正在進行時--發酵工藝控制要述

李萍心情好

孤城老師辛苦了，搞到這么晚，休息下吧，支持您！！！

李萍心情好

學習中！！！

tlh_044

感謝樓主的分享，收益。

葉赫娜蘭孤城

剛坐下，先整理著，待會兒發上。----把上一講講完。

葉赫娜蘭孤城

1.1.3.2過程控制（工段間配合）與無菌的關系
首先，設備是無菌且正壓的，在消毒，接種過程中，消毒是無菌的前提，相對染菌率（占總染菌率的百分數），大概40%左右。接種造成染菌，大概接近0%----如果一個車間因為接種造成染菌，那它的菌種室干脆解散了算了。由于消毒問題將在下面一節深入展開，在此看一下其他60%左右的染菌構成----這一部分染菌，除了種子帶菌（相對染菌率越占不到10%），絕大部分是因為崗位間配合造成（其實包括種子帶菌，也是由于配合造成----菌種室有用發酵液選育或優化種子的工作，以及被發酵過程工程師要求進行調整的義務。這部分和外界接觸，是造成染菌的原因----完全從沙土管，凍干管，孢子等休眠狀態，封閉擴大，培養的閉合狀態，是不會造成染菌的。原因是因為種子帶菌造成的危害往往是致命的，所以菌種室的無菌級別是遠遠高于車間的，而菌種人員的無菌意識，也遠遠高于其他崗位。還是那個道理，如果菌種室封閉運作時都能染菌，那你就只好解散它了。），下面通過相對染菌率表格，講一下各個崗位配合與染菌的關系。
消毒段      40%（消毒不徹底或為追求高產使用不規范手段，或概率問題）
接種段      0%
菌種帶菌  10%（菌種復壯或工藝調整）
看罐段      30%（補料，取樣，跑冒滴漏，泡沫頂罐）
無菌室      10%（取無菌樣）
其他未知    10%
（以上是某大公司對各車間歷次染菌分析統計結果，相信具有一定普遍性。）
做一下解釋：
首先，車間總染菌率是很低的，大概3%左右（高于5%就嚴重不正常了----重復上文里的，畢竟，設備是按照為了不染菌而設計的，而不是按照要染菌來設計的），由于概率上講，染菌總是不可完全避免的，所以，消毒段占到總責任的40%也是不高的。消毒和看罐是直接面對發酵罐的，而所有染菌問題都是在罐上體現的，那么看罐段引起染菌的幾率和消毒對等也就不奇怪了。那么，為什么看罐段會略少于消毒呢，原因在于，按照經驗上講，會劃定一個時間段，比如，長周期發酵，46小時前染菌，就是消毒的責任，46小時后，就是其他責任----主要是看罐----其實這個分法是武斷的，但是，他也說明一件事，就是看罐承擔責任的時候，菌體已經長得很高了，由于群體代謝的積累效應（“群體代謝積累效應”，這個以后還要講到）對雜菌的抗逆性就很高了，構成了一部分染菌在統計上“沉默”----這是內在原因。
消毒染菌是必然的---只要有染菌率，就和消毒多少有點關系，因為消毒就是干這個活的----消毒段染菌，原因往往是獨立的，就是消毒工段的事，這個下一節講。現在看一看其他環節。
看罐段造成染菌，是另一大原因，如果加上因為菌體量大而抗逆性強，沉默掉的染菌率，我認為由看罐造成的染菌會大得多，肯定要大過消毒段。分析原因，從統計上看，基本由于取樣造成染菌幾率也不大，而跑冒滴漏造成染菌和泡沫頂罐染菌就比較多，補料過程染菌是最大原因。
在整個染菌分析中，取樣是看罐和無菌室共同操作，嚴重跑冒滴漏和泡沫頂罐是大事故，是必須避免的，而補料過程，實際上是消毒工段和看罐工段共同完成的----可以看到，除了嚴重的操作失誤和生產事故，染菌發生原因是在工段間結合部的。
（實際上，廣義的說，整個設備系統，就是不停的，連續的由消毒工段消毒，然后交給看罐工段的----整個設備就是由結合部構成，整個工藝過程就是一個工段間配合過程。）
無菌室取樣造成染菌遠遠低于10%，而無菌室不獨立操作，無菌室接觸設備，是與看罐段結合進行的。
菌種帶菌----我們已經知道，常規封閉培養不造成菌種帶菌----即便發生菌種室內染菌，一般概率在2%之下，而且也會被菌種室常規處理給內部消化，不會造成發酵染菌，那么，菌種帶菌是怎么發生的呢？
前文說到，發酵過程是連續菌種，發酵過程和后處理的核心，則，發酵過程工程師有權力，同時，也是義務，要求菌種室更改培養工藝（具體原因設計到前文提到的DNA純與蛋白純關系，還有群體代謝積累效應----在下一講后半部分講述），并會建議菌種室把偶然高產罐批發酵液選育以后的生產種，這就打破了菌種室的封閉培養過程。
同理，染菌隱患還是在結合部發生。
綜上所述，除了消毒操作外，所有染菌隱患都在工段結合部發生，所以，要治理染菌問題，必須，也只有兩個解決方法：
1，        人員專業化----發酵人員一定要有行業特有的配合能力，對這個配合能力的高要求，是化工和機械制造所不可想象的，而里面的配合技巧，尤其是默契部分，其他非語言交流部分，更是要從嚴格培訓和長時間積累而來的。
2，        要有一個或一組，一隊，一群----隨便吧，反正得有，最少一個----具有相當高度和全局組織能力的內行的發酵過程工程師統管全局，并且，要有相當的權威，才能使全廠順暢運作。
這不僅僅是處理染菌問題的方法，也幾乎是解決一切發酵生產問題的方法。

葉赫娜蘭孤城

1.1.3.3消毒和消毒工與無菌的關系（實戰消毒原理和技巧）
每個消毒工培訓時，都會面臨一個經驗公式，這個公式大致表明，不同溫度下，多長時間，面對純水溶性培養基，芽孢桿菌死亡率是多少----最后，會推出一個有用 的結論----在121℃下，25分鐘，消毒成功率為99.9%。加5分鐘余量，就成了1公斤消毒半小時的來歷。
但實際上，這個公式和結論都是錯誤的。
這個公式的前提是錯的，原理是錯的，結論也是錯的----按照這個公式進行消毒工作，是消毒失敗的原因。
你們想想，染菌率低的消毒工，哪一個是按照這一套來干的呢？為了防止過分消毒而嚴重破壞培養基，很多公司的消毒工獎金，不僅僅和染菌率掛鉤，還和總校價掛鉤，那么，你們見沒見過十幾分鐘118℃消毒不染菌的消毒工？而同時，他的同事卻再用121℃半小時卻走不出染菌的陰影呢？
原因有二，首先，生產用培養基不是純水溶的，它包含有大量固形物----它不能近似成純水溶狀態。其次，設備內傳熱方式，與給出公式假設無關---實際上它用對流，而不是傳導。
下面，還是用層層剝洋蔥的方法，先給“消毒”正名----什么是消毒，再解釋消毒的作用，然后講工業化消毒的真正原理，最后講實用技巧（會引入另外兩個概念，管道和容器）。

葉赫娜蘭孤城

那么，歸根結底，什么叫消毒呢？
我們先看一下《微生物學》----不管是哪個版本，其實都一樣----對消毒（及滅菌）的定義。
消毒：使用化學和物理手段，殺滅或去除微生物營養體的過程。一般的，只殺滅可代謝微生物，而不作用于休眠體，如芽孢或孢子。
滅菌：使用化學或物理手段，殺滅一切微生物個體，以得到無菌狀態的過程----嚴格意義上講，滅菌過程就是針對孢子和芽孢等休眠體的，所以程度比消毒深的多。一般的講，滅菌常用手段是高壓蒸汽，其他如化學消毒劑，輻射，干熱法都被懷疑不可靠。
如果翻看《生理學》或其他醫學文獻，得到的對消毒和滅菌的定義----尤其是消毒的定義，基本差不多。
還有呢？沒了。那么，有沒有感覺不僅僅這兒定義的“消毒”和生產上格格不入，而且，就是把這個“滅菌”和生產上的消毒比，也有點八竿子捅不著的感覺呢？
醫學上的消毒，只要殺滅營養體，就可以大致完成諸如普通手術，器械安全，環境安全等目的了，原因是人類及其他高等動物，往往有一個比較完善的免疫系統，所以消毒的強度是很低的。但是，微生物沒有組織分化，沒有免疫體系，所以，要完成一般的理科的微生物實驗，就要求強度比“消毒”大的多的預處理----就是“滅菌”。以上關于消毒和滅菌的定義，分別是醫學和微生物學給出的，而醫學和微生物學，同樣屬于理科的范疇，它們擁有類似或相同的價值觀，在理科人員握有發言權的情況下，給出這樣的定義就不足為奇。
但是，發酵不屬于理科，發酵屬于工科----實際上，發酵不是微生物學的分支，發酵是化工，系統工程應用微生物學手段實現工業目的的過程，是標準的工科----跨行業的工科。我常說，工科和理科的區別，大致相當于理科和文科的區別----如果非把工科劃歸理科，那么，工科就是理科中的理科----微生物學和發酵工程，就是這么個關系。
工科人員，手里握著兩樣東西，一樣是董事會的資本（你說是全社會的社會資源也行），另一個，就是車間工人的生命----用理科思想來理解發酵的預處理，來理解消毒，肯定是格格不入，緣木求魚的。
這就是理科給出的滅菌公式實際上，雖然被很多發酵工程書籍所引用，但卻沒有任何意義的原因。
那么，怎么給出一個工科的定義呢？或者，發酵工程中，消毒工，消毒工段，它存在的意義是什么----你一個公司，每個車間，給十幾個消毒工發工資，發獎金，發制服，配備工具，消耗耗材----這樣做的原因是什么？----回答這個問題，就定義出了什么是“消毒”。

老江湖139

雖然不了解發酵行業，但看到這么詳盡的資料，還是感謝孤城先生的辛苦。
先收藏起來，再請教專業人士

葉赫娜蘭孤城

消毒：（工業意義）使用活蒸汽為手段，以蒸汽冷凝放熱為原理，利用對流傳熱，對空設備或培養基進行預處理的過程。與處理的目的，為滿足工業級滅菌，使原料充分變性以可以使微生物開始利用，并把每個批次開始前的生化狀態----也就是發酵起點，盡可能歸零。這，就是我，給消毒做的定義----從這個定義看，消毒，或工業級的消毒的目的，是滿足工業生產，則其強度，比理科定義的滅菌，要大得多，比消毒，更是大得多。
里面有4個關鍵點，現在依次展開。

葉赫娜蘭孤城

1，        原理是活蒸汽冷凝放熱，而理科的滅菌只強調溫度和時間---其實，由于生產培養基含有固形物，實際上溫度和時間滅菌是不夠的， 這是第一個不可相信滅菌公式的原因。另一個不能相信滅菌公式的原因是，在實際操作中，顯示溫度是積分溫度，在長寬高三維立體微分上，每個點的溫度未必為顯示溫度。由于所有設備都是大小不同的容器，即便真正的管道，由于半徑不能近似為0，所以實際上只有少數幾個部分可以看做管道，這種微分點溫度低于顯示值的現象，就更為常見----即便沒有明顯誤操作時，還是會出現的。
（什么是“容器”和“管道”呢？在消毒上講，只要容積不能等效為0的設備部分，不管它是管道還是閥門，還是容器還是其他設備部分，都看做容器，只要容積可以等效為0的設備部分，也不管是啥，它就是管道，管道消毒的難點是沒有容積可以壓縮，往往形成低溫----顯示溫度----假壓，容器的難點是有容積可以壓縮，結果進汽有可能在充分攪拌前已經和液體混合，結果形成非對流傳熱的高溫假壓。
這樣的實例，提兩個。
管道消毒假壓，比如比較小的容器，如消過濾器時，冷凝水充盈，頂住進汽，壓力很大卻溫度很低，不管怎么加大進汽和排汽，總是不能解決----尤其是管道實際半徑太小時，就特別明顯。“消毒”完畢，過濾器里全是冷凝水。
實例的處理方式是，利用關聯最近的容器做冷凝罐，反消過濾器，把冷凝水留在容器里----這不是創新，應該是每個合格消毒工必有的思路和素質----他們應該對消毒有深刻理解，并對設備及管道走向了如指掌。
大罐進風管道，直徑較粗，如果進汽太小，管道內培養基是被罐體內物料燙熟----進汽全部在管道內冷凝，不能在管道內形成有效對流，更不能穿過管道后在罐內形成有效湍流，則此時消毒不徹底，染菌幾率接近100%，但具體卻看不出操作問題。這時如果消毒工沒有理解，他自己也找不到原因----消毒工一般喜歡小進汽小排汽，原因是這樣產生泡沫幾率小。
實例處理方法是協調各液面下閥門進汽量，并適當加大進汽和排汽。）