生物发酵连续消毒过程的改进_百度文库

1、发 酵 科 技 通 讯第 37卷摘 要 :控制培养基料液和蒸汽合理 、 稳定的流速是连消过程中的基本要求 , 所以完善过程控制是很有必要的 。 通过对现有的工艺控制系统及维持罐的改进 , 保证了连消温度的稳定性和在维持罐维持时 间的稳定性 , 有效地降低了染菌的几率 。关键词 :培养基连消控制系统维持罐生物发酵连续消毒过程的改进刘守强(河南天方药业股份有限公司 驻马店463000以发酵工程为核心内容的生物 技 术 在 不 断 发展 , 当前 , 借助微生物培养进行产品生产已涉 及医药 、 化工 、 轻工 、 能源 、 环保等领域 , 随着发酵 工程趋向设备大型化 、 高效和自动化 , 对规模化

2、 的生产工艺操作和装备设计提出了更高的要求 。 发酵过程技术性强 , 对设备的要求较高 。 然而 , “ 染菌 ”, 即在微生物纯种培养过程中 , 除目的菌 以外还有其他微生物存在的现象时有发生 , 由此 给企业造成较大的经济损失 。 生产实践表明 , 在 造成发酵染菌的原因中 , 除了人为操作因素 , 设 备造成的发酵染菌占了很大比例 。 在发酵罐及其 附属设备 (空气净化系统 , 温度 、 压力流量等控制 系统及相应的管道阀门 中 , 哪一个环节出现问题 都可能造成发酵失败 。 因此 , 企业首先应树立 “ 预 防为主 ” 的观念 , 从设备入手杜绝可能引起发酵 染菌的各种隐患 。1连续灭

3、菌的工艺流程培养基的灭菌方法一般有实消和连消两种方 法 , 连消即将培养基在发酵罐外 , 通过专用消毒装 置 , 连续不断的加热维持保温和冷却 , 然后进入发 酵罐的灭菌方法 1。 目前应用最广泛的是低压蒸 汽喷射器的连消工艺 , 该工艺既可以提高培养基 的灭菌效果 , 又可以节约大量的蒸汽和冷凝水 。 连续灭菌工艺有很多优点 。1.1采用高温 、 快速灭菌 , 物料受热时间短 、 营养 成分破坏少 , 消后物料质量好 。1.2灭菌时间短 , 发酵罐的利用率高 。1.3蒸汽负荷均衡 , 锅炉利用率高 。 1.4适宜采用自动控制 。1.5减低劳动强度 2。 培养基连续灭菌系统设备由配料罐 (池

4、、 送料泵 、 预热罐 、 连消泵 、 加热器 、 维持罐和冷却器 7个关键设备组成 。 连续灭菌的 工 艺 流 程 为 :配 料 预 热 连 消 泵 连 消 塔 维持罐 冷却器 发酵罐 。培养基在连消塔中加热达到灭菌温度后 , 自 维持罐的底部进入维持罐 , 逐渐上升 , 然后从罐上 部侧口处流出罐外 。 这段培养液的停留时间为维 持罐的保温时间 , 即实际灭菌时间 。连消时如果培养基流速太快 , 在维持罐内停 留时间太短 , 则会造成灭菌不彻底 , 而引起染菌 , 若培养基流速过慢 , 培养基成分破坏就增加 , 培养 基质量就不能保证 , 因此 , 在连消中除温度严格按 规定控制外 , 流

5、速也需稳定 。 连续灭菌的成败关键 在于培养基在维持罐的温度和时间是否符合灭菌 的要求 , 这一点除了必须严格操作控制外 , 维持罐 的设计合理是非常重要的 。2过程控制方法及维持罐的改进目前在企业中使用最广泛的维持设备是维持 罐 。 维持罐是一个圆柱形立式容器 。 高温培养基由 进料口管道进入容器的底部 , 缓慢上升至出料口 流出 , 若无返混 , 培养基在维持罐中的停留时间就 是连续灭菌 :工艺要求的保温时间或称灭菌时间 。 虽然在设计维持罐径高比一般取 2. 0 2. 5, 以克服 维持罐中物料的返混现象 。 但由于容器直径较大 , 44发 酵 科 技 通 讯第 37卷第 4期 2008

6、年 10月培养基在容器内的流速较小 , 这样在维持罐中物 料的返混现象是不可克服的 3。2. 1改进前 规设计 , 维持罐的进料管从维持罐的罐顶进入 , 在 维持罐内沿罐壁向下延伸到罐底 。 在运行过程中 经常发现焦化物脱落 , 堵塞维持罐的罐底压出管 路 , 甚至堵塞整个连消系统造成消毒不彻底 , 染 菌 , 严重的造成维持罐内进料管的断裂 、 脱落 , 失 去物料消毒灭菌及保温的作用 。 分析原因 , 进料管 在维持罐罐内 , 培养基物料受高温蒸汽烘烤容易 焦化结垢腐蚀 , 且越来越多 , 越来越厚 , 积累到一 定程度 , 加上连消系统工作时的震动 , 很容易造成 焦化物脱落 , 造成管

7、道的堵塞 , 或消不透 , 导致染 菌的发生 。 2. 2改进后改进后维持罐及阀门情况如图 2所示 。 将维持罐进料管由罐内改在维持罐的罐外 。 从罐外 的底封头进入维持罐 , 维持罐底封头与进料管之 间用法兰连接 , 维持管内接进料套管 。这样以来 , 进料管的长度减少 , 结垢相应也 少 , 震动也小 。 进料管的管口应当向下 , 使物料在 维持罐内形成层流状态 , 管口方向对着罐底并有一定的距离 , 避免物料流速的冲击破坏在维持罐内的层流状态 。 不要因为进料管开口方向不合理 , 而造成高温物料在维持罐内的翻腾或者是不规则 的混流 , 达不到维持保温的目的 。 进料管与维持罐 罐底的法兰

8、连接处 , 在维持罐罐内连接进料套管 。 这样的连接方式主要为了便于维持罐的清理和避 免焦化接垢 , 在清理 、 检查维持罐之后 , 安装进料 套管时必须严格注意进料口的方向 。角 , 在维持罐罐底压料管至阀门的内侧 , 安装蒸汽 管并加阀门控制 。 调整维持罐各阀门及连消系统 个阀门后 , 开泵打料 。 此时维持罐罐底压料管上的 蒸汽必须打开 , 当打料 10min 左右以后 , 物料充满 维持罐 , 消毒塔温度控制平稳 , 此时关闭维持罐罐 底压料管蒸汽阀门 。 打料前 10min 左右压料管蒸 汽阀门要打开 , 是要增强开始打料后因流速和温 度的不平稳而造成的安全系数 。 当全部打料结束 之后 , 一般要维持 10min 左右再压料 , 所以当打料 结束后立即打开维持罐压料上的蒸汽进行再次维 持并进行罐底罐路灭菌 , 开始压料时即可关闭压 料管蒸汽阀门 。3结语采用改进的维持罐及连接蒸汽阀门后 , 连消工艺平稳 , 温度控制稳定 , 发生管路堵塞机会大大减 少 。 减轻了对维持罐的维护劳动强度 , 这样的改造 既保证了物料灭菌的彻底 , 也不影响培养基物料的 消后质量 , 消除发酵工厂中前期染菌的罐批 。 使得 连消彻底