容艳筠

（江门科隆生物技术股份有限公司，广东 江门529080）

1 发酵染菌及其危害

所谓“发酵染菌”，指在发酵过程中除生产菌以外的其他微生物侵入了发酵系统，从而使发酵过程失去真正意义上的纯种培养。

发酵染菌能给生产带来严重危害，防止杂菌污染是所有发酵工厂的一项重要工作内容，也是企业发展最基本的生命线。尤其是无菌程度要求高的液体深层发酵，污染防止工作的重要性更为突出。防染菌必须要确立预防为主的思想，加强生产过程的管理工作，将染菌因素消灭在萌芽状态。

2 发酵过程中的主要设备及其染菌防控措施

设备是发酵生产的基础，如今发酵工厂装备及技术已不断改进，发酵染菌率也呈下降趋势，但仍有部分工厂发酵染菌率居高不下，有的仍然高达20%。据有关资料统计，造成发酵染菌的所有因素中，由设备问题引起的发酵染菌占53.8%，主要表现在空气系统带菌、发酵搅拌轴密封泄露、夹套穿孔、蛇管穿孔、阀门泄露等方面。因此，要克服染菌问题，必须着重从以上几方面入手，层层把关，严防杂菌污染。

2.1 空气系统带菌的预防

绝大多数的发酵产品都是通过好氧微生物的代谢产生的，在发酵过程中要通入大量的"无菌空气"，例如：一个通气量为65m3/min 的发酵罐，培养周期为40 小时，则所需要的"无菌空气" 量高达1.6×105m3。所谓“无菌空气”是指通过除菌处理后的压缩空气中含菌量降低到零或除菌效率达到99.9999%后的洁净空气，它已能满足发酵工业的要求。但是如何才能保证通入的压缩空气做到无菌，事关发酵生产的成败。如果空气系统得不到保证，则可能导致整个发酵工厂大面积染菌。

一般空气净化流程为：空气粗过滤器→空气压缩机→储罐→冷却器→旋风分离器→冷却器→丝网分离器→加热器→空气精过滤器。下面我们就结合上面的空气净化流程来分析如何确保空气系统无菌。

2.1.1 吸风口采用高空采风或采用预过滤装置，尽量减少吸入空气中的灰尘及杂菌。据文献资料统计，城市中每立方米空气中含细菌数就多达103--104 个。吸风口每增加十米，空气中微生物的数量可降低一个数量级，因此提高吸风口高度可有效提高空气质量。如果没有条件增高吸风口，在原有吸风口位置增加预过滤装置，也可以起到很好的过滤效果，过滤材质采用无纺布和过滤精度为5 微米的超细玻璃纤维纸。

2.1.2 二级空气冷却温度必须降至20℃左右（在炎热的夏天，空气湿度大，此时必须将压缩空气的温度降至15℃以下），然后再对压缩空气进行加热以确保总过滤器进口空气温度必须比二级空气冷却温度高15--20℃，从而保证进入总过滤器及分过滤器的空气相对湿度小于60%，提高空气过滤效率。

2.1.3 总过滤器过滤介质加强检查并定期消毒、适时更换。

2.1.4 正确使用膜过滤器并定期消毒、定期检测膜过滤滤芯有无损坏。膜过滤器在灭菌或通气过程中，必须缓慢开启阀门，防止气流冲击滤芯导致滤芯损坏。此外，必须定期检测膜过滤器滤芯的完好性，可以通过泡点检查、空气肉汤培养、尘埃粒子计数器等方法来检验。

2.2 设备死角及渗漏的预防

设备状况的好坏，直接影响到染菌率。发酵罐在使用之前，需要进行认真检查，以消除染菌隐患。

2.2.1 设备死角，所谓死角是指灭菌时因某些原因使灭菌温度达不到或不易达到的局部地区。发酵罐及其管路如有死角存在，则死角内潜伏的杂菌不易杀死，会造成连续染菌，影响生产的正常进行。要杜绝死角的存在，我们就必须明白死角产生的原因，下面列举几种容易产生死角的情形：

2.2.1.1 法兰连接的死角

如果对染菌的概念了解不够，按照一般化工厂管路的常规加工方法来焊接和安装管道法兰就会造成死角。发酵工厂的有关管路要保持光滑、通畅、密封性好，以避免和减少管道染菌的机会。例如法兰与管子焊接时受热不匀使法兰翘曲，密封面发生凹凸不平现象就会造成死角。垫片的内圆比法兰内径大或比较小以及安装时没有对准中心也会造成死角。

2.2.1.2 积垢在罐底与环式空气分布管所形成的死角

培养基中如果含有钙盐类及固形物，在发酵罐的搅拌功率较小和采用环式空气分布管的情况下，由于在灭菌时培养基得不到强有力的翻动，罐底会形成一层1—2 毫米甚至更厚的膜层。这种膜层具有一定程度的绝热作用，膜层下潜伏的耐热菌不易被杀死。对这种情况的发酵罐必须定期铲除罐底积垢。大的发酵罐，为了减少搅拌轴的摆动，罐底装有底轴承，轴承支架处也容易堆积菌体。如果在底轴承下增设一个小型搅拌桨就可以适当改善罐底积垢的情况。环式空气分布器在整个环管中空气的速度并不一致，靠近空气进口处流速最大，远离进口处的流速减小，当发酵液进入环管内，菌体和固形物就会逐渐堆积在远离进口处的部分形成死角，严重时甚至会堵塞喷孔。

2.2.1.3 不锈钢衬里的死角

某些有机酸的发酵对碳素钢有腐蚀时，小型发酵罐通常采用不锈钢制造。对于大型发酵罐，为了节约不锈钢材料起见，一般都采用不锈钢衬里的方法，即在碳钢制造的壳体内加衬一层薄的不锈钢板(厚约1—3 毫米)。如果不锈钢衬里加工焊接不善，在钢板和焊缝处有裂缝，或在操作时不注意，使不锈钢皮鼓起后产生裂缝，发酵液就会通过裂缝进入衬里和钢板之间，窝藏在里面形成死角。不锈钢衬里怎么会鼓起的呢？因为作为衬里的不锈钢皮较薄，在培养液分批灭菌或空罐灭菌时，发酵罐经加热后再行冷却，如果此时不及时通入无菌空气保持一定压力，那么会因蒸汽的突然冷凝体积减小而形成真空将衬里吸出，严重者造成破裂。所以对于不锈钢衬里设备加工时应该尽可能增加衬里的刚度，其办法是每隔一定距离用点焊增加衬里与钢制壳体的连接强度，减少鼓起的可能性。操作时要注意避免罐内发生真空现象。发生这种事故后，如衬里钢板尚未破裂可用罐内加水压的方法将其恢复原状(水的压力不应超过设备的允许使用压力)，应尽可能避免锤击，用锤击的方法使钢板受力不匀易造成破损。衬里与外壳之间的夹层中可用水压或气压方法检查其是否渗漏。

采用复合钢板(将两种不同材质的钢板轧合为一体的钢板)制造发酵罐，因为两层钢板紧密结合在一起，中间没有空隙，所以不会产生上述问题，是一种理想的材料。

发酵罐中除了上述容易造成死角的地区外，其他还有一些容易造成死角的地区，如挡板(或冷却列管)与罐身固定的支撑板周围、温度计接头等，对于这些地点每次放罐后的清洗工作应注意，经常检查、仔细清洗才能避免因死角而产生的染菌事故。

2.2.2 设备渗漏

设备渗漏包括阀门渗漏、盘管夹层腐蚀渗漏等。由于发酵罐需要经受温度的升降变化,使用久了难免会出现夹层盘管的细微腐蚀而出现渗漏,导致染菌的发生。当设备渗漏时,往往每批染菌发生的时间逐渐提前。为预防设备渗漏引起的发酵染菌, 在发酵投料前必须进行设备的保压检查。若罐体体积较小,可用工艺水加压保压;若罐体体积较大,则使用部分加水以气保压。以下两种方法均可在投料前发现渗漏之处,即可及时检修,确保发酵的正常进行。

设备试漏方法有两种：气压试验和水压试验。水压试验是用手动泵或试压齿轮泵将水逐渐压入冷却管，泵到一定压力时，观察管子有否渗漏现象。气压法是先在发酵罐内放满清水，用压缩空气通入管子，观察水面有无气泡产生以确定管子有否渗漏和渗漏的部位。气压法快速方便，但管子下部弯曲处积水不易排尽，有漏孔时不产生气泡就难以发现。

发酵设备是发酵生产的基础，若要做好发酵染菌的防控工作，必须从发酵设计、设备制造、安装及使用等全方位着手，消除一切可能造成染菌的因素，防患于未然。其实，真正做过发酵生产的人都知道，做发酵是一个良心活，我们必须用心去做好发酵中的一点一滴，对待发酵生产中的染菌问题更要如此。

[1]吴思方.发酵工厂工艺设计概论[M].北京：中国轻工业出版社，2006（01）:125～147.

[2]张慧涛，候新强.发酵装备引起发酵染菌的原因和预防[J].医药工程设计,2006，（27）：10～41.