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發酵罐發酵過程中雜菌污染的原因和預防染菌的措施分析

  • 來源:video-learn.net 網站編輯:廣世生物 發表時間:2022-04-07 10:27

 

很多雜菌具有和我們的工業菌種類似的生長條件,因此可以很好地用于工業發酵。為了控制雜菌對環境的污染,必須對雜菌的生長條件、代謝途徑有充分的認識。發酵罐在發酵過程中易感染的雜菌主要有酵母菌、霉菌等,在細菌中也可見到長短桿菌、球菌等;最佳生長溫度是指在該溫度下,微生物的代謝速度最快,一般微生物生長的最佳溫度為25~35℃。掌握每一個菌種的最佳生長溫度,對于分析染菌原因具有重要意義。菌體在超過其最高生長溫度的環境中生長,菌體在高溫下死亡的機制是由于酶失活導致菌體代謝障礙所致。以致死溫度和死亡時間為標準。對不同微生物致死溫度、時間的掌握,有利于滅菌操作。一般來說,大腸埃希菌,肺炎雙球菌和酵母菌在60℃左右10min就會死亡,枯草芽孢桿菌和嗜熱芽孢桿菌在100℃時17min就會死亡,而嗜熱芽孢桿菌在120℃時12min就會死亡。在微生物的生活環境中,pH與微生物的活動有密切關系,pH的變化會導致某些代謝產物的積累,而pH發生突變可能是由于某些雜菌的感染所致。一般來說,pH值在4~9之間的細菌生長最適值為7或微堿性。菌株的pH值在2~7之間,最適宜菌株為5或微酸性。研究不同菌種生長的pH值,有助于找到染菌的原因,從而控制發酵條件。
二是細菌感染的原因。
因為工業發酵的很多環節都是半開放式的,因此染菌是不可避免的問題,但也有很多原因,主要有人為因素、種子帶菌率高、設備結構不合理、工藝管道安裝不合理、設備存在漏氣、死角和空氣染菌等。
種子帶菌:根據長期經驗,在發酵前,特別是在0~6h,感染細菌很少,10h或20h后,感染細菌數量會逐漸增加,甚至會突然增加。如果酵母菌或霉菌被污染,如果是由于殺菌不徹底,則可能是由于種子帶菌而引起的。為弄清楚雜菌是否是種子帶菌所致,在接種后繼續對接種瓶中剩余的少量種子液進行培養,觀察是否為種子帶菌。如果污染的菌數較少,而污染的雜菌又對培養過程中產生的細菌分泌的抗生素敏感,那么在這種情況下進行無菌試驗是困難的;但是在種子罐或發酵罐中可以繼續生長、繁殖,甚至危害發酵,這種情況應稱為種子帶菌。
(2)設備因素:發酵生產中設備存在的缺陷也是感染細菌的重要因素,在設備結構上,主要表現為:設備結構不合理,設備安裝不合理,設備本身漏氣、死角及設備管理上存在漏洞等。另外,發酵方法設計不當也容易染菌。化學腐蝕、電化學腐蝕、磨蝕和操作不當都會造成設備的穿孔,造成設備漏洞。發酵機設備也會染菌,如蒸氣系統,無菌空氣系統,物料消毒系統,冷水系統等等。蒸氣溫度高低、壓力大小、蒸氣含水量對蒸氣質量有影響,由于飽和濕蒸氣含水量較高,蒸氣溫度較低,蒸氣壓力波動較大,可能導致滅菌溫度時間達不到雜菌致死時間和致死溫度而引起發染菌。蒸氣管道過長,分支過多,循環使用或連接不消毒設備均可引起染菌。引起空氣系統雜菌的因素主要有空氣中帶油帶水,總空氣系統安裝不當,以及沒有定期檢查。材料消毒系統產生的雜菌主要是設備死角雜菌或未定期進行檢查。
人為因素:導致染菌的人為因素是指本可避免但不能避免的染菌因素,如操作人員的操作方法、操作質量和操作人員的工作責任感等。人的因素包括進罐前沒有進行嚴格的密度檢查,接種違反操作規程,檢修質量沒有驗收制度,操作不熟練或出現錯誤。人為雜菌造成污染的原因必須引起足夠的重視,因為很多時候人為雜菌造成的染菌往往是操作者的一些明知故犯、麻痹大意或僥幸心理造成的,而一旦人為染菌,巨大的經濟損失將給人們以深刻的痛苦教訓。
發酵工業中對雜菌的控制技術。
對大多數染菌原因進行了了解之后,應針對染菌原因進行各個方面的改進,將染菌風險降到最低。預防雜菌污染的第一步是做好入罐前的消毒滅菌工作。
一是發酵行業的消毒消毒技術。
(1)介質消毒。常用的細菌培養基消毒方法有干熱消毒、濕熱消毒、射線消毒、化學藥品消毒、過濾消毒、火焰消毒、臭氧消毒等。
當前,發酵行業應用最多的是濕熱滅菌。濕熱式滅菌利用高溫飽和蒸汽有很強的滲透能力,同時在冷凝時會放出大量的冷凝熱,而使物料溫度升高,使微生物體內的蛋白質凝固變性,從而達到殺滅各種微生物進行滅菌的目的。消毒條件一般為121℃30min。濕熱式滅菌具有蒸汽來源容易,潛熱量大,通透性強等優點,與其它滅菌方法相比,滅菌效果好,運行費用低。干熱滅菌是利用高溫干燥的空氣將微生物體內的蛋白質氧化滅菌。常用于干熱滅菌的條件是在160℃下保溫1~2小時。干熱滅菌的優點是能保持干燥狀態,但滅菌效果不如濕熱滅菌。
二、空氣過濾法去除細菌。在發酵過程中,好氧細菌需要不斷通入空氣,以提供微生物呼吸和代謝所需的氧氣。大氣微生物主要是細菌和各種孢子,也有酵母菌和病毒顆粒,它們大多附著在空氣塵埃上,空氣除菌主要是去除空氣中的微粒。氣體的滅菌方法主要有輻射滅菌、化學滅菌、靜電除塵和加熱滅菌等,但纖維介質過濾法在大流量氣體的氣體滅菌中仍被廣泛采用。現在有棉纖維、超細纖維紙、維尼龍纖維等作為空氣除菌介質。過濾空氣介質時,介質之間的間隙要遠遠大于顆粒直徑。粒子的阻留機理主要表現在阻留截獲、慣性碰撞截獲以及布朗擴散運動等方面。
(3)設備和管路的滅菌設備和管路在使用前還必須保證是無菌的。
<1>種子罐、發酵罐、計量罐、補料罐和其他空罐的消毒應從每罐的相關管道通向蒸氣,使罐內壓力達到0.147MPa,保持45min。消毒過程應將每個罐頭頂部的俄相關閥門的空氣排出,并使蒸汽通過,達到死角消毒。殺菌完畢,關閉蒸氣閥,待罐內壓力降到空氣過濾壓力以下時,通入殺菌空氣保持壓力0.098MPa(表壓)。
<2>空氣總濾池和分濾池的滅菌從空氣濾池上部通入蒸汽,從上下排氣口排氣,保持壓力0.147MPa(壓力表),滅菌2h。消毒后通入壓縮空氣,吹干空氣過濾器,然后保持壓力。
補料罐、消泡劑管道及接種管道的消毒方法一般要求壓力在0.3~0.45MPa,保溫時間1h。
二、雜菌的防治技術及染菌防治措施。
雜菌控制:根據染菌原因的不同,采取不同的控制措施是十分必要的。如果出現染菌現象,首先要找出染菌的原因,然后采取補救措施,即使當批產品不能挽回時,也要詳細地找出原因,并加以改正,為以后的生產積累經驗。
在種子帶菌的情況下,要防止種子帶菌,首先要嚴格控制沙管、冷凍管、斜面和搖瓶等配制種子用材料。尤其在母瓶中接種液態菌絲體容易引起細菌感染,保持搖瓶清潔可降低被雜菌污染的可能性。對漏水的設備,由于細小的漏水用肉眼難以發現所以必須定期對設備進行檢查,以免造成大面積感染菌。對儀器設備的材料應選擇耐腐蝕材料,添加防腐蝕劑,控制和改善腐蝕環境等措施,可減少或防止化學腐蝕。采用陰極保護措施,可防止設備電化學腐蝕。
由于生產過程中管理不善而引起的染菌問題也十分嚴重。完善的發酵設備和嚴格的消毒操作是防止染菌的前提條件。但單純注重工藝操作而忽視工藝管理,很難達到理想的殺菌效果。對某發酵廠員工來說,預防發酵染菌的技術管理是企業技術管理的重要組成部分。

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