通风发酵设备的认知与操作

任务6.8五升全自动发酵罐的操作实训

目录

一、实训目的

二、五升全自动发酵罐简介

三、实训内容

1、开车前的准备工作

2、空气过滤器及空气管路的消毒

3、空消

4、加培养基液

5、实消

6、接种

7、培养

8、取样

9、出料

10、发酵罐的清洗

11、设备维护与保养

12、注意事项

13、操作记录

四、问题讨论

一、实训目的（1）熟悉5升全自动发酵系统的结构、工作原理、技术性能；（2）掌握5升全自动发酵罐的开、停车操作及工艺参数的调节；（3）熟悉5升全自动发酵罐操作过程常见异常现象及处理方法。

二、5升全自动发酵罐简介

5升全自动发酵系统由发酵罐、空气处理系统、蒸汽净化系统、电气控制系统、恒温系统及管道、阀门等组成，其控制流程示意图如图6.8-1所示。

发酵罐由玻璃罐体、罐盖、搅拌器、挡板、空气分布管、加热（冷却）夹套、温度计、pH酸度计、DO溶氧电极、补料口、接种口、取样口等组成。

F11、F13—空气进气阀；F14—空气排气阀；F12—冷凝水排出阀；F2、F3、F4—蒸汽进汽阀；F21—罐底进出阀；F22—取样、放料阀；F31—自来水进入阀；F33、F34—回水排放阀

三、实训内容

1.开车前的准备工作

检查本系统各单件设备，应确保各设备能正常运行时方可开机。

（1）空气源的检查。主要检查供气压力、相对湿度是否正常；供气压力应在0.3～0.6MPa之间；相对湿度应小于60％。

（2）管道、阀门的检查。检查管道、阀门是否有泄漏。如有泄漏，应进行调整，至无泄漏为止。

（3）电气仪表的检查。检查发酵罐温度显示是否准确；校检压力表、空气减压阀。校检pH、DO电极。

（4）pH电极的保养与维护。定期进行pH电极的保养与维护。

（5）DO电极的保养与维护。定期进行DO电极的保养与维护。

（6）温度，pH、转速、消泡设定值的调节

推荐设定值如下表。温度（设定值）XXX．X（为所需发酵温度）℃精度偏差周期开度0.22.02008℃℃秒秒pH(设定值)：XX．XX（为所需发酵pH）精度偏差周期开度0.100.40200.2秒秒泡沫设定延时周期开度报警20100.12秒秒秒分泡沫设定延时周期开度报警20100.12秒秒秒分（7）安全防护罩的安装。在空、实消情况下，为防止因玻璃筒意外损伤，而可能造成人员的损伤，必须安装安全防护罩。

安全防护罩安装方法：将安全防护罩打开，包在玻璃筒的外面，合拢防护罩，并插上插销。

2.空气过滤器及空气管路的消毒

（1）关闭空气阀F1l；打开F12，慢慢打开蒸汽阀阀门F3，排尽冷凝水后F12调为微开。注意：此时蒸汽压力应在0.14～0.2MPa之间；压力过低将造成灭菌不彻底，压力过高则空气过滤器滤芯有可能被损坏而失去过滤能力。

（2）微开F13，打开F14蒸汽通过空气过滤器及以后的空气管道进入发酵罐内。

（3）开启空气压缩机，调节空气减压阀，使其出口压力在0.2～0.25MPa之间。

（4）消毒时间一般为30分钟。到时间后依次关闭F13、F12、F3。

（5）打开F1l、F12、F13；排去冷凝水后，再将F12、F13转为微开；吹空气过滤器。

（6）吹干空气过滤器一般需20分钟左右。然后关闭F12、F13，保持空气管道及空气过滤器中是正压。

3.空消（1）必须将安全防护罩装上。（2）关闭水阀F31。打开排水阀F33，蒸汽阀F2，排尽夹套中的水后关闭蒸汽阀F2。（3）打开F4、F22，排尽蒸汽管中冷凝水后将F22转为微开；稍开F21，微开F14使蒸汽徐徐进入发酵罐；对发酵罐进行空消。（4）注意在升温过程中需将“加热”、“冷却”、“pH调节”、“消泡”、“流加”开关置于“关”的位置或将控制器置与“停机”状态。否则当温度设定值设定在培养温度时，会自动通冷却水，影响升温速度，同时也浪费蒸汽。（5）在灭菌过程中，应时刻注意罐压，并控制在0.11～0.12MPa之内，请勿超压。罐压的控制通过调节阀门F4和F14来实现。（6）空消时间一般为30～50分钟。到时间后，关闭F4、F14。当罐温降至80℃以下时方可打开F22，排尽发酵罐内的冷凝水后即关闭F22、F2l。（7）当蒸汽阀F4关闭后，发酵罐内的压力会迅速下降，为防止发酵罐内产生负压，必须微开F13，并调节F14，使罐压保持在0.03～0.05MPa之间。4.加培养基液（1）按工艺要求配制培养基原液。（2）打开排气阀F14，关闭进气阀F13，卸去罐内压力；将校验好的pH、DO电极装入发酵罐内。（3）打开罐盖上的加料口，将培养基原液加入发酵罐内，并加水至所配培养液总量的80-85％左右(视环境温度、蒸汽压力及接种量而定，其余20～15％为蒸汽冷凝水和种子量)。最终发酵液体积不超出5升。（4）拧紧加料口螺母(注意：不要拧得太紧，否则会损坏密封圈)。

5.实消

（1）必须将安全防护罩装上。

（2）检查夹套排水阀F33是否打开，夹套水是否排尽。

（3）夹套预热：关闭F31、F34，打开F2、稍开F33，接通电源，开电源开关，手动开启搅拌电机，调节电机转速至150rpm左右，进行慢速搅拌。

（4）当发酵罐内的温度达到80℃左右时，打开F4、F22，排尽蒸汽管中冷凝水后即关闭F22；稍开F21，使蒸汽徐徐进入发酵罐；继续升温。

（5）此时应关闭进气阀F13，并将排气阀F14调为微开。

（6）当培养液温度达到95～100℃后可停止搅拌。当发酵罐内温度达到灭菌要求温度时，关闭阀门F4和F14；在灭菌过程中，应时刻注意罐压，并控制在0.1～0.11MPa之内，严禁超压。罐压的控制通过调节阀门F2和F33来实现。

（7）注意在升温过程中不要开冷却开关，否则当温度设定值设定在培养温度时，冷却水管中会自动通冷却水，不仅会影响升温温度、浪费蒸汽，更重要的是会引起冷凝水过多，引起培养液浓度变化或不能达到灭菌温度。

（8）实消时间一般为30分钟。到时间后，关闭F2、F14。自然冷却10分钟左右。

（9）通冷却水进行冷却，操作如下：关闭夹套排水阀F33、和蒸汽阀F2，打开夹套回水阀F34和水阀F31，按冷却键至手动冷却状态；或调整温度设定值（调节方法见“DF-B1C控制系统的操作说明”），按冷却键至自动状态；此时起即进入控温状态。

（10）当蒸汽阀门关闭以及通冷却水后，发酵罐的罐压将迅速下降，当罐内压力降至0.03MPa时，必须间隙开启进气阀F13，让空气进入发酵罐内，并保持内压力在0.03-0.05MPa之间。

（11）当罐内温度降至70℃以下时，调节搅拌电机的调速器，慢速搅动培养基，加快冷却速度；同时可稍开进气阀F13和调节排气阀F14，使罐压保持在0.03-0.05MPa之间。

6.接种（1）当发酵液温度降到接种温度时即可进行接种。（2）准备合格的摇床菌种。（3）用酒精棉擦洗罐顶接种口，并在接种口四周围上酒精棉。接种者的双手也需用酒精棉擦洗消毒、晾干。（4）调进气阀F13，减少进气量（不能关闭，否则罐压跌零，引起污染)，拧松接种口螺母；检查罐内压力是否在0．01MPa以下(如不在应开大排气阀F14或调进气阀F13，减少进气量)，点燃接种口四周的酒精棉；拧下接种口螺母，并将其放入预先准备的盛有酒精的培养皿中。（5）将菌种瓶的瓶口在火焰上烧一会儿，并在火焰下拔下瓶塞，迅速将菌种倒入发酵罐内。（6）盖上接种口螺母，灭火焰，拧紧螺母；并用酒精棉将接种口擦洗干净。（7）调节进气阀F13及排气阀F14，达到工艺要求的通气量及保持罐压在0.05MPa左右，（或按工艺要求）。7.培养（1）按照工艺要求调节通气量、培养温度及搅拌转速。（2）通气量的调节：要加大通气量，则需开大进气阀F13，反之则调小进气阀F13的开度；阀F14要作出相应的调整，以保持罐压。通气量的测量：通过流量计进行检测。（3）发酵温度、pH、转速、流加控制、消泡等各参数的调整：按“DF-B控制系统的操作说明”所述方法进行调整。将控制器设置至“开机”状态，并分别按“加热”、“冷却”、“搅拌”键，使之置于“自动”状态。此时，各参数进入自动控制，并根据记录周期所定的时间进行各参数的记录。如果在自动控制过程中某参数出现过调或调不到所需值，则需调整该参数设定值中的“开度”。如果过调，则需减小“开度”值；如果调不到所需值，则需加大“开度”值。

（4）DO电极的满度校正：当温度、通风量、罐压、搅拌转速稳定后，将此时的DO值校正为：100％。

（5）将预先准备好的碱液和灭过菌的消泡剂、流加物料及硅胶管与蠕动泵及发酵罐(将针插入发酵罐备用口)联接好；注意：操作过程必须保证无菌。

（6）打开“pH”、“消泡”、“流加”开关，将手动、自动开关置于“自动”位置。此时，上述参数进入自动控制。

8.取样（1）取样口的消毒：打开阀门F4；微开取样阀F22，保持20～30分钟；关闭F22、F4。（2）取样：打开阀门F21、F22放出少量培养液后关闭取样阀F22；用火焰封取样口，把预先灭过菌的取样瓶瓶口置于火焰上，拔去瓶塞，瓶口对准取样口，开取样阀F22，至所需取样量后即关闭取样阀F22；盖上瓶塞，关闭阀门F21。（3）取样口再灭菌：同（1）条。

9.出料

（1）必要时在出料口用不锈钢管（或优质橡胶管）引至盛料容器或下道工序。

（2）出料管的灭菌：打开阀门F4，微开出料阀(取样阀)F22，保持20～30分钟；关闭F22、F4。

（3）调小排气阀F14，调节进气阀F13，使罐压维持在0.05～0.1MPa之间的某一值（视需要而定)。

（4）出料：打开F2l、F22，发酵液通过管道输送到盛料容器或下道工序。

（5）出料完毕后用蒸汽消毒出料管，方法同（2）条。

（6）发酵罐应及时清洗干净。

（7）如果发酵罐暂时不用，则需排尽罐内及各管道内的余水。

10.发酵罐的清洗（1）发酵罐在使用前和使用后，必须及时清洗。清洗时应注意罐盖顶部的电气接口不能进水，否则可能会引起电气元件的损坏或数据测量错误。（2）发酵罐使用前，放入自来水，通压缩空气，并搅拌至洁净；打开阀门F21、F22，放净发酵罐内水即可。（3）发酵完毕放罐后或使用前发酵罐较脏，自来水通气搅拌仍然不能清洗洁净，应按以下操作过程进行开盖清洗(第4～11条)。（4）关闭电源，旋下电机及各传感器的连线插头。（5）拧下罐盖周边的四个螺母，小心地将罐盖垂直向上取出(取出时注意罐盖的方位，以免在安装时装错。同时因罐盖上固定部件较多，在取罐盖的方位，以免在安装时装错。同时因罐盖上固定部件较多，在取罐盖时，请不要转动罐盖，以免相互碰撞，损坏部件)，横置于平整的桌面上，并将其垫好，防止滚动。注意：在搬动和放置时，应抓住电机固定座，不要抓搅拌轴，以免影响机械密封和轴的转动稳定性。

（6）关闭阀门F21、F22，在罐内加入适量水，用软毛刷刷洗罐内部件；刷洗完毕后打开阀门F2l、F22，放净罐内水。如果未清洗干净，重复该操作。

（7）如果搅拌轴及机械密封装置不干净，则可用水冲刷。

（8）清洗干净后，检查罐盖与发兰之间的密封圈；将罐盖按原位轻轻放入发酵罐；拧上罐盖周边的四个螺母；注意：四个螺母松紧应基本一致，不要太紧，否则会引起搅拌轴的倾斜和密封圈的损坏。

（9）传感器、电机电线插头的安装：航空插头在安装时应对准插头与插座之间的槽口，插入后方可拧紧固定螺母。

（10）安装完毕后，在发酵罐内通入空气（0.05MPa），检查管道及发酵罐的密封性；如有泄漏，则需调整后方可使用。

11.设备维护与保养（1）空气压缩机应按其使用说明书进行定期的维护与保养。（2）接地线保持可靠接地。（3）精密过滤器及金属过滤器的滤芯，一般使用期限一年。如果过滤阻力太大或失去过滤能力，影响正常生产，则需更换或再生。（4）发酵罐清洗时，请用软毛刷刷洗，不要用硬器刮擦。

（5）压力表、调压阀等仪表每年应校验一次，确保正常使用。

（6）pH电极在使用前必须通电稳定2～3小时，否则电极不稳定。造成测量数据不准。

（7）DO电极在使用前必须通电极化4～6小时，否则电极不稳定，测量数据会不准。

（8）电器、仪表、传感器等电