設(shè)備的盲端。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)1）發(fā)酵罐的“死角”

法蘭、內(nèi)襯、接口、表頭、罐內(nèi)部件及其支撐件如攪拌軸拉桿、聯(lián)軸器、冷卻盤(pán)管、擋板、空氣分布管及其支撐件?？冢喝肟祝ɑ蚴挚祝?、排風(fēng)管接口、燈孔、視鏡口、進(jìn)料管口。

發(fā)酵罐罐底膿皰狀積垢造成“死角”

消除方法：加強(qiáng)清洗并定期鏟除污垢；安裝放汽邊閥第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)發(fā)酵罐罐底膿皰狀積垢造成“死角”

第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)法蘭連接不當(dāng)造成的“死角”第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)2）管道安裝不當(dāng)或配置不合理形成的“死角”

采用單獨(dú)的排氣、排水和排污管可有效防止染菌的發(fā)生。接種、取樣、補(bǔ)料和加消泡劑等的管道一般配置單獨(dú)的滅菌系統(tǒng)。法蘭的加工、焊接和安裝要符合滅菌要求，使銜接處管道暢通、光滑、密封性好，墊片和法蘭內(nèi)徑匹配，安裝時(shí)對(duì)準(zhǔn)中心。

第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)滅菌時(shí)蒸汽不易通達(dá)的“死角”及其消除方法第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)D、培養(yǎng)基與設(shè)備滅菌不徹底的防治原料性狀：大顆粒的原料過(guò)篩除去，淀粉質(zhì)原料、麩皮及黃豆餅攪拌均勻，防止結(jié)塊，并加入一定量的淀粉酶液化。實(shí)罐滅菌時(shí)要打開(kāi)所有的液面下的進(jìn)氣閥和液面上的排氣閥及連接管、壓力表的邊閥，充分排除罐內(nèi)冷空氣，避免罐內(nèi)的溫度和壓力表指示不符，徹底滅菌。滅菌過(guò)程中產(chǎn)生的泡沫造成染菌：添加消泡劑，防止泡沫升頂。連續(xù)滅菌過(guò)程中，最好采用自動(dòng)控制裝置，避免蒸汽壓力波動(dòng)過(guò)大，溫度達(dá)不到要求。滅菌后期罐壓驟變滅菌不徹底，冷卻發(fā)酵罐過(guò)快，造成罐內(nèi)負(fù)壓，而使帶菌空氣從密封不嚴(yán)處進(jìn)入。冷卻發(fā)酵罐前，要通入無(wú)菌空氣。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)E、操作不當(dāng)造成染菌（操作嚴(yán)格規(guī)范）

在放大移種或發(fā)酵過(guò)程中，罐內(nèi)壓力跌至零，外界空氣進(jìn)入染菌；泡沫頂蓋染菌；管道閥門(mén)操作不當(dāng)致使壓縮空氣的壓力突然下降，罐內(nèi)壓力高，發(fā)酵液倒流進(jìn)入液面以下管道及空氣濾器而染菌。F、噬菌體染菌及其防治

環(huán)境污染導(dǎo)致空氣傳播的噬菌體染菌。采用抗噬菌體菌種；提高空氣潔凈度，凈化生產(chǎn)環(huán)境。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)采取哪些措施能夠保持無(wú)菌發(fā)酵？物料、培養(yǎng)基、中間補(bǔ)料要滅菌；發(fā)酵設(shè)備及輔助設(shè)備（空氣過(guò)濾裝置、各種發(fā)酵罐進(jìn)出口連接裝置）和管道要滅菌；好氣發(fā)酵通入的空氣要除菌；種子無(wú)污染；接種無(wú)菌操作過(guò)關(guān)；為了保持發(fā)酵的長(zhǎng)期無(wú)菌狀態(tài)，需維持正壓。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)第三節(jié)發(fā)酵工業(yè)的無(wú)菌技術(shù)干熱滅菌法濕熱滅菌法射線(xiàn)滅菌法化學(xué)藥劑滅菌法過(guò)濾除菌法火焰滅菌法第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)原理：利用電熱或紅外加熱到高溫殺死微生物。溫度、時(shí)間：160~170℃、1~2h。設(shè)備：恒溫電熱干燥箱。優(yōu)點(diǎn)：滅菌器皿保持干燥。適宜對(duì)象：要求保持干燥的器具和材料。如培養(yǎng)皿、移液管等。一、干熱滅菌法第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)原理：利用高溫氺蒸汽殺死微生物。溫度、時(shí)間：121℃、0.5h。設(shè)備：高壓蒸汽滅菌鍋。優(yōu)點(diǎn)：滅菌徹底。適宜對(duì)象：培養(yǎng)基、玻璃器皿、無(wú)菌水、緩沖液、金屬器具等。二、濕熱滅菌法第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)原理：利用紫外線(xiàn)、高能電磁波、或放射性物質(zhì)產(chǎn)生的高能粒子殺死微生物。時(shí)間：10～50s

。設(shè)備：紫外燈、粒子發(fā)射儀等。缺點(diǎn)：滅菌不徹底。適宜對(duì)象：物體表面、超凈臺(tái)及培養(yǎng)室等環(huán)境滅菌。三、射線(xiàn)滅菌法第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)原理：利用化學(xué)藥劑與微生物發(fā)生反應(yīng)殺死微生物。藥劑：甲醛、漂白粉、高錳酸鉀、環(huán)氧乙烷及季銨鹽（新潔爾滅）缺點(diǎn)：不能對(duì)培養(yǎng)基滅菌。適宜對(duì)象：發(fā)酵工廠環(huán)境滅菌。四、化學(xué)藥劑滅菌法第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)原理：利用過(guò)濾方法阻留微生物以達(dá)到除菌的目的。適宜對(duì)象：不耐高溫的液體培養(yǎng)基組分和空氣過(guò)濾除菌。五、過(guò)濾滅菌法第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)原理：利用火焰直接殺死微生物以達(dá)到除菌的目的。優(yōu)點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單，滅菌徹底。適宜對(duì)象：金屬器具（接種針、接種環(huán)、接種鏟、小刀及鑷子）和玻璃器具滅菌。六、火焰滅菌法第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)第四節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌

一、濕熱滅菌原理

二、分批滅菌（實(shí)罐滅菌）三、連續(xù)滅菌（連消）四、分批滅菌與連續(xù)滅菌的比較五、發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌技術(shù)

第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)1、微生物熱阻2、微生物熱死定律：對(duì)數(shù)殘留定律3、非對(duì)數(shù)殘留定律4、滅菌溫度和時(shí)間的選擇5、影響培養(yǎng)基滅菌的其它因素一、濕熱滅菌原理第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)1、熱阻

定義：微生物對(duì)熱的抵抗力稱(chēng)為熱阻，指微生物在某一特定條件下（主要是溫度）的致死時(shí)間。相對(duì)熱阻：某一微生物在某一條件下的致死時(shí)間與另一微生物在相同條件下的致死時(shí)間比。致死溫度：殺死微生物的極限溫度。致死時(shí)間：在致死溫度下，殺死全部微生物所需要的時(shí)間。一般微生物的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞60℃加熱10min全部死亡，芽孢100℃加熱數(shù)分鐘甚至數(shù)小時(shí)才能被殺死。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)2.對(duì)數(shù)殘留定律

在一定溫度下，微生物受熱致死遵循分子反應(yīng)速度理論，微生物受熱死亡的速率-dN/dt與任何瞬間殘留的活菌數(shù)N成正比，即

式中：

N:殘留活菌數(shù)，個(gè)；N0:開(kāi)始滅菌時(shí)的活菌數(shù)，個(gè)；

Nt:經(jīng)過(guò)t時(shí)間滅菌后的活菌數(shù)，個(gè)；t：受熱時(shí)間，min；

k：比死亡速率常數(shù)（滅菌速率常數(shù)），min-1

DN/dt:活菌數(shù)瞬時(shí)變化速率，及死亡速率。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)計(jì)算滅菌的基本公式：滅菌時(shí)間取決于：污染程度（N0）滅菌程度（Nt）殘留菌數(shù)

k值由上式可知：當(dāng)Nt=0時(shí)，t=∞，既無(wú)意義，也不可能。一般采用Nt=0.001，即1000次滅菌中只有一次失敗。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)判斷微生物受熱死亡難易程度的基本依據(jù)。不同微生物在相同溫度下的k值是不同的，k值愈小，則此微生物愈耐熱，熱阻愈大。（k↓，熱阻↑,滅菌t↑）比死亡速率k將存活率Nt/N0對(duì)時(shí)間t在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)上作圖，可以得到一條直線(xiàn)，其斜率的絕對(duì)值即比死亡速率

k。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)大腸桿菌在不同溫度下的殘留曲線(xiàn)第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)3、非對(duì)數(shù)殘留定律

雜實(shí)際過(guò)程中，某些微生物受熱死亡的速率不符合對(duì)數(shù)殘留定律，如一些微生物芽孢。

將存活率Nt/N0對(duì)時(shí)間t在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)上作圖，可以得到殘留曲線(xiàn)，而不是一條直線(xiàn)。呈現(xiàn)這種熱死亡非對(duì)數(shù)動(dòng)力學(xué)行為的主要是芽孢，可以最具代表性的“菌體循序死亡模型”來(lái)描述。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)嗜熱脂肪芽孢桿菌芽孢在不同溫度下的死亡曲線(xiàn)

第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)

kRksNRNsNDdNR/dt=-kRNRdNs/dt=kRNR-ksNs→Nt/N0=KR/(kR-kS)[ekst-ks/kRe-kRt]

式中NR：耐熱性活芽孢數(shù)；Ns：敏感性活芽孢數(shù)

ND：死亡的芽孢數(shù)；kR：耐熱性芽孢的比死亡速率；

ks：敏感性芽孢的比死亡速率；

N0：初始活芽孢數(shù)。菌體循序死亡模型第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)培養(yǎng)基中含有大量的不耐熱的微生物和相當(dāng)數(shù)量的耐熱性微生物時(shí)的滅菌殘留曲線(xiàn)

。

在溫度T相同時(shí)，對(duì)數(shù)與非對(duì)數(shù)定律的滅菌時(shí)間t則不同。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)4、滅菌溫度和時(shí)間的選擇

微生物的受熱死亡屬于單分子反應(yīng)，其滅菌速率常數(shù)k與溫度之間的關(guān)系可用阿累尼烏斯方程表示：

k=Aexp(-△E/RT)

式中：A為阿累尼烏斯常數(shù)，s-1；

k為滅菌速度常數(shù)；

T為熱力學(xué)溫度，K；

R為氣體常數(shù)，8.314J/(mol●K)；△E為微生物死亡活化能，J/mol。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)滅菌過(guò)程中培養(yǎng)物質(zhì)受熱破壞也可看作一級(jí)反應(yīng)：式中C：對(duì)熱不穩(wěn)定物質(zhì)的濃度，mol/L；

t：分解反應(yīng)時(shí)間,s；k’：分解速度常數(shù),s-1。k’的變化也遵循阿累尼烏斯方程：

都與相應(yīng)的活化能及T有關(guān)第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)

當(dāng)溫度從T1→T2㏑(k2/k1)/㏑(k2’/k1’)=ΔE/ΔE’>1(∵ΔE>ΔE’即殺死微生物的活化能大于成分分解活化能)

∴隨著T上升，菌死亡速率增加倍數(shù)大于培養(yǎng)基成分分解速率增加倍數(shù)，故一般選擇高溫快速滅菌。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)5.影響培養(yǎng)基滅菌的其它因素

1）培養(yǎng)基成分油脂、糖類(lèi)及一定濃度的蛋白質(zhì)、高濃度有機(jī)物等可以增加微生物的耐熱性；低濃度（1%-2%）NaCl對(duì)微生物有保護(hù)作用，隨著濃度增加，保護(hù)作用減弱，當(dāng)濃度達(dá)8%-10%以上，則減弱微生物的耐熱性。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)2）pH：

pH6.0-8.0，微生物最耐熱，pH<6.0，H+易滲入微生物細(xì)胞內(nèi)，改變細(xì)胞的生理反應(yīng)促使其死亡?！嗯囵B(yǎng)基pH愈低，滅菌所需時(shí)間愈短。3）培養(yǎng)基的物理狀態(tài)

固體培養(yǎng)基的滅菌時(shí)間比液體的（對(duì)流作用）要長(zhǎng)。相同溫度下，固體培養(yǎng)基的滅菌時(shí)間比液體培養(yǎng)基的滅菌時(shí)間要長(zhǎng)2~3倍。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)4）泡沫泡沫中的空氣形成隔熱層，對(duì)滅菌極為不利，可加入少量消泡劑。5）培養(yǎng)基中的微生物數(shù)量

培養(yǎng)基中微生物的數(shù)量與滅菌時(shí)間呈正比。天然基質(zhì)培養(yǎng)基、營(yíng)養(yǎng)豐富或變質(zhì)的原料中含菌較多。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)二、分批滅菌（實(shí)罐滅菌）定義：分批滅菌就是將配制好的培養(yǎng)基放入發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起進(jìn)行滅菌的操作過(guò)程，也稱(chēng)為實(shí)罐滅菌。優(yōu)點(diǎn)：不需要專(zhuān)門(mén)的滅菌設(shè)備，投資少，設(shè)備簡(jiǎn)單，滅菌效果可靠，對(duì)蒸汽的要求較低。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)用空氣過(guò)濾器滅菌并用空氣吹干夾套或蛇管排冷水，開(kāi)啟排氣管閥，空氣管通蒸汽，也可夾套內(nèi)通蒸汽達(dá)70℃左右取樣管放料管通蒸汽120℃，1×105pa保溫保溫階段，凡液面以下各管道都應(yīng)通蒸汽，液面上其余各管道則應(yīng)排蒸汽，不留死角，維持壓力、溫度恒定罐壓接近空氣壓力向罐內(nèi)通無(wú)菌空氣保溫結(jié)束，依次關(guān)閉各排汽、進(jìn)汽閥門(mén)夾套或蛇管中通冷水培養(yǎng)基降溫到所需溫度

1.滅菌工藝過(guò)程第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)分批滅菌包括升溫、保溫和冷卻三個(gè)階段。升溫、冷卻兩階段也有一定的滅菌效果，考慮到滅菌的可靠性主要在保溫階段進(jìn)行，故可以簡(jiǎn)單地利用式

㏑(Nt/N0)=-kt

來(lái)粗略估算滅菌所需時(shí)間。2.滅菌時(shí)間的估算第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)例1：有一發(fā)酵罐內(nèi)裝40m3培養(yǎng)基，在1210C溫度下實(shí)罐滅菌，原污染程度為每1ml有2×105個(gè)耐熱細(xì)菌芽孢，已知1210C時(shí)滅菌速度常數(shù)k=1.8min-1，求滅菌失敗機(jī)率為0.001時(shí)所需時(shí)間。

解：N0=40×106×2×105=8×1012(個(gè))Nt=0.001(個(gè))k=1.8(min-1)

㏑(Nt/N0)=-kt

t=2.303/k[lg(N0/Nt)]=2.303/1.8[lg(8×1015)]=20.34(min)由于升溫階段就有部分菌被殺滅，特別是當(dāng)培養(yǎng)基加熱至1000C以上，這個(gè)作用較為顯著，實(shí)際保溫階段時(shí)間比計(jì)算值要短。

第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)三、連續(xù)滅菌（連消）定義：連續(xù)滅菌就是將配制耗的培養(yǎng)基向發(fā)酵罐等培養(yǎng)裝置輸送的同時(shí)進(jìn)行加熱、保溫和冷卻等滅菌操作過(guò)程。優(yōu)點(diǎn)：可以在比分批滅菌更高的溫度下滅菌，保溫時(shí)間很短，減少營(yíng)養(yǎng)物的破壞，提高發(fā)酵產(chǎn)率。注意：連續(xù)滅菌前要進(jìn)行空罐滅菌，加熱器、維持罐及冷卻器也應(yīng)先進(jìn)行滅菌。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)1、工藝流程噴淋冷卻連續(xù)滅菌流程噴射加熱連續(xù)滅菌流程薄板式換熱器連續(xù)滅菌流程2、滅菌時(shí)間的計(jì)算

㏑(Ct/C0)=－ktt=2.303/k[lg(C0/Ct)]

式中：C0、Ct分別為單位體積培養(yǎng)基滅菌前、后的含菌數(shù)。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)例2．某發(fā)酵罐內(nèi)裝40m3培養(yǎng)基，采用連續(xù)滅菌，滅菌溫度為1310C，原污染程度為每1ml含有2×105個(gè)雜菌，已知1310C時(shí)滅菌速度常數(shù)為15min-1，求滅菌所需的維持時(shí)間。連續(xù)滅菌時(shí)間的估算解：C0=2×105(個(gè)/ml)Ct=0.001/(40×106)=2.5×10-11(個(gè)/ml)t=2.303/k[lg(C0/Ct)]=2.303/15×lg[(2×105)/(2.5×10-11)]=2.37min第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)噴淋冷卻連續(xù)滅菌流程維持8~25min預(yù)加熱110~130℃第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)維持管子長(zhǎng)度保證保溫時(shí)間急速升溫急速冷卻冷卻段加熱段第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)四、分批滅菌與連續(xù)滅菌的比較

連續(xù)滅菌的優(yōu)點(diǎn)：（適用于大型罐）可采用高溫短時(shí)滅菌，營(yíng)養(yǎng)成分破壞少，有利于提高發(fā)酵產(chǎn)率；發(fā)酵罐利用率高；蒸汽負(fù)荷均衡；采用板式換熱器時(shí)，可節(jié)約大量能量；適宜采用自動(dòng)控制，勞動(dòng)強(qiáng)度??；可實(shí)現(xiàn)將耐熱性物料和不耐熱性物料在不同溫度下分開(kāi)滅菌，減少營(yíng)養(yǎng)成分的破壞。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)缺點(diǎn)：對(duì)小型罐無(wú)優(yōu)勢(shì)，不方便，對(duì)設(shè)備要求高；蒸汽波動(dòng)時(shí)滅菌不徹底；當(dāng)培養(yǎng)基中含有固體顆粒或有較多泡沫時(shí)，以分批滅菌好，防止滅菌不徹底。

第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)五、發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌技術(shù)1、種子罐、發(fā)酵罐、計(jì)量罐、補(bǔ)料罐等的空罐滅菌及管道滅菌2、空氣總過(guò)濾器和分過(guò)濾器滅菌3、種子培養(yǎng)基實(shí)罐滅菌4、發(fā)酵培養(yǎng)基實(shí)罐滅菌5、發(fā)酵培養(yǎng)基連續(xù)滅菌6、補(bǔ)料實(shí)罐滅菌第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)1、種子罐、發(fā)酵罐、計(jì)量罐、補(bǔ)料罐等的

空罐滅菌及管道滅菌從有關(guān)管道通入蒸汽，使罐內(nèi)蒸汽壓力達(dá)0.147MPa，維持45min。滅菌過(guò)程中，液位以上的閥門(mén)和邊閥門(mén)打開(kāi)排氣，滅菌完畢后關(guān)閉，待罐內(nèi)壓力低于空氣過(guò)濾器壓力時(shí)，通入無(wú)菌空氣保壓0.098MPa。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)2、空氣總過(guò)濾器和分過(guò)濾器滅菌排出過(guò)濾器中的空氣，從過(guò)濾器上部通入蒸汽，并從上下排氣口排蒸汽，維持壓力0.147MPa

滅菌2h。滅菌完畢，通入壓縮空氣吹干。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)3、種子培養(yǎng)基實(shí)罐滅菌從夾層通入蒸汽間接加熱至80℃

，再?gòu)娜庸?、進(jìn)風(fēng)管、接種管等液面以下的閥門(mén)通入蒸汽，進(jìn)行直接加熱。同時(shí)，關(guān)閉夾層蒸汽進(jìn)口閥門(mén)，升溫至121℃

，維持30min。期間，所有液面以上的閥門(mén)保持一定時(shí)間的排蒸汽狀態(tài)。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)4、發(fā)酵培養(yǎng)基實(shí)罐滅菌從夾層或盤(pán)管式熱交換器通入蒸汽，間接加熱至90℃

，關(guān)閉夾層或盤(pán)管蒸汽；從取樣管、進(jìn)風(fēng)管、放料管等液面以下的閥門(mén)通入蒸汽，直接加熱至121℃

，維持30min；期間，所有液面以上的閥門(mén)保持一定時(shí)間的排蒸汽狀態(tài)。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)5、發(fā)酵培養(yǎng)基連續(xù)滅菌一般培養(yǎng)基的連續(xù)滅菌采用滅菌溫度為130℃

，維持5min。根據(jù)料液不同而異，淀粉料液為121℃

，維持5~10min。尿素溶液滅菌為105℃

，維持5min。6、補(bǔ)料實(shí)罐滅菌第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)第五節(jié)空氣除菌

一、概述二、空氣過(guò)濾除菌流程三、空氣預(yù)處理四、空氣預(yù)處理流程設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例五、空氣過(guò)濾介質(zhì)六、空氣過(guò)濾除菌原理七、提高過(guò)濾除菌效率的措施第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)一、概述空氣除菌的必要性

以一個(gè)50m3的發(fā)酵罐為例，若裝料系數(shù)為0.7，要求每立方米發(fā)酵液每分鐘通氣0.8m3，培養(yǎng)周期170h，那么每個(gè)周期需通氣量2.86×105m3(50×0.7×0.8×170×60)，而每立方米大氣中約有103-104個(gè)微生物。

空氣帶菌是發(fā)酵染菌的主要原因之一。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)空氣除菌方法輻射殺菌：超聲波、高能陰極射線(xiàn)，x射線(xiàn)、β射線(xiàn)、γ射線(xiàn)、紫外線(xiàn)(2265?~3287?)加熱殺菌：加熱方法可用蒸汽、電和空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的熱量靜電除菌：常用于潔凈工作臺(tái)、潔凈工作室所需無(wú)菌無(wú)塵空氣的第一次除塵，配合高效過(guò)濾器使用。過(guò)濾除菌：采用定期滅菌的介質(zhì)來(lái)阻截流過(guò)的空氣所含的微生物而取得無(wú)菌空氣。常用的過(guò)濾介質(zhì)有棉花、活性炭、玻璃纖維、有機(jī)合成纖維、有機(jī)和無(wú)機(jī)燒結(jié)材料等等。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)二、空氣過(guò)濾除菌流程空氣過(guò)濾除菌：

采用定期滅菌的介質(zhì)來(lái)阻截流過(guò)的空氣中所含微生物而制得無(wú)菌壓縮空氣。過(guò)濾介質(zhì)：

棉花、活性炭、玻璃纖維、有機(jī)合成纖維、有機(jī)或無(wú)機(jī)燒結(jié)材料等。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)流程主要設(shè)備：空氣壓縮機(jī)、空氣過(guò)濾器

附屬設(shè)備：粗過(guò)濾器、氣液分離器、空氣貯罐、空氣冷卻器第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)空氣過(guò)濾除菌的一般流程：前置空氣過(guò)濾器進(jìn)行粗濾空壓機(jī)升壓一級(jí)冷凝器對(duì)壓縮空氣降溫二級(jí)甚至多級(jí)冷凝器降溫除水、除油空氣加熱器降低濕度空氣儲(chǔ)罐穩(wěn)壓空氣過(guò)濾器除菌無(wú)菌空氣進(jìn)入發(fā)酵罐。1、對(duì)空氣過(guò)濾除菌流程的要求第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)流程的制定應(yīng)根據(jù)所在地的地理、氣候環(huán)境和設(shè)備條件綜合考慮環(huán)境污染比較嚴(yán)重的地方，要考慮改變吸風(fēng)的條件（升高10米，大氣中的微生物下降一個(gè)數(shù)量級(jí)）；在溫暖潮濕的南方，要加強(qiáng)除水設(shè)施；壓縮機(jī)耗油嚴(yán)重的設(shè)備流程中則要加強(qiáng)消除油霧的污染，也可采用無(wú)油潤(rùn)滑的往復(fù)式壓縮機(jī)；往復(fù)式壓縮機(jī)，要配備前置粗過(guò)濾器及空氣貯罐。通常要求壓縮空氣的相對(duì)濕度Φ=50%~60%時(shí)通過(guò)過(guò)濾器為好。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)2、空氣除菌流程的分析空氣除菌系統(tǒng)包括：冷卻、分離油水、加熱、過(guò)濾幾種典型的設(shè)備流程兩級(jí)冷卻、加熱除菌流程冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程高效前置過(guò)濾空氣除菌流程將空氣冷卻至露點(diǎn)以上的流程利用熱空氣加熱冷空氣流程一次冷卻和析水的空氣過(guò)濾流程第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)

兩級(jí)冷卻、加熱除菌流程圖1-粗過(guò)濾器；2-空壓機(jī)；3-貯罐；4，6-冷卻器；5-旋風(fēng)分離器；7-絲網(wǎng)分離器；8-加熱器；9-過(guò)濾器30~35℃20~25℃100%50~60%第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)

冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程圖

1-粗過(guò)濾器；2-壓縮機(jī)；3-貯罐；

4-冷卻器；5-絲網(wǎng)分離器；6-過(guò)濾器冷熱空氣直接混合第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)

利用熱空氣加熱冷空氣的流程示意圖1-高空采風(fēng)；2-粗過(guò)濾器；3-壓縮機(jī)；4-熱交換器；5-冷卻器；6，7-析水器；8-空氣總過(guò)濾器；9-空氣分過(guò)濾器第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)

將空氣冷卻至露點(diǎn)以上的流程1－高空采風(fēng)；2－粗過(guò)濾器；3－壓縮機(jī)；4－冷卻器；5－冷卻器；6－空氣總過(guò)濾器；7－空氣分過(guò)濾器第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)

高效前置過(guò)濾空氣除菌流程圖1—高效前置過(guò)濾器；2—壓縮機(jī)；3—貯罐；4—冷卻器；5—絲網(wǎng)分離器；6—加熱器；7—過(guò)濾器第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)

一次冷卻和析水的空氣過(guò)濾流程示意圖1－高空采風(fēng)；2－粗過(guò)濾器；3－壓縮機(jī)；4－冷卻器；5，6—析水器；7—貯罐；8—加熱器；9—空氣總過(guò)濾器；10—空氣分過(guò)濾器第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)三、空氣預(yù)處理原理：除塵(外源空氣的前處理)：防塞，提高過(guò)濾效率和濾器壽命；措施：建吸風(fēng)塔、粗過(guò)濾器、高效前置過(guò)濾器降溫：防燒傷介質(zhì)及水分蒸發(fā)嚴(yán)重，對(duì)發(fā)酵不利除油、除水：防塞（因油膜堵），防止過(guò)濾器長(zhǎng)菌堵塞（因水滴）加熱：保持相對(duì)濕度穩(wěn)壓：防止壓力波動(dòng)，貯罐第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)目的：提高空氣壓縮前的潔凈度，減小壓縮機(jī)的磨損和主過(guò)濾器的負(fù)荷。措施：1）建吸風(fēng)塔，提高空氣吸氣口的位置；

2）設(shè)置粗過(guò)濾器，濾去大塵埃和菌類(lèi)。粗過(guò)濾器：

布袋過(guò)濾器、填料過(guò)濾器、油浴洗滌和水霧除塵裝置等。1、外源空氣的前過(guò)程第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)2、空氣壓縮和壓縮空氣的冷卻

1）目的：為了克服輸送過(guò)程中過(guò)濾介質(zhì)等的阻力。2）設(shè)備：

渦輪式空壓機(jī)、往復(fù)式空壓機(jī)

空氣凈壓縮后，溫度會(huì)顯著升高，壓縮比愈高，溫度也愈高。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)空氣壓縮后溫度的計(jì)算：空氣的壓縮過(guò)程可看作絕熱過(guò)程，故壓縮后的空氣溫度與被壓縮的程度有關(guān)：

T2=T1(P2/P1)(k-1)/k

式中T1,T2——壓縮前后空氣的絕對(duì)溫度，KP1,P2——

壓縮前后空氣的絕對(duì)壓強(qiáng)，Pak——絕熱指數(shù)，空氣為1.4

若壓縮為多變過(guò)程，則可用多變指數(shù)m（對(duì)于空氣m=1.2-1.3）代替絕熱指數(shù)k。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)例3：20oC的大氣被壓縮至表壓2.5kg/cm2時(shí)溫度是多少？解：T1=20+273=293kP2/P1=（2.5+1.033）/1.033=3.42m=1.3T2=T1(P2/P1)(m-1)/m=293×3.420.3/1.3=389k∴t2=389-273=116oC第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)高溫壓縮空氣需要冷卻降溫防止引起過(guò)濾介質(zhì)的碳化或燃燒；防止引起菌種損傷；減小發(fā)酵罐降溫負(fù)荷。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)3、壓縮空氣冷卻后的除水、除油經(jīng)冷卻降溫的壓縮空氣相對(duì)濕度增大，會(huì)析出水來(lái)，使過(guò)濾介質(zhì)受潮失效。采用含油空壓機(jī)壓縮空氣時(shí)，會(huì)不可避免地夾帶潤(rùn)滑油。

需要除水、除油。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)1）幾個(gè)與濕空氣相關(guān)的概念空氣的絕對(duì)濕度：1m3

濕空氣中含有的水蒸氣絕對(duì)量(kg)空氣的相對(duì)濕度（Φ）：空氣的絕對(duì)濕度與同溫度下飽和絕對(duì)濕度之比值或者空氣中水蒸汽分壓與同溫度時(shí)的飽和水蒸汽壓之比值，稱(chēng)為空氣的相對(duì)濕度。

Φ=Pw/Ps

式中

Pw——空氣中水蒸氣分壓，

Pa

Ps——同溫度下水的飽和蒸氣壓，Pa，

它可由各類(lèi)手冊(cè)中查到。空氣的濕含量（X）：1kg干空氣中含有的水汽量

（kg/kg干空氣）第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)1）幾個(gè)與濕空氣相關(guān)的概念A(yù)、空氣的絕對(duì)濕度：

1m3

濕空氣中含有的水蒸氣絕對(duì)量(kg)。B、空氣的相對(duì)濕度（Φ）：

空氣的絕對(duì)濕度與同溫度下飽和絕對(duì)濕度之比值或空氣中水蒸汽分壓與同溫度時(shí)的飽和水蒸汽壓之比稱(chēng)為空氣的相對(duì)濕度。

Φ=Pw/Ps

式中：Pw——空氣中水蒸氣分壓，Pa；

Ps——同溫度下水的飽和蒸氣壓，Pa；可由各類(lèi)手冊(cè)中查到。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)C、空氣的濕含量（X）空氣的濕含量是指1kg干空氣中含有的水汽量。

設(shè)Ggkg干空氣中含Gwkg水蒸汽時(shí)，則

X=Gw/Gg

又Pw/Pg=nw/ng=(Gw/Mw)/(Gg/Mg)=(Gw/Gg)·(Mg/Mw)

（Mw，Mg分別為水和空氣的分子量）∴X=Gw/Gg=(PwMw)/(PgMg)=(18/28.94)·(Pw/Pg)X=0.622Pw/Pg

X=0.622Pw/(P-Pw)

（4-1）第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)2）Φ與X的關(guān)系

將ΦPs=Pw代入式4-1中得

X=0.622ΦPs/（P-ΦPs）所以，已知某一溫度T時(shí)Φ值，便可求得X。①當(dāng)X一定時(shí)，T1→T2，導(dǎo)致Φ1→Φ2，則X1=0.622Φ1Ps1/(P1-Φ1Ps1)X2=0.622Φ2Ps2/(P2-Φ2Ps2)∵X1=X2∴Φ2=Φ1(PS1/PS2)(P2/P1)

（式4-2）第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)②當(dāng)X發(fā)生變化，即有水析出時(shí)，X降低，此時(shí)Φ2=100%，

定義：當(dāng)Ф=1時(shí)，空氣中水蒸氣已飽和，此時(shí)溫度稱(chēng)為露點(diǎn)Td。當(dāng)T<Td時(shí)，有水析出，X↓。當(dāng)ΔX=0時(shí)，壓縮過(guò)程中，隨著T↑，Ps↑，P↑，Ф↓；降溫過(guò)程中，隨著T↓，Ps↓，P一定，Ф↑。第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)壓縮空氣冷卻到一定溫度，除去油水后，空氣的相對(duì)濕度會(huì)達(dá)到100%。溫度稍一下降，還會(huì)析出水來(lái)。還需加熱，以降低空氣的相對(duì)濕度，達(dá)到50~60%。空壓機(jī)出來(lái)的空氣是脈沖式的，安裝空氣儲(chǔ)罐可消除，維持罐亞穩(wěn)定，還可使剩余液滴沉降除去。3）空氣的再加熱和穩(wěn)定

第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)預(yù)處理流程設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)繁關(guān)鍵：去濕問(wèn)題四、空氣預(yù)處理流程設(shè)計(jì)第四章發(fā)酵工業(yè)無(wú)菌技術(shù)思考題壓縮空氣的露點(diǎn)比原始空氣的露點(diǎn)更高