发酵设备与附属设备的灭菌方法

发酵设备的灭菌包括发酵罐、管道和阀门、空气过滤器、补料系统、消沫剂系统等的灭菌。通常选择0.15～0.2MPa的饱和蒸汽，这样既可以较快使设备和管路达到所要求的灭菌温度，又使操作安全。对于大型的发酵设备和较长的管路，可根据具体情况使用压强稍高的蒸汽。

1. 空罐灭菌

发酵罐是发酵工业生产最重要的设备，是生化反应的场所，对无菌要求十分严格。发酵罐在培养基采用连续灭菌前，必须进行空罐灭菌（空消），即通入饱和蒸汽于未加培养基的发酵罐罐体内进行湿热灭菌的操作。其目的是消除罐内死角，杀灭与罐直接相通的各管路、阀门的微生物等。长时间未使用的反应器也要进行空消。

实消时，要考虑培养基营养成分的破坏，一般会适当控制温度及时间。而空消，尤其是染菌后空消时，温度较实消时高，时间能延长。一般空消控制的条件为（126±1）℃持续1h。空消之后，先用无菌空气保压，待灭菌的培养基输入罐内后，才可以开冷却系统进行冷却。除发酵罐外，培养基的贮罐也要求洁净无菌。由于空消时反应器内的死角少，蒸汽的传热效率高，对于反应器灭菌效果好。

2. 发酵罐附属设备灭菌

发酵罐附属设备主要有空气过滤器、补料系统及消沫剂系统等。通用发酵罐需通入大量的无菌空气，这就需要空气过滤器，但过滤器本身必须经蒸汽加热灭菌后才能起过滤除菌的作用。灭菌时，先排出过滤器中的空气，从过滤器上部通入蒸汽，并从上、下排汽口排汽，保持压力0.147MPa，维持2h。灭菌后用空气吹干备用。

若发酵过程中需要更换过滤器，必须采用过滤器单独加热灭菌设计，其杀菌管路和阀门配置如图4-13所示。此管路配置可保证空气过滤器单独蒸汽加热灭菌，且安全高效。

图4-13 空气过滤器的蒸汽灭菌管路和阀门的配置(www.xing528.com)

空气过滤器灭菌操作要点：

①目前常用的空气分过滤器一般是金属过滤器（表面涂层）或玻璃纤维纸的折叠式过滤器，灭菌时要注意两个方面：一是压力不能太高，一般要严格控制在0.10～0.12MPa，压力高很容易将滤芯击穿，失去过滤效果；二是灭菌时蒸汽速度不能太快，进汽太快，瞬间即可将过滤器滤芯击穿。一般工业上染菌部分原因是过滤器被击穿或过滤器受潮失效所致。

②粗过滤器不空消或实消时，要关闭通向粗过滤器的阀门。

③为使空气过滤器始终保持干燥状态，当过滤器用蒸汽灭菌时，应事先将蒸汽管和过滤器内部的冷凝水放掉。

④过滤器灭菌后应立即引入无菌空气，以便将介质层内部的水分吹出，避免染菌。但温度不宜过高，以免介质被烤焦或焚化。蒸汽压力和排汽速度不宜过大，以避免过滤介质被冲翻而造成短路。

⑤在使用过滤器时，如果发酵罐的压力大于过滤器的压力（这种情况主要发生在突然停止进空气或空气压力忽然下降时），则发酵液会倒流入过滤器。因此，在过滤器通往发酵罐的管道上应安装单向阀门，操作时必须予以注意。

补料罐的灭菌温度根据料液不同而异，如淀粉料液，121℃保温30min；尿素溶液，121℃保温5min。补料管路、消沫剂管路可与补料罐、发酵罐同时进行灭菌，但保温时间为1h。移种管路灭菌一般要求蒸汽压力为0.3～0.45MPa，保温1h。上述各管路在灭菌之前，要进行气密性检验，以防泄漏。