● 知识要点和教学要求
3）、掌握空气的预处理
4）、掌握空气的过滤除菌原理和介质
● 能力培养要求
通过本章节的学习，学生能掌握空气灭菌的要求和方法及空气过滤除菌流程。
● 教案内容
一、 消毒与灭菌的区别
消毒与灭菌在发酵工业中均有广泛应用。消毒是指用物理或化学方法杀死物料、容器、器具内外的病源微生物。一般只能杀死营养细胞而不能杀死细菌芽孢。例如，用于消牛奶、啤酒和酿酒原汗等的巴氏消毒法，是将物料加热至60维持30min，以杀死不耐高温的物料中的微生物营养细胞。灭菌是用物理或化学方法杀死或除去环境中所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。
消毒不一定能达到灭菌要求，而灭菌则可达到消毒的目的。
二、 培养基灭菌时间计算
1. 分批灭菌（实罐灭菌）
如果不计升温阶段所杀灭的菌数，把培养基中所有的菌均看作是在保温阶段（灭菌温度）被杀灭，这样可以简单地利用式14-1，粗略地求得灭菌所需的时间。 例14-1有一发酵罐内装40m3培养基，在121温度下进行实罐灭菌。原污染程度为每1mL有2*105个耐热细菌芽孢，121时灭菌速度常数为1,8min-1。求灭菌失败机率为0.001时所需要的灭菌时间。
2. 连续灭菌
连续灭菌的灭菌时间，仍可用式14-1计算，但培养基中的含菌数，应改为每1mL培养基的含菌数，则式14-1变换为下式：
式中：c0及cs分别为单位体积培养基灭菌前和灭菌后的含菌数，（个/mL）。
例14-3若将例14-1中的培养基采用连续灭菌，灭菌温度为131，此温度下灭菌速度常数为15min-1，求灭菌所需的维持时间。
第六章空气灭菌
空气除菌不净是发酵染菌的主要原因之一。比如一个通气量为40m3/min的发酵罐，一天所
需要的空气量高达（5.76*104）m3，假如所用的空气中含菌量为104个/m3，那么一天将有5.76*108个微生物细胞进入发酵罐，这么多的杂菌带入，完全可导致发酵失败。因此，空气的灭菌是好氧培养过程中的一个重要环节。
空气灭菌的要求和方法
空气中生物种类及其分布
空气主要是由氮气和氧气、二氧化碳、惰性气体、水蒸汽以及悬浮在空气中的尘埃等组成的混合物。空气 中含有大量的微生物，除常见的细菌外，还有酵母真菌和病素养，据统计一般城市的空气中含菌量为103-104个搜票网/m3。空气中常见的微生物大致有金黄小球菌、产气杆菌等，见表6-1
建筑隔墙表6-1空气中常见的微生物种类及其大小
微生物（菌种） | 宽（μm） | 长（） |
产气杆菌 | 1.0-1.5 | 1.0-2.5 |
蜡状芽苞杆菌 | 1.3-2.0 | 8.1-25.8 |
普通变形杆菌 | 0.5-1.0 | 1.0-3.0 |
地衣芽孢杆菌 | 0.5-0.5 | 1.8-3.3 |
巨大芽苞杆菌 | 0.9-2.1 | 2.0-10.0 |
覃状芽苞杆菌 | 0.6-1.6 | 1.6-13.6 |
枯草芽苞杆菌 | 0.5-1.1 | 1.6-4.8 pfc电感 |
普通变性杆菌 | 0.5-1.0 | 1.0-3.0 |
金黄小球菌 | 0.5-1.0 | 0.5-1.0 |
酵母菌 | 3.0-5.0 | 5.0-19.0 |
病素 | 0.0015-0.225 | 0.0015-0.28 |
霉状分枝杆菌 | 0.6-1.6 | 1.6-13.6 |
| | |
空气中的微生物是依附在尘埃上的，空气中的尘埃数与细菌数的关系如式6.1和图6-1所示。
Y=0.003x-2.6
式中，y-空气中的微生物数量（个/m3），x-空气中的尘颗粒数量（个/m3）。
6.1 空气灭菌的要求和方法
各种不同的培养过程，鉴于其所用菌种的生长能力强弱、生长速度的快慢、培养周期的长短以及增基中PH差异，对空气灭菌的要求也不相同。所以，对空气灭菌的要求应根据具体情况而定，但一般仍可按10-3的染菌机率，即在1000次培养过程中，只允许一次是由于空气灭菌不彻底而造成染菌，致使培养过程失败。
空气灭菌的方法大致有如下几种：
1热灭菌法
鉴于空气在进入培养系统之前，一般均需用压缩机压缩，提高压力，所以空气热灭菌时所需的温度提高，就不必用蒸汽或其他载热体加热，而可直接利用空气压缩时的温度升高来实现。一般来说，欲杀死空气中的杂菌，在不同温度下所需的时间大致为表6-2所示。
表6-2不同温度下杀微筇不知所措民需时间
温度（℃） | 所需时间（s） |
200 | 15.1 |
250 | 5.1 |
300 | 2.1 |
350 | 1.05 |
| |
所以，若空气经压缩后温度能够升到200以上，保持一定时间后，便可实现干热杀菌。根据多变压缩公式：
T2=T1（P2/P1）m-1/m
若进气温度为60-70，那么当P2/P1=6时，据式（6.2）便可知，经压缩机压缩后的空气温度将升高至200以上，便可进行热灭菌。因此，空气热灭菌的流程设计时通常是先预热至60-70后进入压缩机压缩，并在200以上的温度下维持一段时间，以杀死杂菌，如图6-2所示。
2辐射杀菌
3静电除菌
4介质过滤除菌法
过滤除菌法是让含菌空气通过过滤介质，以阻截空气中所含微生物，而取得无菌空气的方法。通过过滤除菌处理的空气可达到无菌，并有足够的压力和适宜的温度以供耗氧培养过程之用。该法是目前广泛应用来获得大量无菌空气的常规方法。将在下节中详细介绍。
6.2空气过滤除菌流程
6.2.1对空气过滤除菌流程的要求物联网天线
供气设备空气压缩机，过滤除菌设备，地理、气候环境和设备条件
6.2.2空气除菌流程的分析
要保持过滤器在比较高的效率下进行过滤，并维持一定的气流速度和不受油、水的干扰，则要有一系列的加热、冷却及分离和除杂设备来保证。空气过滤除菌有多种流程，下面分别介绍几种较典型流程。 1两级冷却、加热除菌流程
图6-4为两级冷却、加热除菌流程示意图。它是一个比较完善的空气除菌流程，
在线管理系统可适应各种气候条件，能充分地分离油水，使空气达到低的相对湿度下进入过滤器，以提高过滤效率。该流程的特点是两次冷却、两次分离、适当加热。两次冷却、两次分离油水的好处是能提高传热系数，节约冷却用水，油水分离得比较完全。经第一冷却器冷却后，
大部分的水、油都已结成较大的雾粒，且雾粒浓度较大，故适宜用旋风分离器分离。第二冷却器使空气进一步冷却后析出一部分较少小雾粒，宜采用丝网分离器分离，这样发挥丝网能够分离较小直径的雾粒和分离效果高的作用。通常，第一级冷却到30-35，第二级冷却到宽带接入服务器20-25。除水后，空气的相对湿度仍是100%，须用丝网分离器后的加热器加热将空气中的相对湿度降低至50%-60%，以保证过滤器的正常运行。
