正在进行时--发酵工艺控制要述

李萍心情好

孤城老师辛苦了，搞到这么晚，休息下吧，支持您！！！

李萍心情好

学习中！！！

tlh_044

感谢楼主的分享，收益。

叶赫娜兰孤城

刚坐下，先整理着，待会儿发上。----把上一讲讲完。

叶赫娜兰孤城

1.1.3.2过程控制（工段间配合）与无菌的关系
首先，设备是无菌且正压的，在消毒，接种过程中，消毒是无菌的前提，相对染菌率（占总染菌率的百分数），大概40%左右。接种造成染菌，大概接近0%----如果一个车间因为接种造成染菌，那它的菌种室干脆解散了算了。由于消毒问题将在下面一节深入展开，在此看一下其他60%左右的染菌构成----这一部分染菌，除了种子带菌（相对染菌率越占不到10%），绝大部分是因为岗位间配合造成（其实包括种子带菌，也是由于配合造成----菌种室有用发酵液选育或优化种子的工作，以及被发酵过程工程师要求进行调整的义务。这部分和外界接触，是造成染菌的原因----完全从沙土管，冻干管，孢子等休眠状态，封闭扩大，培养的闭合状态，是不会造成染菌的。原因是因为种子带菌造成的危害往往是致命的，所以菌种室的无菌级别是远远高于车间的，而菌种人员的无菌意识，也远远高于其他岗位。还是那个道理，如果菌种室封闭运作时都能染菌，那你就只好解散它了。），下面通过相对染菌率表格，讲一下各个岗位配合与染菌的关系。
消毒段      40%（消毒不彻底或为追求高产使用不规范手段，或概率问题）
接种段      0%
菌种带菌  10%（菌种复壮或工艺调整）
看罐段      30%（补料，取样，跑冒滴漏，泡沫顶罐）
无菌室      10%（取无菌样）
其他未知    10%
（以上是某大公司对各车间历次染菌分析统计结果，相信具有一定普遍性。）
做一下解释：
首先，车间总染菌率是很低的，大概3%左右（高于5%就严重不正常了----重复上文里的，毕竟，设备是按照为了不染菌而设计的，而不是按照要染菌来设计的），由于概率上讲，染菌总是不可完全避免的，所以，消毒段占到总责任的40%也是不高的。消毒和看罐是直接面对发酵罐的，而所有染菌问题都是在罐上体现的，那么看罐段引起染菌的几率和消毒对等也就不奇怪了。那么，为什么看罐段会略少于消毒呢，原因在于，按照经验上讲，会划定一个时间段，比如，长周期发酵，46小时前染菌，就是消毒的责任，46小时后，就是其他责任----主要是看罐----其实这个分法是武断的，但是，他也说明一件事，就是看罐承担责任的时候，菌体已经长得很高了，由于群体代谢的积累效应（“群体代谢积累效应”，这个以后还要讲到）对杂菌的抗逆性就很高了，构成了一部分染菌在统计上“沉默”----这是内在原因。
消毒染菌是必然的---只要有染菌率，就和消毒多少有点关系，因为消毒就是干这个活的----消毒段染菌，原因往往是独立的，就是消毒工段的事，这个下一节讲。现在看一看其他环节。
看罐段造成染菌，是另一大原因，如果加上因为菌体量大而抗逆性强，沉默掉的染菌率，我认为由看罐造成的染菌会大得多，肯定要大过消毒段。分析原因，从统计上看，基本由于取样造成染菌几率也不大，而跑冒滴漏造成染菌和泡沫顶罐染菌就比较多，补料过程染菌是最大原因。
在整个染菌分析中，取样是看罐和无菌室共同操作，严重跑冒滴漏和泡沫顶罐是大事故，是必须避免的，而补料过程，实际上是消毒工段和看罐工段共同完成的----可以看到，除了严重的操作失误和生产事故，染菌发生原因是在工段间结合部的。
（实际上，广义的说，整个设备系统，就是不停的，连续的由消毒工段消毒，然后交给看罐工段的----整个设备就是由结合部构成，整个工艺过程就是一个工段间配合过程。）
无菌室取样造成染菌远远低于10%，而无菌室不独立操作，无菌室接触设备，是与看罐段结合进行的。
菌种带菌----我们已经知道，常规封闭培养不造成菌种带菌----即便发生菌种室内染菌，一般概率在2%之下，而且也会被菌种室常规处理给内部消化，不会造成发酵染菌，那么，菌种带菌是怎么发生的呢？
前文说到，发酵过程是连续菌种，发酵过程和后处理的核心，则，发酵过程工程师有权力，同时，也是义务，要求菌种室更改培养工艺（具体原因设计到前文提到的DNA纯与蛋白纯关系，还有群体代谢积累效应----在下一讲后半部分讲述），并会建议菌种室把偶然高产罐批发酵液选育以后的生产种，这就打破了菌种室的封闭培养过程。
同理，染菌隐患还是在结合部发生。
综上所述，除了消毒操作外，所有染菌隐患都在工段结合部发生，所以，要治理染菌问题，必须，也只有两个解决方法：
1，        人员专业化----发酵人员一定要有行业特有的配合能力，对这个配合能力的高要求，是化工和机械制造所不可想象的，而里面的配合技巧，尤其是默契部分，其他非语言交流部分，更是要从严格培训和长时间积累而来的。
2，        要有一个或一组，一队，一群----随便吧，反正得有，最少一个----具有相当高度和全局组织能力的内行的发酵过程工程师统管全局，并且，要有相当的权威，才能使全厂顺畅运作。
这不仅仅是处理染菌问题的方法，也几乎是解决一切发酵生产问题的方法。

叶赫娜兰孤城

1.1.3.3消毒和消毒工与无菌的关系（实战消毒原理和技巧）
每个消毒工培训时，都会面临一个经验公式，这个公式大致表明，不同温度下，多长时间，面对纯水溶性培养基，芽孢杆菌死亡率是多少----最后，会推出一个有用 的结论----在121℃下，25分钟，消毒成功率为99.9%。加5分钟余量，就成了1公斤消毒半小时的来历。
但实际上，这个公式和结论都是错误的。
这个公式的前提是错的，原理是错的，结论也是错的----按照这个公式进行消毒工作，是消毒失败的原因。
你们想想，染菌率低的消毒工，哪一个是按照这一套来干的呢？为了防止过分消毒而严重破坏培养基，很多公司的消毒工奖金，不仅仅和染菌率挂钩，还和总校价挂钩，那么，你们见没见过十几分钟118℃消毒不染菌的消毒工？而同时，他的同事却再用121℃半小时却走不出染菌的阴影呢？
原因有二，首先，生产用培养基不是纯水溶的，它包含有大量固形物----它不能近似成纯水溶状态。其次，设备内传热方式，与给出公式假设无关---实际上它用对流，而不是传导。
下面，还是用层层剥洋葱的方法，先给“消毒”正名----什么是消毒，再解释消毒的作用，然后讲工业化消毒的真正原理，最后讲实用技巧（会引入另外两个概念，管道和容器）。

叶赫娜兰孤城

那么，归根结底，什么叫消毒呢？
我们先看一下《微生物学》----不管是哪个版本，其实都一样----对消毒（及灭菌）的定义。
消毒：使用化学和物理手段，杀灭或去除微生物营养体的过程。一般的，只杀灭可代谢微生物，而不作用于休眠体，如芽孢或孢子。
灭菌：使用化学或物理手段，杀灭一切微生物个体，以得到无菌状态的过程----严格意义上讲，灭菌过程就是针对孢子和芽孢等休眠体的，所以程度比消毒深的多。一般的讲，灭菌常用手段是高压蒸汽，其他如化学消毒剂，辐射，干热法都被怀疑不可靠。
如果翻看《生理学》或其他医学文献，得到的对消毒和灭菌的定义----尤其是消毒的定义，基本差不多。
还有呢？没了。那么，有没有感觉不仅仅这儿定义的“消毒”和生产上格格不入，而且，就是把这个“灭菌”和生产上的消毒比，也有点八竿子捅不着的感觉呢？
医学上的消毒，只要杀灭营养体，就可以大致完成诸如普通手术，器械安全，环境安全等目的了，原因是人类及其他高等动物，往往有一个比较完善的免疫系统，所以消毒的强度是很低的。但是，微生物没有组织分化，没有免疫体系，所以，要完成一般的理科的微生物实验，就要求强度比“消毒”大的多的预处理----就是“灭菌”。以上关于消毒和灭菌的定义，分别是医学和微生物学给出的，而医学和微生物学，同样属于理科的范畴，它们拥有类似或相同的价值观，在理科人员握有发言权的情况下，给出这样的定义就不足为奇。
但是，发酵不属于理科，发酵属于工科----实际上，发酵不是微生物学的分支，发酵是化工，系统工程应用微生物学手段实现工业目的的过程，是标准的工科----跨行业的工科。我常说，工科和理科的区别，大致相当于理科和文科的区别----如果非把工科划归理科，那么，工科就是理科中的理科----微生物学和发酵工程，就是这么个关系。
工科人员，手里握着两样东西，一样是董事会的资本（你说是全社会的社会资源也行），另一个，就是车间工人的生命----用理科思想来理解发酵的预处理，来理解消毒，肯定是格格不入，缘木求鱼的。
这就是理科给出的灭菌公式实际上，虽然被很多发酵工程书籍所引用，但却没有任何意义的原因。
那么，怎么给出一个工科的定义呢？或者，发酵工程中，消毒工，消毒工段，它存在的意义是什么----你一个公司，每个车间，给十几个消毒工发工资，发奖金，发制服，配备工具，消耗耗材----这样做的原因是什么？----回答这个问题，就定义出了什么是“消毒”。

老江湖139

虽然不了解发酵行业，但看到这么详尽的资料，还是感谢孤城先生的辛苦。
先收藏起来，再请教专业人士

叶赫娜兰孤城

消毒：（工业意义）使用活蒸汽为手段，以蒸汽冷凝放热为原理，利用对流传热，对空设备或培养基进行预处理的过程。与处理的目的，为满足工业级灭菌，使原料充分变性以可以使微生物开始利用，并把每个批次开始前的生化状态----也就是发酵起点，尽可能归零。这，就是我，给消毒做的定义----从这个定义看，消毒，或工业级的消毒的目的，是满足工业生产，则其强度，比理科定义的灭菌，要大得多，比消毒，更是大得多。
里面有4个关键点，现在依次展开。

叶赫娜兰孤城

1，        原理是活蒸汽冷凝放热，而理科的灭菌只强调温度和时间---其实，由于生产培养基含有固形物，实际上温度和时间灭菌是不够的， 这是第一个不可相信灭菌公式的原因。另一个不能相信灭菌公式的原因是，在实际操作中，显示温度是积分温度，在长宽高三维立体微分上，每个点的温度未必为显示温度。由于所有设备都是大小不同的容器，即便真正的管道，由于半径不能近似为0，所以实际上只有少数几个部分可以看做管道，这种微分点温度低于显示值的现象，就更为常见----即便没有明显误操作时，还是会出现的。
（什么是“容器”和“管道”呢？在消毒上讲，只要容积不能等效为0的设备部分，不管它是管道还是阀门，还是容器还是其他设备部分，都看做容器，只要容积可以等效为0的设备部分，也不管是啥，它就是管道，管道消毒的难点是没有容积可以压缩，往往形成低温----显示温度----假压，容器的难点是有容积可以压缩，结果进汽有可能在充分搅拌前已经和液体混合，结果形成非对流传热的高温假压。
这样的实例，提两个。
管道消毒假压，比如比较小的容器，如消过滤器时，冷凝水充盈，顶住进汽，压力很大却温度很低，不管怎么加大进汽和排汽，总是不能解决----尤其是管道实际半径太小时，就特别明显。“消毒”完毕，过滤器里全是冷凝水。
实例的处理方式是，利用关联最近的容器做冷凝罐，反消过滤器，把冷凝水留在容器里----这不是创新，应该是每个合格消毒工必有的思路和素质----他们应该对消毒有深刻理解，并对设备及管道走向了如指掌。
大罐进风管道，直径较粗，如果进汽太小，管道内培养基是被罐体内物料烫熟----进汽全部在管道内冷凝，不能在管道内形成有效对流，更不能穿过管道后在罐内形成有效湍流，则此时消毒不彻底，染菌几率接近100%，但具体却看不出操作问题。这时如果消毒工没有理解，他自己也找不到原因----消毒工一般喜欢小进汽小排汽，原因是这样产生泡沫几率小。
实例处理方法是协调各液面下阀门进汽量，并适当加大进汽和排汽。）