发酵工业常用的微生物菌种
发酵工业中常用常见的酵母菌

发酵工业中常用常见的酵母菌(一)酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)这是发酵工业上最常用的菌种之一(图2-84)。
按细胞长与宽的比例可将其分为三组。
1)细胞多为圆形或卵形,长与宽之比为1~2。
这类酵母除了用于酿造饮料酒和制作面包外,还用于乙醇发酵。
其中德国2号和12号(RasseII和RasseXII)最有名,但因其不能耐高浓度盐类,故只适用于以糖化的淀粉质为原料生产乙醇和白酒。
2)细胞形状以卵形和长卵形为主,也有些圆形或短卵形细胞,长与宽之比通常为2。
常形成假菌丝,但不发达也不典型。
这类酵母主要用于酿造葡萄酒和果酒,也可用于酿造啤酒、蒸馏酒和酵母生产。
葡萄酒酿造业称此为葡萄酒酵母(Sac.ellisoideus)。
3)大部分细胞长宽之比大于2,它以俗名为台湾396号酵母为代表。
我国南方常将其用于糖蜜原料生产乙醇。
其特点为耐高渗压,可忍受高浓度盐类。
该酵母原称魏氏酵母(Sac.willanus)。
在啤酒酿造中最早采用的酵母是卡尔斯伯啤酒厂的E.C.Hansen(1842~1909年)在1883年分离的卡尔斯伯酵母(Saccharomyces carlsbergensis),这是一种底面发酵酵母。
酿酒酵母也可用于啤酒酿造,但属上面发酵酵母,这两种酵母发酵的过程和啤酒风味都有所不同。
目前在分类上皆采用酿酒酵母的学名。
底面发酵酵母其细胞为圆形或卵圆形,直径为5~10μm。
它与酿酒酵母在外形上的区别是,卡氏酵母部分细胞的细胞壁有一平端。
另外,温度对这两类酵母的影响也不同。
在高温时,酿酒酵母比卡氏酵母生长得更快,但在低温时卡氏酵母生长较快。
酿酒酵母繁殖速度最高时的温度为33℃,而卡氏酵母需在36℃。
但在8℃时卡氏酵母较酿酒酵母繁殖速度几乎快一倍。
(二)异常汉逊酵母(Hansenula anomala)细胞为圆形,直径4~7μm,椭圆形成腊肠形,大小为(2.5~6)μm×(4.5~20)μm,甚至有长达30μm的长细胞,多边芽殖,发酵,液面有白色菌醭,培养液混浊,有菌体沉淀于管底(图2-85)。
发酵工程(2)第二章 工业微生物菌种的选育与扩大培养

华根霉 ( Rhizopus chinentis )
酿酒所必须的重要霉菌,也是 酸性蛋白酶和腐乳生产中的重要菌 种。
2、毛霉 ( Mucor )
鲁氏毛霉 ( Mucor rouxianus ) 能糖化淀粉且能生成少量酒精;能产生
6、醋酸菌 (Acetobacter)
➢ 不形成芽孢,G-,好气性 ➢ 可生产醋酸.
7、棒状杆菌 (Corynebacterium) ➢ 是谷氨酸和其他氨基酸的高产菌.
8、短杆菌 (Brevibacterium)
氨基酸、核苷酸工业生产中常用的菌种,也是酶法 合成生产辅酶A的菌种.
9、黄单胞菌 (Xanthomonas)
5、假丝酵母 (Candida)
➢能形成假丝,液体培养时能 形成浮膜。 ➢可生产SCP、甘油、脂肪酶。
6、红酵母 (Rhodotorula)
➢有明显的红色或黄色色 素,很多种因生荚膜而形 成粘质状菌落。 ➢可由菌体提取大量脂肪、 -胡萝卜素。
7、棉病针孢酵母 ( Nematspora gossypii )
2、葡萄汁酵母 (Saccharomyces uvarum)
与酿酒酵母相似,主要的区别在于葡萄汁酵母能发酵 棉子糖和蜜二糖。
3、汉逊酵母 (Hansenula)
此属酵母多能产生乙酸乙酯,从而增加产品的香 味,可用于酿酒和食品工业。
4、球拟酵母 (Toruiopsis)
此属酵母有些种能产生不同比例的甘油、赤藓 糖、阿拉伯糖;有的能利用烃类生产蛋白质。
复筛 不纯 第四次平板分离
第三次菌种保藏
第四次原种斜面
初步工艺条件摸索
再复筛
发酵工程(菌种选育)重点

某些化学诱变剂常用浓度及处理时间
诱变剂 二乙酯 浓度 0.1~1% 处理时间(min) 18~24 60~120 中止方法
硫代硫酸钠或稀释 大量稀释
亚硝基胍 0.1~3㎎/ml
4)突变株的筛选
菌体细胞经诱变剂处理后, 要从大量的变异菌 株中,把一些具有优良性状的突变株挑选出来, 这
需要有明确的筛选目标和筛选方法, 需要进行认真
在生产过程中,不经人工处理,利用菌种的自然
突变而进行的菌种筛选过程。但突变的频率较低。
2.自然突变的两种可能
菌种衰退,生产能力下降;
代谢更加旺盛,生产性能提高。 3.自然选育的方法——单菌落纯种分离
五、诱变育种(Mutation breeding)
1.诱变育种的含义 应用微生物遗传和变异理论,用物理或 化学诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群, 促进其突变率大幅度提高, 然后采用简便、
诱变剂的含义: 凡能引起生物体遗传物质发生变异的因素, 统称为诱变因素或诱变剂。 分类: 物理诱变,如紫外线、γ-射线、X-射线、
快中子、激光、等离子体、高压等
化学诱变,如硫酸二乙酯、亚硝基胍、亚硝
酸、碱基类、吖啶类物质等
诱变剂量的选择:
一般来说,诱变率随诱变剂量的增高而提高,
因此,通常诱变剂量采用致死率90%~99%的剂量, 但是,对于经过一再诱变的高产菌,诱变剂量要低 得多(致死率在90%~99%)。 诱变处理的方法: 单一处理:一次用一种的诱变剂处理方法处理菌种 复合处理:两种以上的诱变处理方法处理菌种,这 种处理方法通常较单一处理的效果好。
菌悬液的细胞浓度一般控制为: 真菌孢子或酵母细胞 106~107 个/ml; 放线菌或细菌 108个/ml。 菌悬液一般用生理盐水(0.85% NaCl)稀释。 有时用化学诱变剂处理时,需要0.1mol/L 磷酸缓冲液稀释, 因为有些化学诱变剂处理时, 常常会改变反应液的pH值。
发酵工业菌种选育 酿酒主要微生物

黑根霉
菌落生长初期为自色,后期为灰褐色 至黑褐色。此菌能产生果胶酶,常引起 水果的腐烂和甘薯的软腐。其最适生长 温度为30℃ ,37℃时不能生长。
毛霉
总状毛霉
总状毛霉是毛霉中分布最广 的一种。菌丝灰白色,菌丝 直立而稍短,孢子囊柄总状 分枝,孢子囊球形,浅黄色 至黄褐色。在豆腐坯和熟大 豆上生长迅速,我国四川的 豆豉即用此菌制成。
02 01
鲁氏毛霉
此菌种最初是从我国小曲中分离出来 的,菌落在马铃薯培养基上呈黄色,在 米饭上略带红色,袍子囊柄呈假轴状分 枝,厚垣孢子数量很多,大小不一,黄 色至褐色。鲁氏毛霉能产生蛋白酶,有 分解大豆的能力,我国多用它来做豆腐 乳。
活性干酵母
鲜酵母经过低温脱水后 制得水分7.0~8.5%酵 母为活性干酵母
卡尔酵母
卡尔酵母是啤酒酿造中典型的下面酵母,又称卡尔斯伯酵母。常用于啤酒酿造。能发 酵葡萄、半乳糖、Байду номын сангаас糖、麦芽糖及全部棉子糖。
球拟酵母
具有酒精发酵力
在工业上利用糖蜜生产 甘油
球拟酵母能使葡萄糖转化为多元醇
耐高渗透压
在酱油和酱的发酵中产 生香气的重要菌种
红曲霉
红曲霉在培养基上生长时,菌丝体初为白色,以后变成淡粉色、紫红色或黑灰色等,
通常都能形成红色素,可作为食品加工中天然红色色素的来源。如在红腐乳、饮 料、肉类加工中用的红曲米,就是用红曲霉制作的。
米根霉
这个种在我国酒药和酒曲中常看到, 在土壤、空气,以及其他各种物质中亦 常见。菌落初期为白色,后期为灰褐色 至黑褐色。此菌有糖化淀粉、转化蔗糖 的能力。
毕赤酵母
是酿造的有害菌,经常在酱醪或醋醅表面形成黏稠皮膜,并产生不愉快的气味,影响 发酵的正常进行,还能在酱油表面形成白花,消耗酱油中的糖分、氨基酸等,形成难闻的 气味,破坏酱油的品质。
发酵过程中涉及的微生物及其功能

发酵过程中涉及的微生物及其功能发酵是利用微生物(如细菌、酵母菌、真菌等)的代谢能力,将有机物质转化为其他化合物的过程。
在发酵过程中,不同的微生物会产生不同的酶,通过酶的作用将底物转化为有用的产物。
以下将介绍几种常见的微生物及其在发酵过程中的功能。
1. 乳酸菌(Lactic acid bacteria)乳酸菌是一种重要的发酵微生物,主要通过产酸来进行发酵作用。
乳酸菌发酵过程中会产生大量的乳酸,使pH值下降,抑制其他细菌和真菌的生长。
在食品工业中,乳酸菌广泛应用于酸奶、乳酸菌饮料、酸味奶酪等产品的制作中,起到保鲜、酸化、增加口感等作用。
2. 酵母菌(Yeast)酵母菌是被广泛应用于食品和酒类生产中的微生物。
酵母菌可以通过发酵过程产生二氧化碳和酒精。
在食品工业中,酵母菌主要用于面包、饼干、啤酒等产品的制作。
在面包和饼干中,酵母菌产生的二氧化碳会发酵面团,使其膨胀,增加松软度。
在酒类生产中,酵母菌发酵糖类,产生酒精和二氧化碳,起到酿造酒类的作用。
3. 青霉菌(Penicillium)青霉菌是一种常见的真菌,具有抗菌作用。
在食品工业中,青霉菌被用于生产青霉素等抗生素。
青霉素是一种有效的抗生素,可以抑制细菌的生长。
通过发酵过程,青霉菌可以产生青霉素,为药品行业提供了重要的原料。
4. 乳酸菌和酵母菌联合发酵在一些食品的生产中,乳酸菌和酵母菌常常会进行联合发酵,以产生更多种类的产物。
例如,酸奶中常用的发酵菌种包括乳酸菌和酵母菌。
乳酸菌可以将乳糖转化为乳酸,酵母菌可以将葡萄糖转化为二氧化碳和酒精。
这样联合发酵产生的酸奶不仅具有酸味,还具有一定的气泡和酒精味道,增加了口感的多样性。
总的来说,微生物在发酵过程中发挥着关键作用。
不同的微生物通过代谢产物的不同,使发酵过程产生特定的产物,从而应用于食品、酒类和药品的生产中。
理解微生物在发酵过程中的功能,有助于优化发酵工艺,提高产物的品质和产量。
同时,微生物也为人类提供了许多重要的产品,如抗生素、酒类和发酵食品,对于人类的健康和生活有着重要的意义。
项目一发酵工业常用的菌种

卡那链霉菌
卡那霉素
产灰黄链霉菌
红色链霉菌 生二素链霉菌 林肯链霉菌 刺孢小单菌 地中海诺卡氏菌
杀稻瘟菌素-S
红霉素 螺旋霉素 林肯霉素 庆大霉素 利福霉素
第一章 发酵工业常用的菌种
五、病毒和藻类
敏感细胞:能使病毒在其中增殖的细胞称为。 病毒增殖过程分四个阶段: 1.吸附并渗入寄主细胞
2.病毒核酸的复制和其他病毒成分的合成 3.各种组成组合病毒整体
第一章 发酵工业常用的菌种
④.微球菌(Micrococcus):生产谷氨酸 ⑤.乳酸菌(Lactobacteriaceae):制药工业 生产右旋糖酐、多糖和人造血浆。食品行业广 泛用于乳制品工业和乳酸生产 。
⑥.大肠杆菌:卫生重要指标,制取天冬氨酸、 苏氨酸和缬氨酸。
第一章 发酵工业常用的菌种
⑦.芽胞杆菌(Bacillus):高产淀粉酶和蛋白 酶的产生菌,还可生产多肽抗生素、氨基酸、 VB12、及2,3-丁二醇、果胶酶等。
中国仓鼠卵巢细胞(CHO细胞)表达系统
具有准确的转录后修饰功能;
具有产物胞外分越功能,便于下游产物分离纯化; 具有重组基因的高效扩增和表达能力; 具有贴壁生长特性,也可进行悬浮生长; CHO很少分泌自身的内源蛋白。
第一章 发酵工业常用的菌种
问题:生产抗生素的微生物能不能用于生产氨基酸?
菌落特征:大, 圆形,光滑湿 润,粘性,颜 色单调。常见 白色、土黄色、 红色。
啤酒酵母菌落
第一章 发酵工业常用的菌种
三、细菌 1、细菌的结构
第一章 发酵工业常用的菌种
2、细菌的繁殖:
细菌主要是以二分裂的方式进行繁殖
第一章 发酵工业常用的菌种
3、细菌的菌落
工业生产常用的微生物及要求

可以从复杂的DNA分子中分离出单独 的DNA片段。
可以大量生产高纯度的基因片段及其 产物。
可以在大肠杆菌中研究来自其它生物 的基因。
在高等动植物中也可以发展和建立这 种基因操作系统。
DNA重组过程
目标DNA片段的获得 与载体DNA分子的连接 重组DNA分子引入宿主细胞 筛选含有所需重组DNA分子的宿主细胞 对外源基因的表达及稳定性的鉴定
菌种培养基营养过于丰富不利于孢子形成, 影响发酵;菌种培养基营养贫乏,菌种在 营养贫乏的培养基中多次传代会使菌体细 胞内缺乏某些生长因子而衰退甚至死亡
因此培养基应选择具有传代后生产能力不 发生明显下降、菌落不易衰老和自溶的正 常形态菌落,孢子丰富的培养基。
菌种的复壮 提供良好的环境条件 定期纯化菌种 防止自身突变
菌体的前处理 菌体的培养时间 融合剂的浓度 融合剂作用的时间 阳离子浓度 融合的温度及体系的pH值等
影响原生质体再生的主要因素
菌体自身的再生性能 原生质体制备的条件 再生培养基成分 再生培养条件等
DNA重组技术:就是把外源DNA分 子结合到任何病毒、质粒、或其它载 体系统中,组成新的遗传物质,并转 入宿主细胞内进行繁殖的过程。
§工业生产常用的微生物及要求
一、工业生产常用的微生物 细菌(bacteria):常用的有枯草芽
孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆 菌等。 酵母菌(yeast):属单细胞真核生 物,主要分布于含糖较多的酸性环境 中。常用的有:短杆啤菌 酒酵母、棒状假杆菌丝酵母、 类酵母等。
yeasts
啤棒酒状酵杆母菌
§工业微生物菌种的 衰退、复壮与保藏
微生物菌种的衰退 菌种的复壮 菌种的保藏
一、菌种的衰退: 微生物个体特征 各方面 微生物群体特征 发生变化
【发酵工艺学总论】第二章_工业发酵菌种

代表微生物类型 革兰氏阳性球菌
高产培养基设计的几个原则
制备一系列的培养基,其中有各种类型的养分成为 生长限制因素; 使用一聚合或复合形式的生长限制养分; 避免使用容易同化的碳源或氮源,防止分解代谢物 阻遏; 确定含有所需的辅因子(Co2+,Mg2+,Mn2+,Fe2+); 使用pH缓冲剂以减少pH变化; 前体、促进剂及抑制剂的采用。
酶发酵生产常用的微生物
微生物
枯草芽孢杆菌 大肠杆菌 黑曲霉 米曲霉 青霉 木霉 根霉
生产的酶类
α -淀粉酶、蛋白酶、β -葡聚糖酶、碱性磷酸酶等 谷氨酸脱羧酶、天冬氨酸酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等 糖化酶、 α -淀粉酶、酸性蛋白酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、过氧化氢 酶、核糖核酸酶、脂肪酶、纤维素酶等 糖化酶和蛋白酶、氨基酰化酶、磷酸二酯酶、果胶酶等 葡萄糖氧化酶、果胶酶、纤维素酶、磷酸二酯酶、脂肪酶、凝乳酶、核 酸酶等 纤维素酶等 糖化酶、 α -淀粉酶、转化酶、酸性蛋白酶、核糖核酸酶、脂肪酶、果 胶酶、纤维素酶等
样品的预处理
目的:提高分离效率 方法:
物理方法:热处理(减菌);膜过滤法(浓缩); 离心法(浓缩) 化学方法:通过在培养基中添加某些化学成分来增加特
定微生物的数量。
几丁质——放线菌;CaCO3——嗜碱性放线菌
诱饵法
石蜡、花粉、蛇皮、毛发等
分离方法的选择
根据目的菌有无选择性特征来选择分离方法 菌种的营养特征独特 选择性分离 生长特征独特 无选择性特征 根据产物的特征进行 随机分离
增加混合菌群中所需菌株数量的一种技术 技术特点:给混合菌群提供一些有利于目的菌株生长 或不利于目的菌以外的其他菌型生长的条件 培养方式 分批培养方式:以最大比生长速率 (μmax)筛选, 存在选择压力的控制、移种时间和次数等问题 连续培养方式:以比生长速率( μ)筛选
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行拧紧和密封。
• 4.2空消。
• 4.2.1空气管路的空消
• 4.2.1.1预过滤器和冷干机不能用蒸汽灭菌, 在空气管路通蒸汽前,将通向预过滤器的 阀门关闭,使蒸汽通过减压阀、蒸汽过滤 器然后进入除菌过滤器。
否需要更换。
4.种子罐操作规程
• 1.目的:规范种子罐菌种培养标 准操作。
• 2.范围:菌种培育岗位。 • 3.职责:本岗位操作人员。 • 4.内容:
• 4.1准备。
• 4.1.1设备使用之前,应先检查电源是否正 常,蒸汽发生器、空压机、微机控制系统、 循环水系统是否能正常工作。
• 4.1.2检查系统上的阀门、接头及紧固螺钉 是否拧紧。
• 4.2.2种子罐空消。
• 4.2.2.1打开有关管道(空气分布管蒸汽、压 出管蒸汽、罐底物料管蒸汽、取样管蒸汽、 接种管蒸汽等)通入蒸汽。
• 4.2.2.2将罐上的取样口,排气阀,及料路阀 门微微打开,使蒸汽通过这些阀门排出, 同时保持罐压为0.13~0.15Mpa。
• 4.2.2.3空消时间为30~40min,特殊情况下, 可采用间歇空消。
• 5.2控温旋钮的两个指示灯分别表示加热、 制冷两种工作状态,若开机一段时间,两 灯均不亮,表示箱内温度达到平衡,若两 灯同时亮(加热与制冷同时启动),表示机器 故障,须及时检修。
3.摇床操作规程
• 1.目的:规范摇瓶菌种培养标准 操作。
• 2.范围:菌种培育岗位。 • 3.职责:本岗位操作人员。 • 4.内容:
• 4.2开机。 • 4.2.1打开电源,开启设备。 • 4.2.2按下紫外灯开关,紫外灯亮,用紫外
灯灭菌15min。
• 4.2.3按下鼓风机开关,通风10~15min,工 作台达无菌状态。
• 4.2.4打开日光灯,消毒手臂,开始工作。 • 4.3停机。 • 4.3.1关闭设备,关闭电源。 • 4.3.2取出所用物品。 • 4.4清洁设备。
• 5.注意事项:
• 5.1工作台应安放在洁净度较高的室内,并 须不受外界风力影响。
• 5.2在开机后,如发现异常音响,应立即停 机。
• 5.3如果发现无送出气流,应将调整电动机 三相线后再使用。
2.生化培养箱操作规程
• 1.目的:规范斜面菌种培养 标准操作。
•2.范围:菌种培育岗位。 •3.职责:本岗位操作人员。 •4.内容:
种子制备
1.超净工作台操作规程
• 1.目的:规范菌种接种标准操作。 • 2.范围:菌种培育岗位。 • 3.职责:本岗位操作人员。 • 4.内容:
• 4.1准备。 • 4.1.1检查生产场地、设备、容器是否清洁。 • 4.1.2检查电源是否正常。 • 4.1.3操作过程中用到的物品整齐地摆放在
工作台内。
• 4.3关机。
• 4.4清洁设备。
• 5.注意事项:
• 5.1在运转过程中,如摇床高速运转,无法 调节,多为测速发电机小胶带断裂。
• 5.2摇床不能运转,但可明显的感觉到电机 在运转,多为传动胶带断裂。
• 5.3摇床运转时,电机有杂音,转动有断续 现象,可能是电机电刷磨损,可将电刷取 出观察。一般新电刷运转2000h后应检查是
• 4.2.3将共用开关拨至“测量”档,此时箱内温度 便会随机启动,最终平衡达到所需温度值。
• 4.2.4从箱内放入或取出培养器物,动作迅速(迅 速开关培养箱门)。
• 4.3停机。
• 4.3.1关闭设备,关闭电源。
• 4.4清洁设备。
• 5.注意事项:
• 5.1在制冷机运转时,若出现异常声音、压 缩机发烫,温度不降,应立即停机,检查 原因,待修复后方可再启动。
• 4.1准备。 • 4.1.1检查生产场地、设备、容器是
否清洁。
• 4.1.2检查电源是否正常。 • 4.1.3检查温控旋钮及摇速调节钮是
否正常。
• 4.2开机。 • 4.2.1将摇瓶放入固定,温
度钮调至所需温度。
• 4.2.3合上电源开关,摇床低速运动,然后 顺时针旋转摇速钮至所需速度。
• 4.1准备。 • 4.1.1检查生产场地、设备、容器是否清洁。 • 4.1.2检查电源是否正常。 • 4.1.3检查温控旋钮及指示灯是否正常。 • 4.1.4检查培养箱门开启、关闭是否自如。
• 4.2开机。
• 4.2.1打开电源,将温度显示开关拨至“开”位置。
• 4.2.2将“整定”、“测量”共用开关拨至“整定” 位置,然后旋转温度刻度盘,直到数显表显示所 需温度值为止。
• 4.3.4开启机械搅拌装置,使罐内物料均匀混合, 转速50~100rpm。
• 4.3.5打开夹套蒸汽阀、排汽阀,对罐内培养基预 热,当罐内温度升到90℃时,关闭夹套进汽阀。
• 4.3.6罐内直接进蒸汽。先打开主进汽阀(空气分 布管蒸汽、压出管蒸汽、罐底物料管蒸汽、取样 管蒸汽、接种管蒸汽等),进汽要开大。然后打 开次要进汽阀(加油蒸汽阀,补料管蒸汽阀等), 合理控制进汽量,达到传热即可。避免假压力产 生。
• 4.2.2.4空消结束后,将罐内冷凝水排掉,并 通入无菌空气维持罐压0.05MPa,防止冷却 后罐内产生负压、损坏设备。
• 4.3 实消。
• 4.3.1空消结束后,尽快将配好的培养基从加料口 加入罐内,此时应排除夹套内冷却水。 4.3.2卸罐压,安装事先校正好的pH电极、溶氧电 极。
• 4.3.3培养基在进罐之前,先溶化,一般培养基的 配方量以罐体全容积的70%左右计算(泡沫多的培 养基为65%左右,泡沫少的培养基可达75~80%), 考虑到冷凝水和接种量因素,加水量为罐体全容 积的50%左右,加水量的多少与培养基温度和蒸 汽压力等因素有关,需在实践中摸索。
• 4.2.1.2除菌过滤器的滤芯不能承受高温高压, 蒸汽减压阀必须调整在0.13Mpa,不得超过
0.15MPa。
• 4.2.1.3空消时间应持续40min左右,当 设备初次使用或长期不用后启动时, 应采用间歇空消,即第一次空消后, 隔3~5h再空消一次,以消除芽孢。
• 4.2.1.4空消过程中,微微开启除菌过滤 器下端的排气阀,排除冷凝水。 4.2.1.5空消后的过滤器,通气吹干,约 20~30min,然后将气路阀门关闭。