2.2 Стерилізація технологічного аераційного повітря

Стерилізація технологічного аераційного повітря є важливим кроком у процесі культивування бензилпеніциліну. Для забезпечення стерильних умов у процесі культивування бензилпеніциліну, технологічне аераційне повітря, яке використовується для постачання кисню та перемішування середовища культури, повинно бути стерилізоване. Оскільки мікроорганізми можуть бути присутні в повітрі і можуть потенційно контамінувати культуру, стерильне повітря є важливим фактором для успішного культивування бензилпеніциліну.

У зв'язку з фокусом на асептичному виробництві, вимоги до стерилізації повітря мають бути дуже високими. В сучасному мікробіологічному виробництві, насамперед, зростає значимість ступеня очищення технологічного повітря, що подається для аерації при культивуванні мікроорганізмів-продуцентів біологічно активних речовин. Навіть невелика кількість чужорідних мікроорганізмів у повітрі може призвести до зараження живильного середовища та різкого зниження виходу продукту, оскільки під час багатодобового циклу культивування продуценти використовують значні об'єми повітря – від 50 до 80 тисяч метрів кубічних на годину. У промислових містах концентрація пилу в повітрі коливається від 5 до 100 міліграм на кубічний метр, що становить від 100 до 10 твердих часток розміром від 5 до 150 мікрон. Мікроорганізми можуть осідати на частинках пилу або перебувати вільно в повітрі. Для досягнення максимальної чистоти повітря і запобігання інфекцій важливо вдосконалювати системи вентиляції та фільтрації в промислових приміщеннях, а також дотримуватися строгих процедур з утримання гігієни на виробництві.

Важливість філтрації зумовлена тим, що мікроорганізми можуть осідати на частинках пилу та рухатися вільно у повітрі. Їхня кількість в повітрі залежить від різних факторів, таких як час доби, погодні умови та сезон, і може сягати до 2000 клітин на 1 м³. Вільні вегетативні клітини мікроорганізмів швидко втрачають життєздатність, але суперечки можуть залишатися активними. Розміри мікробів значно відрізняються в залежності від виду. Наприклад, дріжджові клітини мають розмір приблизно 10 мкм, бактерії зазвичай мають діаметр від 0,5 до 0,8 мкм і довжину від 1 до 10 мкм, а бацили можуть мати діаметр від 0,3 до 1,2 мкм та довжину від 3 до 8 мкм. Мікрококи мають діаметр від 0,3 до 1,5 мкм (частіше 0,5-1,0 мкм), вібріони - від 0,5 до 1,0 мкм. Діаметр суперечки актиноміцетів становить приблизно 0,5-0,8 мкм, а довжина - від 0,1 до 0,2 мкм. Точне визначення розмірів мікробних клітин є важливим для забезпечення ефективної фільтрації технологічного повітря.

При фільтрації мікроорганізмів, клітини залишаються на фільтрах, а очищене повітря подається в технологічну лінію. У промисловості використовуються різні типи фільтрів, які можуть включати ситові і песитові процеси захоплення частинок. Ситові методи передбачають осадження частинок під час прямого контакту, коли розмір просвіту менший за діаметр частинки, тоді як песитові методи включають інерційне осадження, дифузію та електростатичний притяг. Зменшення розмірів частинок може призвести до зменшення ефективності інерційного осадження та зростання ефективності дифузійного, проте цей процес відбувається повільніше. Важливо враховувати, що існує діапазон розмірів фільтрованих частинок, які є особливо складними для вилучення, особливо це стосується частинок з розміром 0,3 мкм. Тому при розробці фільтруючих систем і виробництві необхідно враховувати цей розмір як базовий параметр для розрахунків та планування операцій з очищення повітря.

Один з поширених методів стерилізації технологічного аераційного повітря включає використання фільтрації. HEPA-фільтри (високоефективні частинки повітря) або ULPA-фільтри (ультрафільтруючі частинки повітря) можуть бути використані для затримання мікроорганізмів у повітрі та забезпечення стерильного середовища. Ці фільтри мають малий розмір пор і здатні затримати бактерії та інші мікроорганізми.

При використанні фільтрації важливо періодично перевіряти та замінювати фільтри, оскільки вони можуть забруднюватися та втрачати свою ефективність з часом.

HEPA (High Efficiency Particulate Air) фільтри є одними з найефективніших типів фільтрів для стерилізації повітря (рис 2.1) . Вони використовуються для затримання мікроорганізмів, бактерій, вірусів, грибів, алергенів та інших шкідливих частинок у повітрі.