第四章 生物工藝過程中的無菌技術(shù)課件

生物工藝學(xué)國家十一五規(guī)劃教材《生物工藝學(xué)》（邱樹毅主編）配套課件第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)

目錄第一章緒論第二章工業(yè)微生物菌種選育、制備與保藏第三章工業(yè)培養(yǎng)基及其設(shè)計第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)第五章生物反應(yīng)動力學(xué)第六章發(fā)酵過程原理第七章生物反應(yīng)器及生物工藝過程的放大第八章生物反應(yīng)過程參數(shù)檢測與控制第九章生物產(chǎn)品分離及純化技術(shù)第十章生物產(chǎn)品工藝學(xué)及應(yīng)用第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)

第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)

4.1生物反應(yīng)過程中無菌的要求4.2工業(yè)常用無菌技術(shù)4.2.1干熱滅菌4.2.2濕熱滅菌4.2.3射線滅菌4.2.4化學(xué)藥劑滅菌4.2.5過濾除菌4.3培養(yǎng)基滅菌4.3.1濕熱滅菌原理4.3.2分批滅菌4.3.3連續(xù)滅菌4.4空氣除菌4.4.1空氣除菌方法4.4.2空氣除菌流程

4.5設(shè)備及管道滅菌第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)

采取措施對生產(chǎn)過程涉及到的原料、設(shè)備等進行滅菌處理，達到嚴格的純種培養(yǎng)條件。通常工業(yè)上采取的主要措施是：(1)對培養(yǎng)基進行滅菌處理；(2)對好氧過程的空氣進行滅菌處理；(3)對生物反應(yīng)器(發(fā)酵罐)及其連接管道進行滅菌處理；(4)菌種為無污染的純粹種子；(5)使生物反應(yīng)器處于正壓環(huán)境；(6)對培養(yǎng)過程中補料進行滅菌處理等。4.1生物反應(yīng)過程中無菌的要求第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)4.2.1干熱滅菌

4.2工業(yè)常用無菌技術(shù)4.2.2濕熱滅菌

4.2.3射線滅菌

4.2.4化學(xué)藥劑滅菌4.2.5過濾除菌第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)干熱滅菌時，微生物主要由于氧化作用而死亡。最常用的方法有以下兩種：(1)灼燒法。常用于實驗室接種針、勺、試管或三角瓶口和棉塞的滅菌，也用于工業(yè)發(fā)酵罐接種時的火環(huán)保護。(2)烘箱熱空氣法。將物品放入烘箱內(nèi)，然后升溫至165℃，維持2小時。經(jīng)過烘箱熱空氣法可以達到徹底滅菌的目的。該法適用于玻璃、陶瓷和金屬物品的滅菌。其優(yōu)點是滅菌后物品干燥，缺點是操作所需時間長，易損壞物品，對液體樣品不適用。

4.2.1干熱滅菌

第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)利用飽和蒸汽進行滅菌的方法稱為濕熱滅菌。通常濕熱滅菌條件為121℃，維持30min。高壓蒸汽滅菌是實驗室、發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)中最常用的滅菌方法。一般培養(yǎng)基、玻璃器皿、無菌水、緩沖液、金屬用具等都可以采用此法滅菌。4.2.2濕熱滅菌

第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)射線滅菌是利用紫外線、高能電磁波或放射性物質(zhì)產(chǎn)生的高能粒子進行滅菌的方法，其中以紫外線最常用。其殺菌作用主要是因為導(dǎo)致DNA胸腺嘧啶間形成胸腺嘧啶二聚體和胞嘧啶水合物，抑制DNA正常復(fù)制。此外，空氣在紫外線輻射下產(chǎn)生的臭氧有一定殺菌作用。

4.2.3射線滅菌

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某些化學(xué)試劑能與微生物發(fā)生反應(yīng)而具有殺菌作用。常用的化學(xué)藥劑有酒精、甲醛、漂白粉(或次氯酸鈉)、高錳酸鉀、環(huán)氧乙烷、季銨鹽等。由于化學(xué)藥劑也會與培養(yǎng)基中的一些成分作用，且加入培養(yǎng)基后易殘留在培養(yǎng)基內(nèi)，所以，化學(xué)藥劑不能用于培養(yǎng)基的滅菌，一般應(yīng)用于發(fā)酵工廠環(huán)境的消毒。4.2.4化學(xué)藥劑滅菌第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)

過濾除菌是利用過濾法阻留微生物以達到除菌的目的。此法僅適用于不耐高溫的液體培養(yǎng)基組分和空氣的過濾除菌。工業(yè)上常用過濾法大量制備無菌空氣，供好氧微生物的液體深層發(fā)酵使用。4.2.5過濾除菌第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)4.3.1濕熱滅菌原理

4.3培養(yǎng)基滅菌4.3.2分批滅菌

4.3.3連續(xù)滅菌第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)4.3.1.1微生物熱阻☆每種微生物都有一定的生長溫度范圍。當微生物處于生長溫度的下限時，代謝作用幾乎停止而處于休眠狀態(tài)。當溫度超過生長溫度的上限時，微生物細胞中的蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)會發(fā)生不可逆變性，使微生物在很短的時間內(nèi)死亡，加熱滅菌就是根據(jù)微生物的這一特性進行的?！钜话阄⑸锏臓I養(yǎng)細胞在60℃加熱10min全部死亡，但細菌芽孢能耐受較高的溫度，在100℃需要數(shù)分鐘甚至數(shù)小時才能被殺滅。某些嗜熱菌的芽孢在120℃下需30min甚至更長時間才能殺滅。所以，一般衡量滅菌徹底與否，是以能否殺滅芽孢細菌為標準。

4.3.1濕熱滅菌原理

☆致死溫度：殺死微生物的極限溫度?！钪滤罆r間：在致死溫度下，殺死全部微生物所需要的時間。在致死溫度以上，溫度愈高，致死時間愈短。由于不同種類微生物細胞及微生物細胞和微生物孢子對熱的抵抗力不同，它們的致死溫度和致死時間也有很大的差別。☆熱阻：微生物對熱的抵抗力，即指微生物在某一特定條件下(主要是溫度)的致死時間?！钕鄬嶙瑁褐改骋粭l件下的致死時間與另一微生物在相同條件下的致死時間之比。第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)

在一定溫度下，微生物受熱致死遵循分子反應(yīng)速率理論，微生物受熱死亡的速率－dN/dt在任何瞬間與殘留的活菌數(shù)N成正比，這就是對數(shù)殘留定律，其數(shù)學(xué)表達式為

式中：N—殘留活菌數(shù)，個；

t—受熱時間，min；

k—比死亡速率常數(shù)，s-1。k也稱滅菌速率常數(shù)，此常數(shù)大小與微生物種類及滅菌溫度有關(guān)；

dN/dt—活菌數(shù)瞬時變化速率，即死亡速率。4.3.1.2濕熱滅菌的對數(shù)殘留定律若開始滅菌(t=0)時，培養(yǎng)基中活的微生物數(shù)為N0，將式上式積分后可得到式中：N0—開始滅菌時原有的活菌數(shù)，個；

Nt—經(jīng)過t時間滅菌后的殘留菌數(shù)，個。

此式是計算滅菌的基本公式，從式中可知滅菌時間取決于污染程度(N0)、滅菌程度(殘留菌數(shù)Nt)和k值。亦可看出，如果要求完全徹底滅菌，即殘留菌數(shù)Nt=0時，需要的滅菌時間為無窮大，此式即無意義，事實上是不可能的。因此，工程上進行滅菌設(shè)計時，一般采用Nt=0.001，即在1000次滅菌中允許有一次染菌機會。

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在實際過程中某些微生物受熱死亡的速率是不符合對數(shù)殘留規(guī)律的。將其N0/Nt對滅菌時間t在半對數(shù)坐標中標繪得到的殘留曲線不是直線。呈現(xiàn)這種熱死亡非對數(shù)動力學(xué)行為的主要是一些微生物芽孢。有關(guān)這一類熱死亡動力學(xué)的行為，雖然可用多種模型來描述，但其中以Prokop和Hunphey所提出的“菌體循序死亡模型”最有代表性，其假設(shè)耐熱性微生物芽孢的死亡不是突然的，而是漸變的，即耐熱性芽孢(R型)先轉(zhuǎn)變?yōu)閷崦舾械闹虚g態(tài)芽孢(S型)，然后轉(zhuǎn)變成死亡的芽孢(D型)，這一過程可用下式表示

NR—耐熱性活芽孢數(shù)(R型)；NS—敏感性活芽孢數(shù)(S型)；

ND—死亡的芽孢數(shù)(D型)；

4.3.1.3濕熱滅菌的非對數(shù)殘留定律根據(jù)對數(shù)殘留定律，聯(lián)立微分方程可得式中：Nt—任一時刻具有活力的芽孢數(shù)，即Nt=NS+NR；

N0—初始的活芽孢數(shù)；

kR—耐熱性芽孢的比死亡速率，s-1；

kS—敏感性芽孢的比死亡速率，s-1。

在溫度相同時，對數(shù)與非對數(shù)定律的滅菌時間t不同。第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)

當培養(yǎng)基受熱溫度從T1上升至T2時，微生物的比死亡速率常數(shù)k和培養(yǎng)基成分分解破壞的速率常數(shù)k’變化情況為☆對微生物的死亡情況而言將上述兩式相除并取對數(shù)后可得☆培養(yǎng)基成分的破壞，同樣也可得兩式相除得

4.3.1.4滅菌溫度和時間的選擇

在生產(chǎn)中必須選擇既能達到滅菌目的，又能使培養(yǎng)基成分破壞減少至最少的工藝條件。

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)系可用阿倫尼烏斯方程表示：式中：A—阿倫尼烏斯常數(shù)，s-1；

R—氣體常數(shù)，8.314J/(mol·K)；

T—熱力學(xué)溫度，K；

△E—微生物死亡活化能，J/mol。

大部分培養(yǎng)基的破壞也可認為是一級分解反應(yīng)，若其他條件不變，培養(yǎng)基成分分解速率常數(shù)和溫度的關(guān)系也可用阿倫尼烏斯方程表示。第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)4.3.1.4滅菌溫度和時間的選擇滅菌溫度/℃完全滅菌時間/min維生素B1破壞量/%10040099.3110366711515501204271300.581450.0821500.01＜1滅菌溫度和完全滅菌時間對維生素B1破壞量的比較

由于滅菌時殺死微生物的活化能大于培養(yǎng)基成分破壞的活化能△E’，因此隨著溫度的上升，微生物比死亡速率常數(shù)增加倍數(shù)要大于培養(yǎng)基成分破壞分解速率常數(shù)的增加倍數(shù)。也就是說，當滅菌溫度升高時，微生物死亡速率大于培養(yǎng)基成分破壞的速率。根據(jù)這一理論，培養(yǎng)基滅菌一般選擇高溫快速滅菌法，換言之，為達到目的相同的滅菌效果，提高滅菌溫度可以明顯縮短滅菌時間，并可減少培養(yǎng)基因受熱時間長而遭到破壞的損失。

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不同成分的培養(yǎng)基其含菌量是不同的。培養(yǎng)基中微生物數(shù)量越多，達到無菌要求所需的滅菌時間也越長。天然基質(zhì)培養(yǎng)基，特別是營養(yǎng)豐富或變質(zhì)的原料中含菌量遠比化工原料的含菌量多，因此，滅菌時間要適當延長。含芽孢桿菌多的培養(yǎng)基，要適當提高滅菌溫度并延長滅菌時間。

4.3.1.5影響培養(yǎng)基滅菌的其他因素培養(yǎng)基成分培養(yǎng)基pH培養(yǎng)基物理狀態(tài)泡沫微生物數(shù)量pH對微生物的耐熱性影響很大，pH為6.0～8.0時微生物耐熱能力最強，pH小于6.0時，H+易滲入微生物細胞內(nèi)，改變細胞的生理反應(yīng)促使其死亡。所以培養(yǎng)基pH愈低，滅菌所需時間愈短。

固體培養(yǎng)基的滅菌時間要比液體培養(yǎng)基的滅菌時間長，假如100℃時液體培養(yǎng)基的滅菌時間為1h，而固體培養(yǎng)基則需要2～3h才能達到同樣的滅菌效果。其原因在于液體培養(yǎng)基滅菌時，熱的傳遞除了傳導(dǎo)作用外還有對流作用，而固體培養(yǎng)基則只有傳導(dǎo)作用而沒有對流作用，另外液體培養(yǎng)基中水的傳熱系數(shù)要比有機固體物質(zhì)大得多。

泡沫中的空氣形成隔熱層，使傳熱困難，對滅菌極為不利。因此對易產(chǎn)生泡沫的培養(yǎng)基進行滅菌時，可加入少量消泡劑。

油脂、糖類及一定濃度的蛋白質(zhì)增加了微生物的耐熱性，高濃度有機物會在細胞的周圍形成一層薄膜，從而影響熱的傳入。所以滅菌溫度應(yīng)高些。例如，大腸桿菌在水中加熱到60～65℃便死亡，在10%的糖液中，需70℃處理4～6min，而在30%的糖液中則需70℃處理30min。第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)4.3.2分批滅菌

培養(yǎng)基的分批滅菌就是將配制好的培養(yǎng)基放在發(fā)酵罐或生物反應(yīng)器中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備儀器進行滅菌的操作過程，也稱為實罐滅菌，而若反應(yīng)中沒有物料，則稱為空消，空消是對發(fā)酵罐設(shè)備及其周邊連接管道進行滅菌處理。優(yōu)點：培養(yǎng)基的分批滅菌不需要專門的滅菌設(shè)備，對蒸汽要求低，投資少，設(shè)備簡單，滅菌效果可靠。缺點：蒸汽消耗量大，造成鍋爐負荷波動大；滅菌溫度低時間長以及升降溫時間長，對培養(yǎng)基破壞大。應(yīng)用：分批滅菌是中、小型發(fā)酵罐經(jīng)常采用的一種培養(yǎng)基滅菌方法。

分批滅菌在所用的發(fā)酵罐中進行。將培養(yǎng)基在配制罐中配好以后，用泵通過專用管道輸入發(fā)酵罐中，然后用直接蒸汽或間接蒸汽加熱到滅菌溫度(一般121℃)在此溫度維持一定時間，再冷卻到發(fā)酵所需溫度，完成滅菌過程。

分批滅菌過程包括升溫、維持和冷卻三個階段，通常100℃以下的溫度對滅菌沒有太多貢獻，在實際過程中是忽略的，升溫是指從100℃升到121℃的情況，而冷卻是指121℃冷卻到100℃時的情況，在這兩個溫度段，加熱升溫和冷卻對滅菌是有貢獻的。為了使滅菌處理得到期望的結(jié)果，Deindoerfer引入了▽來測定滅菌度(N0/N)

。▽＝ln

Deindoerfer還假設(shè)各階段滅菌效果可以疊加，即▽總＝▽加熱＋▽維持＋▽冷卻＝ln

第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)4.3.2分批滅菌

例：一萬升培養(yǎng)基在發(fā)酵罐中于121℃分批滅菌，各階段的時間分別為：升溫從100～121℃，37分鐘，保持121℃，10分鐘，從121℃冷卻到100℃，13分鐘，計算▽總。解：由表4－5，從100～121℃的▽值累加為11.36，由于實際升溫過程為37分鐘，而不是20分鐘，實際有更多的滅菌處理。則：▽加熱＝11.36×37/20＝21.016同樣，從121℃冷卻到100℃，在20分鐘時間內(nèi)▽值為11.36，由于實際冷卻時間為13分鐘，滅菌過程實際更少，則▽冷卻＝11.36×13/20＝7.384保持階段.▽＝kt，k＝1.83(121℃)▽保持＝1.83×10＝18.3所以，▽總＝▽加熱＋▽維持＋▽冷卻＝21.016＋7.384＋18.3＝46.7

一般來說，在培養(yǎng)基分批滅菌，使用Richards方法計算有大約5％的偏差，其最大優(yōu)點是計算簡單，這樣，在滅菌過程中可很快調(diào)整滅菌過程中出現(xiàn)的失誤。第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)分批滅菌操作：發(fā)酵罐上一般裝有空氣管道，取樣用的取樣管道，放料用的出料管道，接種管道，消泡管道，補料管道，調(diào)節(jié)pH用的酸堿管道以及控制培養(yǎng)溫度用的降溫水管道。降溫水管是與夾套或蛇管連接，與發(fā)酵罐內(nèi)部不相通。

4.3.2分批滅菌

注意事項：★滅菌之前，進行分空氣過濾器滅菌并用空氣吹干?！锓湃A套或蛇管中的冷水，進料完畢，并開動攪拌器以防料液沉淀。★開始滅菌時，開啟夾套蒸汽閥，緩慢進蒸汽，使料液間接加熱至80℃左右后關(guān)閉夾套蒸汽閥?！飶娜庸芎头帕瞎芟蚬迌?nèi)通入蒸汽，培養(yǎng)基溫度達到121℃，罐壓達1×105Pa(表壓)時，安裝在發(fā)酵罐上封頭的接種、補料、消泡劑、酸、堿管道應(yīng)排氣，并調(diào)節(jié)好各進氣和排氣閥門，使罐壓和溫度保持在這一水平進行保溫?！镌诒仉A段，凡進口在培養(yǎng)基液面下的各管道以及顯示鏡管都應(yīng)通入蒸汽，在液面上的其余各管道則應(yīng)排放蒸汽，這樣才能保證滅菌徹底，不留死角?！锉亟Y(jié)束后，依次關(guān)閉各排氣，進氣閥門，待罐內(nèi)壓力低于空氣壓力后，向罐內(nèi)通入無菌空氣，在夾套或蛇管中通冷卻水，使培養(yǎng)基溫度降到所需溫度。第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)培養(yǎng)基的連續(xù)滅菌就是將配好的培養(yǎng)基在向發(fā)酵罐等培養(yǎng)裝置輸送的同時進行加熱、保溫和冷卻的滅菌過程。圖4-1連續(xù)滅菌過程中溫度變化優(yōu)點：①培養(yǎng)基成分破壞少；②發(fā)酵罐利用率高；③提高產(chǎn)量；④產(chǎn)品質(zhì)量較易控制；⑤蒸汽負荷均衡，鍋爐利用率高，操作方便；⑥適宜采用自動控制；⑦降低勞動強度。4.3.3連續(xù)滅菌缺點：①氣壓要求高于0.5MP；②滅菌設(shè)備復(fù)雜，投資大。第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)常用連續(xù)滅菌工藝流程4.3.3.1連消塔—噴淋冷卻流程

4.3.3.2噴射加熱—真空冷卻流程

4.3.3.3板式換熱器滅菌流程第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)4.3.3.1連消塔—噴淋冷卻流程1-配料預(yù)熱罐2-連消泵3-連消塔4-維持罐5-噴淋冷卻器圖4-2連消塔--噴淋冷卻流程配好的培養(yǎng)基用泵打人連消塔與蒸汽直接混合，達到滅菌溫度后進入維持罐，維持一定時間后經(jīng)噴淋冷卻器冷卻至一定溫度后進入發(fā)酵罐。第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)基本設(shè)備一般包括：①配料預(yù)熱罐，將配好的料液預(yù)熱到60～70℃，以避免滅菌時由于料液與蒸汽溫度相差過大而產(chǎn)生水汽撞擊聲；②連消塔，連消塔的作用主要是使高溫蒸汽與料液迅速接觸混合，并使料液的溫度很快升高到滅菌溫度(126～132℃)；③維持罐，連消塔加熱的時間很短，光靠這段時間的滅菌是不夠的，需要在維持罐高溫保溫；④冷卻管，從維持罐出來的料液要經(jīng)過冷卻管進行冷卻，生產(chǎn)上一般采用冷卻水噴淋冷卻，冷卻到40～50℃后，輸送到預(yù)先已經(jīng)滅菌過的罐內(nèi)。4.3.3.1

連消塔—噴淋冷卻流程第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)圖4-3噴射加熱--真空冷卻流程4.3.3.2噴射加熱—真空冷卻流程

培養(yǎng)基用泵打入噴射加熱器，以較高速度自噴嘴噴出，借高速流體的抽吸作用與蒸汽混合后進人管道維持器，經(jīng)一定維持時間后通過一膨脹閥進入真空閃急蒸發(fā)室，因真空作用使水分急驟蒸發(fā)而冷卻到70～80℃左右，再進入發(fā)酵罐冷卻到接種溫度。

流程優(yōu)點：加熱和冷卻在瞬間完成，營養(yǎng)成分破壞最少。注意：恒定滅菌溫度的控制第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)圖4-4薄板換熱器連續(xù)滅菌流程4.3.3.3板式換熱器滅菌流程★流程中采用了薄板換熱器作為培養(yǎng)液的加熱和冷卻器，培養(yǎng)液在設(shè)備中同時完成預(yù)熱、滅菌及冷卻過程?！锢冒迨綗峤粨Q器進行連續(xù)滅菌時，加熱和冷卻培養(yǎng)液所需要的時間比使用噴射式連續(xù)滅菌稍長，但滅菌周期比間歇滅菌短得多?！镉捎跍缇囵B(yǎng)液的預(yù)熱過程同時為滅菌培養(yǎng)液的冷卻過程，所以節(jié)約了蒸汽及冷卻水的用量。第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)連續(xù)滅菌優(yōu)勢：1、高溫快速滅菌，對培養(yǎng)基成分破壞少；2、耐熱性物料和熱敏性物料可在不同溫度下分開滅菌；碳源和氮源可分開滅菌，以免醛基和氨基發(fā)生反應(yīng)生成有害物。需注意：1、黏度高或固體成分多的培養(yǎng)基連續(xù)滅菌，必須避免管道過長，或盡可能將淀粉質(zhì)原料先液化。2、采用連續(xù)滅菌時，發(fā)酵罐應(yīng)提前空消，加熱器、維持罐及冷卻器也應(yīng)先滅菌。第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)4.4.1空氣除菌方法4.4

空氣除菌4.4.2空氣除菌流程

空氣除菌就是除去或殺滅空氣中的微生物，可使用介質(zhì)過濾、輻射、化學(xué)藥品、加熱、靜電吸附等方法。其中，介質(zhì)過濾和靜電吸附方法是利用分離過程把微生物粒子除去，其余的方法是使微生物蛋白質(zhì)變性失活。第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)4.4.1.1熱殺菌

熱殺菌是一種有效的、可靠的方法。采用蒸汽或電加熱空氣；利用空氣被壓縮時產(chǎn)生的熱量進行加熱保溫殺菌，并安裝分過濾器將空氣進一步過濾，然后再進入發(fā)酵罐。第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)

X-射線、β-射線、紫外線、超聲波、γ-射線等從理論上都能破壞蛋白質(zhì)活性而起殺菌作用。但應(yīng)用較廣泛的還是紫外線，它的波長在253.72～256nm時殺菌效力最強，它的殺菌力與紫外線的強度成正比，與距離的平方成反比。紫外線通常用于超凈臺、無菌室和醫(yī)院手術(shù)室等空氣對流不大的環(huán)境消毒殺菌。但殺菌效率低，殺菌時間長，一般要結(jié)合甲醛或苯酚噴霧等來保證無菌室的高度無菌。4.4.1.2輻射殺菌第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)4.4.1.3靜電除菌

靜電除塵是利用靜電引力吸附帶電粒子而達到除菌除塵的目的，主要去除空氣中的水霧、油霧、塵埃和微生物。常用于潔凈工作臺和潔凈室所需無菌空氣的預(yù)處理，再配合高效過濾器使用。懸浮于空氣中的微生物，其孢子大多帶有不同的電荷；沒有帶電荷的微粒在進入高壓靜電場時都會被電離變成帶電微粒。第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)4.4.1.4過濾除菌法

過濾除菌是目前最常用的空氣除菌方法，它采用定期滅菌的干燥介質(zhì)來阻截濾過的空氣所含的微生物，從而獲得無菌空氣。原理：微粒隨空氣流通過過濾層時濾層纖維所形成的網(wǎng)格阻礙氣流前進，使氣流無數(shù)次改變運動速度和運動方向而繞過纖維前進，這些改變引起微粒對濾層纖維產(chǎn)生慣性沖擊、重力沉降、攔截滯留、布朗擴散、靜電吸引等作用而把微粒截留在纖維表面。第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)4.4.2空氣除菌流程

空氣除菌流程是按發(fā)酵生產(chǎn)時對無菌空氣的要求，如無菌程度、空氣壓力、溫度和濕度等，并結(jié)合采氣環(huán)境的空氣條件和所用除菌設(shè)備的特性，根據(jù)空氣的性質(zhì)制定的。吸風(fēng)條件壓縮和鼓風(fēng)冷卻除水去油霧過濾第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)4.4.2空氣除菌流程4.4.2.1兩極冷卻、加熱除菌流程4.4.2.2冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程4.4.2.3高效前置過濾空氣除菌流程4.4.2.4利用熱空氣加熱冷空氣的流程第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)4.4.2.1兩極冷卻、加熱除菌流程旋風(fēng)分離器特點：兩次冷卻、兩次分離、適當加熱。兩次冷卻、兩次分離油水的好處是能提高傳熱系數(shù)，節(jié)約冷卻水，油水分離得比較完全。

適用：比較完善的除菌流程，能適應(yīng)各種氣候條件，充分分離油水，尤其適用潮濕的地區(qū)及對無菌程度要求比較高的微生物工程產(chǎn)品。第四章生物工藝過程中的無菌技術(shù)4.4.2.2冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程

1-粗過濾器;2-壓縮機;3-貯罐;4-冷卻器;5-絲網(wǎng)分離器;6-過濾器圖4-6冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程

壓縮空氣從貯罐出來后分成兩部分，一部分進入冷卻器，冷卻到較低溫度，經(jīng)分離器分離水、油霧后與另一部分未處理過的高溫壓縮空氣混合，此時混合空氣已達到溫度為30~35℃，相對濕度為50％~60％的要求，再進入過濾器過濾．特點：省去二次冷卻、分離設(shè)備和空氣加熱設(shè)備，流程比較簡單，利用壓縮空氣來加熱析水后的空氣，冷卻水用量少等。適用：中等含濕地區(qū)，但不適合于空氣含濕量高