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发酵罐发酵过程中杂菌污染的原因和预防染菌的措施分析

  • 来源:3dhentai-fortune.net 网站编辑:广世生物 发表时间:2022-04-07 10:27

 

很多杂菌具有和我们的工业菌种类似的生长条件,因此可以很好地用于工业发酵。为了控制杂菌对环境的污染,必须对杂菌的生长条件、代谢途径有充分的认识。发酵罐在发酵过程中易感染的杂菌主要有酵母菌、霉菌等,在细菌中也可见到长短杆菌、球菌等;最佳生长温度是指在该温度下,微生物的代谢速度最快,一般微生物生长的最佳温度为25~35℃。掌握每一个菌种的最佳生长温度,对于分析染菌原因具有重要意义。菌体在超过其最高生长温度的环境中生长,菌体在高温下死亡的机制是由于酶失活导致菌体代谢障碍所致。以致死温度和死亡时间为标准。对不同微生物致死温度、时间的掌握,有利于灭菌操作。一般来说,大肠埃希菌,肺炎双球菌和酵母菌在60℃左右10min就会死亡,枯草芽孢杆菌和嗜热芽孢杆菌在100℃时17min就会死亡,而嗜热芽孢杆菌在120℃时12min就会死亡。在微生物的生活环境中,pH与微生物的活动有密切关系,pH的变化会导致某些代谢产物的积累,而pH发生突变可能是由于某些杂菌的感染所致。一般来说,pH值在4~9之间的细菌生长最适值为7或微碱性。菌株的pH值在2~7之间,最适宜菌株为5或微酸性。研究不同菌种生长的pH值,有助于找到染菌的原因,从而控制发酵条件。
二是细菌感染的原因。
因为工业发酵的很多环节都是半开放式的,因此染菌是不可避免的问题,但也有很多原因,主要有人为因素、种子带菌率高、设备结构不合理、工艺管道安装不合理、设备存在漏气、死角和空气染菌等。
种子带菌:根据长期经验,在发酵前,特别是在0~6h,感染细菌很少,10h或20h后,感染细菌数量会逐渐增加,甚至会突然增加。如果酵母菌或霉菌被污染,如果是由于杀菌不彻底,则可能是由于种子带菌而引起的。为弄清楚杂菌是否是种子带菌所致,在接种后继续对接种瓶中剩余的少量种子液进行培养,观察是否为种子带菌。如果污染的菌数较少,而污染的杂菌又对培养过程中产生的细菌分泌的抗生素敏感,那么在这种情况下进行无菌试验是困难的;但是在种子罐或发酵罐中可以继续生长、繁殖,甚至危害发酵,这种情况应称为种子带菌。
(2)设备因素:发酵生产中设备存在的缺陷也是感染细菌的重要因素,在设备结构上,主要表现为:设备结构不合理,设备安装不合理,设备本身漏气、死角及设备管理上存在漏洞等。另外,发酵方法设计不当也容易染菌。化学腐蚀、电化学腐蚀、磨蚀和操作不当都会造成设备的穿孔,造成设备漏洞。发酵机设备也会染菌,如蒸气系统,无菌空气系统,物料消毒系统,冷水系统等等。蒸气温度高低、压力大小、蒸气含水量对蒸气质量有影响,由于饱和湿蒸气含水量较高,蒸气温度较低,蒸气压力波动较大,可能导致灭菌温度时间达不到杂菌致死时间和致死温度而引起发染菌。蒸气管道过长,分支过多,循环使用或连接不消毒设备均可引起染菌。引起空气系统杂菌的因素主要有空气中带油带水,总空气系统安装不当,以及没有定期检查。材料消毒系统产生的杂菌主要是设备死角杂菌或未定期进行检查。
人为因素:导致染菌的人为因素是指本可避免但不能避免的染菌因素,如操作人员的操作方法、操作质量和操作人员的工作责任感等。人的因素包括进罐前没有进行严格的密度检查,接种违反操作规程,检修质量没有验收制度,操作不熟练或出现错误。人为杂菌造成污染的原因必须引起足够的重视,因为很多时候人为杂菌造成的染菌往往是操作者的一些明知故犯、麻痹大意或侥幸心理造成的,而一旦人为染菌,巨大的经济损失将给人们以深刻的痛苦教训。
发酵工业中对杂菌的控制技术。
对大多数染菌原因进行了了解之后,应针对染菌原因进行各个方面的改进,将染菌风险降到最低。预防杂菌污染的第一步是做好入罐前的消毒灭菌工作。
一是发酵行业的消毒消毒技术。
(1)介质消毒。常用的细菌培养基消毒方法有干热消毒、湿热消毒、射线消毒、化学药品消毒、过滤消毒、火焰消毒、臭氧消毒等。
当前,发酵行业应用最多的是湿热灭菌。湿热式灭菌利用高温饱和蒸汽有很强的渗透能力,同时在冷凝时会放出大量的冷凝热,而使物料温度升高,使微生物体内的蛋白质凝固变性,从而达到杀灭各种微生物进行灭菌的目的。消毒条件一般为121℃30min。湿热式灭菌具有蒸汽来源容易,潜热量大,通透性强等优点,与其它灭菌方法相比,灭菌效果好,运行费用低。干热灭菌是利用高温干燥的空气将微生物体内的蛋白质氧化灭菌。常用于干热灭菌的条件是在160℃下保温1~2小时。干热灭菌的优点是能保持干燥状态,但灭菌效果不如湿热灭菌。
二、空气过滤法去除细菌。在发酵过程中,好氧细菌需要不断通入空气,以提供微生物呼吸和代谢所需的氧气。大气微生物主要是细菌和各种孢子,也有酵母菌和病毒颗粒,它们大多附着在空气尘埃上,空气除菌主要是去除空气中的微粒。气体的灭菌方法主要有辐射灭菌、化学灭菌、静电除尘和加热灭菌等,但纤维介质过滤法在大流量气体的气体灭菌中仍被广泛采用。现在有棉纤维、超细纤维纸、维尼龙纤维等作为空气除菌介质。过滤空气介质时,介质之间的间隙要远远大于颗粒直径。粒子的阻留机理主要表现在阻留截获、惯性碰撞截获以及布朗扩散运动等方面。
(3)设备和管路的灭菌设备和管路在使用前还必须保证是无菌的。
<1>种子罐、发酵罐、计量罐、补料罐和其他空罐的消毒应从每罐的相关管道通向蒸气,使罐内压力达到0.147MPa,保持45min。消毒过程应将每个罐头顶部的俄相关阀门的空气排出,并使蒸汽通过,达到死角消毒。杀菌完毕,关闭蒸气阀,待罐内压力降到空气过滤压力以下时,通入杀菌空气保持压力0.098MPa(表压)。
<2>空气总滤池和分滤池的灭菌从空气滤池上部通入蒸汽,从上下排气口排气,保持压力0.147MPa(压力表),灭菌2h。消毒后通入压缩空气,吹干空气过滤器,然后保持压力。
补料罐、消泡剂管道及接种管道的消毒方法一般要求压力在0.3~0.45MPa,保温时间1h。
二、杂菌的防治技术及染菌防治措施。
杂菌控制:根据染菌原因的不同,采取不同的控制措施是十分必要的。如果出现染菌现象,首先要找出染菌的原因,然后采取补救措施,即使当批产品不能挽回时,也要详细地找出原因,并加以改正,为以后的生产积累经验。
在种子带菌的情况下,要防止种子带菌,首先要严格控制沙管、冷冻管、斜面和摇瓶等配制种子用材料。尤其在母瓶中接种液态菌丝体容易引起细菌感染,保持摇瓶清洁可降低被杂菌污染的可能性。对漏水的设备,由于细小的漏水用肉眼难以发现所以必须定期对设备进行检查,以免造成大面积感染菌。对仪器设备的材料应选择耐腐蚀材料,添加防腐蚀剂,控制和改善腐蚀环境等措施,可减少或防止化学腐蚀。采用阴极保护措施,可防止设备电化学腐蚀。
由于生产过程中管理不善而引起的染菌问题也十分严重。完善的发酵设备和严格的消毒操作是防止染菌的前提条件。但单纯注重工艺操作而忽视工艺管理,很难达到理想的杀菌效果。对某发酵厂员工来说,预防发酵染菌的技术管理是企业技术管理的重要组成部分。

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