第六章 空气除菌的工艺及设备 在发酵工业中，绝大多数是利用好气性微生物进行纯种培养，空气则是微生物生长和代 谢必不可少的条件。但空气中含有各种各样的微生物，这些微生物随着空气进入培养液，在 适宜的条件下，它们会迅速大量繁殖，消耗大量的营养物质并产生各种代谢产物；干扰甚至 破坏预定发酵的正常进行，使发酵产率下降，甚至彻底失败。因此，无菌空气的制备就成为 发酵工程中的一个重要环节。空气净化的方法很多，但各种方法的除菌效果、设备条件和经 济指标各不相同。实际生产中所需的除菌程度根据发酵工艺要求而定，、既要避免染茵，又 要尽量简化除菌流程，以减少设备投资和正常运转的动力消耗。本章将讨论合理选择除菌方 法，决定除菌流程以及选用和设计满足生产需要的除菌设备等。 第一节 空气中微生物的分布和发酵工业对空气无菌程度的要求 一、无菌空气的概念发酵工业应用的“无菌空气”是指通过除菌处理使空气中含菌量降低在 一个极低的百分数，从而能控制发酵污染至极小机会。此种空气称为“无菌空气”。 二、空气中微生物的分布 通常微生物在固体或液体培养基中繁殖后，很多细小而轻的菌体、芽孢或孢子会随水分 的蒸发、物料的转移被气流带入空气中或粘附于灰尘上随风飘浮，所以空气中的含菌量随环 境不同而有很大差异。一般干燥寒冷的北方空气中的含菌量较少，而潮湿温暖的南方则含菌 量较多；人口稠密的城市比人口少的农村含菌量多；地面又比高空的空气含菌量多。因此， 研究空气中的含菌情况，选择良好的采风位置和提高空气系统的除菌效率是保证正常生产的 重要内容。 各地空气中所悬浮的微生物种类及比例各不相同，数量也随条件的变化而异，一般设计 时以含量为 103~104 个／m3 进行计算。 三、发酵对空气无菌程度的要求 各种不同的发酵过程，由于所用菌种的生长能力、生长速度、产物性质、发酵周期、基 质成分及 pH 值的差异，对空气无菌程度的要求也不同。如酵母培养过程，其培养基以糖源 为主，能利用无机氮，要求的 pH 值较低，一般细菌较难繁殖，而酵母的繁殖速度又较快， 能抵抗少量的杂菌影响，因此对无菌空气的要求不如氨基酸、抗生素发酵那样严格。而氨基 酸与抗生素发酵因周期长短不同，对无菌空气的要求也不同。总的来说，影响因素是比较复 杂的，需要根据具体情况而订出具体的工艺要求。一般按染菌机率为 10-3。来计算，即 1000 次发酵周期所用的无菌空气只允许 1~2 次染菌。 虽然一般悬浮在空气中的微生物，大多是能耐恶劣环境的孢子或芽孢，繁殖时需要较长 的调整期。但是在阴雨天气或环境污染比较严重时，空气中也会悬浮大量的活力较强的微生 物，它进入培养物的良好环境后，只要很短的调整期，即可进入对数生长期而大量繁殖。一 般细菌繁殖一代仅需 20~30min，如果进入一个细菌，则繁殖 15h 后，可达 109 个。如此大 量的杂菌必使发酵受到严重干扰或失败，所以计算是以进入 1、2 个杂菌即失败作为依据的。 四、空气含菌量的测定 空气是许多气态物质的混合物，主要成分是氮气和氧气，还有惰性气体及二氧化碳和水 蒸汽。除气体外，尚有悬浮在空气中的灰尘，而灰尘主要由构成地壳的无机物质微粒、烟灰 和植物花粉等组成。一般城市灰尘多于农村，夏天多于冬天，特别是气候温和湿润地区，空 气中的菌量较多。据统计，大城市每立方米空气中的含菌数约为 3000~10000 个。要准确测