防治机械搅拌通风发酵过程中杂菌污染的方法

1、防治机械搅拌通风发酵过程中杂菌污染的方法黄亚东(江苏省食品学校发酵工程系 223001)摘 要 分析了机械搅拌通风发酵过程中杂菌污染的症状,主要原因及检查方法,并结合生产实际提出相应的防治措施。关键词 机械搅拌 通风发酵 杂菌污染 防治措施中图分类号 TQ92文献标识码 C文章编号 0254-5071(2001)04-0030-03是由于种子带菌或连消设备问题所引起;若发生在中、后期,且污染的是同一种菌,很可能是由于空气净化系统除菌不严,过滤效率低,空气带菌所致。部分发酵罐(或罐组)同时出现染菌:若发生在早期,可能是由于种子有杂菌;若发生在中、后期,可能是由于补料系统染有杂菌或空气带菌造成的。

2、个别发酵罐连续发生染菌:多数是由于设备问题造成的。如阀门的渗漏、罐体的破损、罐内冷却管穿孔或法兰橡胶垫圈老化所致。一般情况下,由设备破损引起的染菌,常会出现每批染菌时间前移的现象。日本工业技术院发酵研究所多年来抗生素的发酵染菌原因分析见附表。附表 日本对抗生素发酵染菌的原因分析项 目百分率%项 目接种管穿孔阀门渗漏百分率%0 391 452 091 5410 1310 1524 91在发酵工业中,谷氨酸、柠檬酸、液体曲、酶制剂、抗菌素、酵母扩培等都属于机械搅拌通风发酵,其发酵要求纯种培养。微生物在繁殖及耗氧发酵过程中,常常发生不同程度的杂菌污染现象。所谓杂菌,是指培养液或发酵液中侵入了有碍生产

3、的其它微生物。杂菌的污染将消耗大量的营养物质以及各种代谢产物。轻则破坏预定发酵的正常进行,使发酵产品的效价降低,产量下降;重则使发酵彻底失败,造成倒罐、甚至停产等严重事故。直接影响产量、质量和企业的经济效益,影响企业的生存和发展。1 杂菌污染的症状及主要原因1 1 根据染菌的时间判断早期染菌(接种后12h或24h内),可能是由于种子带菌,接种操作不当,培养基或设备灭菌不彻底所致;中、后期染菌,多数是由于空气过滤不严或泡沫顶盖、设备渗漏、中间补料操作不当等原因引起的。1 2 根据杂菌的种类判断染有耐热性芽孢杆菌:多数是由于培养基灭菌不彻底或设备存在死角所致。染有无芽孢杆菌、球菌等不耐热菌:主要是

4、由于空气过滤系统不严、阀门渗漏、蒸气冷凝水进入等原因所致。若染有浅绿色菌落(革兰氏阴性杆菌、球菌等):可能是由于设备渗漏或冷却器穿孔,使培养液中渗入冷却水所致。染有霉菌:多数是由于灭菌不彻底或无菌操作不严所致。1 3 根据染菌的范围判断大批发酵罐同时发生染菌:若发生在早期,可能种子带菌或怀疑种子带菌9 64接种时罐压跌零培养基灭菌不透总空气系统有菌泡沫顶盖夹套穿孔盘管穿孔0 190 79搅拌轴密封渗漏19 96罐盖漏0 48其它设备泄漏12 365 89操作问题原因不明2 杂菌污染的检查方法2 1 显微镜检查取样:关闭窗户及排风扇,以减少空气对流;取样口事先采用蒸气充分灭菌;取样动作要快速、敏

5、捷;取样时要防止发酵液溅到棉塞上;取样后,迅速塞上棉塞。染色:按革兰氏染色法涂片。观察:观察生产菌的形态特征。若发现有红色阴性菌、长杆菌、芽孢菌或菌体碎片等,说明已污染了杂菌。2 2 平板划线培养检查培养基灭菌:先将培养基用121 的蒸气灭菌,中国酿造期 期然后将灭菌后的培养基倒入培养皿内,冷却后置于37 恒温箱内无菌培养24h,挑选出无菌落出现的平板备用。接种培养:将要检查的样品划线接种,然后置于37 恒温箱内培养24h。镜检。2 3 肉汤培养检查主要用于检查空气及培养基是否带菌。培养基的制备%:牛肉膏0 5;葡萄糖0 5;蛋白胨1 0;pH7 27 4;氯化钠0 5。培养基灭菌:将培养液装

6、入抽滤瓶内,严格灭菌。培养:将抽滤瓶置于37 ,无菌培养24h。若无浑浊,即可用于空气无菌检查。无菌检查:在无菌条件下,将空气引入,也可连续通气,然后保温培养。观察有无浑浊现象发生,若出现浑浊,则说明空气带菌。一般情况下,斜面种子、一级种子、二级种子、培养基、发酵液常用平板划线配合镜检;对于无菌空气,常采用肉汤培养检查。3 杂菌污染的防治措施3 1 防止菌种带菌在菌种扩培过程中,应对砂土管、斜面、三角瓶及摇瓶等卫生条件严格加以控制,确保无杂菌污染。分离选育强壮、性能优良、抗药性强的菌种,从根本上增强抵抗杂菌侵染的能力。3 2 防止空气带菌选择合理的无菌空气制备流程及相应的工艺条件,以保证除菌效

7、率和过滤介质的使用寿命。对总过滤器要定期检查,确保介质铺设均匀,松紧适度,防止操作过程中出现 介质变位 现象。应定期打开空气净化系统中所有设备的排污阀,及时排除水、油等污物,以免影响空气除菌效果。切勿让发酵罐(或种子罐)内压力高于过滤器内压力,以防培养液倒流入过滤介质中。合理选择压力、时间等灭菌操作工艺条件,对无菌空气制备系统进行彻底灭菌。防止过滤器蒸汽阀渗漏。防止因过滤器内壁腐蚀而形成氧化铁层。在发酵罐或种子罐旁安装精密过滤器,进一步增强除菌效果。3 3 防止培养基灭菌不透防止形成 假压 ,保证罐内压力与温度相一致。注意放乏气。灭菌开始时,将罐内冷空气及温度较低的二次蒸气排除干净。进排气量要

8、平衡。在灭菌过程中,进排气量切忌忽大忽小,以保持灭菌温度稳定。加热要均匀。确保罐内各部位受热程度一致,便于控制灭菌工艺条件。采用多路进汽,并合理调整各路的进气阀门,确保各路进气口的蒸气有足够的压力使罐内各部分料液充分混和,均匀受热,充分灭菌。利用搅拌装置或循环泵强制性地促进传热和传质。控制泡沫形成,防止泡沫顶罐。合理调节进、排汽速度,以控制泡沫的形成。不宜选择起泡性强的组分制备培养基。注意消泡。根据实际情况决定采用机械消泡或化学消泡亦可两者结合使用。切忌使用受潮结块、甚至发霉的物料制作培养基。避免罐内壁或附件上形成堆积物。投料时,切勿将培养液中豆饼粉等固形物溅到罐内壁或罐内各种支架上,形成堆积

9、物;控制好进气量,注意消泡,避免因液位忽高忽低而使固形物附着到罐内壁上。对仪器、探头等进行严格灭菌,最好采用化学药物灭菌。常用的化学灭菌方法有:浸泡、添加、擦拭、喷洒、气态熏蒸等。加强车间卫生管理,严格无菌操作,防止因环境污染导致染菌。对已染菌的发酵罐,下一次投料前利用清洗系统先用热碱液浸泡、清洗,再用甲醛溶液消毒(或甲醛蒸气熏蒸),然后用无菌水清洗,最后用水蒸气保温灭菌。防止因罐内水蒸气冷凝形成负压而吸气染菌。于灭菌结束后,立即关闭所有阀门,并通入无菌压缩空气保压,以免外界含菌气体进入。3 4 防止噬菌体浸染化学药物处理:向车间周围环境喷洒甲醛溶液或往下水口倾倒甲醛溶液。选育抗噬菌体菌体。使

10、用抗菌素防止染菌。加强车间环境中噬菌体、噬菌斑的监测,改善环境卫生条件。3 5 消灭死角死角即微生物隐藏而蒸气难于消毒的位置,死角是杂菌污染的主要部位。消灭管路死角。管路连接有绞牙连接、法兰连接、焊接等。若采用绞牙(螺纹)连接,缝隙是微生物隐藏的死角;若采用法兰连接,橡胶垫圈和接管不等径或橡胶垫圈老化都会产生死角;若采用焊接,焊缝粗糙也会产生死角。消除管路死角的方法是尽量采3 7 合理设计管路发酵设备流程及管路应力求简单,尽量缩短输送距离,不得有任何多余的管子和阀门,并注意每只发酵罐应设有独立的排气、下水管路,避免相互影响;罐体和有关管路应有利于蒸气进行灭菌;可在难于消毒的阀门腔的一边或两边安

11、装小阀;对于接种、取样、补料、加油等操作管路要配置单独的灭菌系统,以便在发酵罐灭菌后或发酵过程中单独进行灭菌。4 发酵醪染菌后的补救措施4 1 前期出现轻度染菌降温培养;降低pH值;补加适量的菌种培养液或加入分割的主发酵醪,确立生产菌的生长优势,从而抑制杂菌的生长繁殖,使发酵转入正常;补加培养液,并进行实罐灭菌,于100 维持15min,待醪液的温度降至发酵温度时重新接种(或分割主发酵醪)发酵。4 2 发酵前期出现严重染菌,且醪液中糖分较高若醪液中糖分较高,先进行实罐灭菌,于100 维持15min,待醪液的温度降至发酵温度时重新接种(或分割主发酵醪)发酵;若醪液中糖分较低,补加培养液,进行实罐

12、灭菌,重新接种(或分割主发酵醪)发酵;若醪液中糖分很低,无法补救,则倒罐。4 3 中期染菌降低发酵温度;适当降低通风量;停止搅拌;少量补糖;提前放罐。4 4 发酵后期轻度染菌加强发酵管理,让其发酵完毕,适当提前放罐;向已染菌的发酵醪中补充一定量的菌种扩培液,增强发酵作用增强生产菌的生长优势,抑制杂菌繁殖,以争取较好的发酵成绩。4 5 发酵后期严重染菌若醪液中残余糖分已经不多,则应立即放罐,以免进一步恶化,造成更大的损失,并对空罐进行彻底的清洗、灭菌;倒罐应将发酵液于120 灭菌30min方可放弃。总之,导致杂菌污染的原因很多,主要有种子带菌、空气带菌、灭菌不透、设备渗漏操作不当等方面。杂菌污染

13、对发酵生产影响很大,轻则影响产量和质量,重则倒罐,甚至停产。因此,防治杂菌污染是通风发酵生产中的一项长期而十分复杂的工作,作为生产技术人员应引起高度重视。在发酵生产过程中,应从发酵生产的每一环节严格加以控(下转第34页)中国酿造期 期用焊缝连接法,但焊缝必须光滑,转弯处应保持一定的弧度。消灭阀门死角。阀门死角往往出现于球心阀门座两面的端角。可以在各种管道与发酵罐连接的阀门两面均装有小排气阀以利消毒;在满足供气量的条件下,尽量选用较小型号的阀门可以消灭死角。消灭罐体死角。设法使罐内的焊缝光滑,法兰的垫片不宜过大或过小,尽量减少罐内的管路及附件,定期清除罐内的积垢。若采用球形锅底,其形状设计要合理

14、,确保料液、污水排放干净。消灭空气分配管形成的死角。改进空气分配管的结构,使各部位均匀排气,防止部分排气孔因压力较低而被固形物堵塞。消除衬里死角。建议采用复合钢板或不锈钢制造发酵罐。防止发酵罐底污垢积聚形成死角。除注意加强发酵罐的清洗外,还应适当降低搅拌桨叶的安装高度,避免罐底积垢。消除罐内部件及支撑件形成死角,每次放罐后要有针对性地加强清洗。消除法兰连接死角。法兰与管道焊接要光滑,不得有砂眼或毛刺;橡胶垫圈直径要适当,安装要对中;温度计插座焊接要光滑,不得存在死角。3 6 消灭渗漏渗漏现象有罐体穿孔渗漏、冷却蛇管渗漏、垫圈渗漏、轴封渗漏、绞牙填料渗漏、管路焊接渗漏、阀杆填料渗漏、法兰阀盘与阀

15、座间隙渗漏等。防止盘管渗漏。放罐后,应仔细清洗盘管外壁的污垢,并定期检查、试漏;降低冷却水中氯离子的含量。防止空气分配管渗漏。在靠近搅拌叶的部位,由于受搅拌和通气的影响,易磨损穿孔,应及时检修。环形分配管内易藏污积垢,应及时清除分配管中的堆积物。防止罐体渗漏。尽量采用不锈钢制造。若采用碳钢制造,内侧应设有表面覆盖层,增强耐腐蚀性。尽量选用端面轴封。端面轴封具有清洁、密封性能好、无死角,摩擦损失小等特点。消除管件渗漏。对靠近发酵罐的管道,如移种管、补料管、空气管、油管等均采用弯管、焊管,并以法兰连接取代弯头、活接头、管接头、三通、四通、大小头等化工管件常用的连接方法。用不锈钢阀门代替铜阀。行酯化

16、反应、氧化反应等,形成各种酯类化合物,醋的味道更加醇厚、绵顺。温度越高,成酯速度越快,醋醅颜色变得越深。成熟的醋醅色泽鲜艳,红润,醋汁清亮,香味浓郁,有机酸含量高。醋酸发酵阶段关键是管理,灵活掌握操作方法。配料要细致,搅拌要均匀,温度要合适,化验与生产相结合。具体操作中,有时是矛盾的但又是对立而统一的。熏醅要不糊不焦。熏醅火大易焦糊,酸度损失大,醋发苦。熏醅火小,缺少山西醋的风味。发酵操作中要掌握稳、准、细、净的原则。做好计量工作。3 搞好环境卫生是预防杂菌污染的前提在生产操作中,每个环节都要注意卫生问题,特别是夏季各种细菌迅速繁殖。侵入酒醅、醋醅后就会造成污染。特别是醋酸发酵室绝对要卫生,为

17、微生物发酵创造良好的卫生条件。成酯的成分。促使醋的风味更加柔和协调、独特。为了保证高温季节醋醅在预定的时间内发酵成熟,醋醅加入填充料后,入缸酒精度应控制在4 24 6,水分控制在60%63%高低都不合适。前三天90%醋醅必须达到38 40 ,如果达不到就要进行抽醅、移醅、调醅。夏季发酵时间89天,发酵规律前期品温38 40 ,中期43 45 ,后期30 35 ,醋酸发酵中既要防止发酵不完全,又要防止醋醅的过度氧化,损失出品率,影响质量。醋醅酒精度低,前期发酵正常,后期易返火,酒精度高发酵缓慢。发酵中的品温应平稳过度,不能忽高忽低。发酵前期主要是醋酸菌参与发酵,但糖化、酒精、醋酸都在共同发酵。只

18、有经过长期实践,才能掌握发酵规律,才能发现问题、解决问题。醋醅成熟后,要后熟陈酿12天使醋醅发酵更加彻底。醋醅陈酿期间进(上接第32页)制,切实做好常规检查及防治工作,设法防止和杜绝染菌现象发生。一旦发现,应认真分析其原因,并及时采取相应的措施加以解决。参考文献1 邬显章 酶的工业生产技术M 吉林科学技术出版社,1988,112 张克旭 味精生产问答M 北京:中国轻工业出版社,1991,83 华南工学院,等 发酵工程与设备M 北京:中国轻工业出版社,1990,94 陈卓贤,等 味精生产工艺学M 北京:中国轻工业出版社,1992,55 黎润钟 发酵工厂设备M 北京:中国轻工业出版社,1991,9StudyonPollutionandPreventionofInfectedMicrobinVentilatingFermentationbyMachineAgitatingHuangyadong(JiangsuFoodCollegeFermentationEngineeringDepartment)Abastr