發(fā)酵罐使用說明書
一、概述
發(fā)酵罐是一種具備滅菌和控制發(fā)酵條件等功能的微生物深層液體培養(yǎng)設(shè)備，是發(fā)酵工業(yè)中的核心設(shè)備。發(fā)酵罐通過機(jī)械攪拌或氣體分散等方式，使發(fā)酵液中的固形物保持懸浮狀態(tài)，有利于固體和營養(yǎng)物質(zhì)充分接觸，便于營養(yǎng)吸收。同時，通入無菌空氣維持菌體氧氣需求，滿足好氧菌的生長發(fā)酵。
二、系統(tǒng)組成
發(fā)酵罐可由種子罐、發(fā)酵罐、補(bǔ)料罐、堿罐、泡敵罐、空氣除菌過濾系統(tǒng)、蒸汽滅菌系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、PH控制系統(tǒng)、溶解氧測量系統(tǒng)、控制軟件等部分組成。各系統(tǒng)的流程及工作參數(shù)如下:
1.空氣除菌過濾系統(tǒng)。
無油空氣壓縮機(jī)(0.5~0.6 Mpa)儲氣罐
有油空氣壓縮機(jī)(0.5~0.6Mpa)→儲氣罐→油水分離器→冷干機(jī)
一級預(yù)過濾 →二級預(yù)過濾→三級預(yù)過濾→減壓閥(0.25 ~0.4Mpa)→ 除菌過濾器1→種子罐 除菌過濾器2→發(fā)酵罐。
2.蒸汽滅菌系統(tǒng)
種子罐、發(fā)酵罐滅菌(0.15MPa)蒸汽鍋爐
減壓閥(≤0.15 Mpa)→蒸汽過濾器→除菌精過濾器1→除菌精過濾器2
減壓閥(≤0.15 Mpa)→發(fā)酵罐夾套/發(fā)酵罐罐底進(jìn)蒸汽
3.溫度控制系統(tǒng)發(fā)酵罐夾套
控溫水箱→循環(huán)水泵→發(fā)酵罐夾套
冷水→電磁閥→發(fā)酵罐夾套
4.PH測量、控制系統(tǒng)
發(fā)酵罐PH電極→儀表顯示→微機(jī)采集→數(shù)據(jù)查詢、曲線分析→蠕動泵/堿罐流加堿液
5.溶解氧測量系統(tǒng)
發(fā)酵罐溶解氧電極→儀表顯示→微機(jī)采集→數(shù)據(jù)查詢、曲線分析
6.消泡系統(tǒng)
發(fā)酵罐泡沫傳感器→反饋給微機(jī)→→蠕動泵/泡劑罐流加消泡液
三、主要技術(shù)參數(shù)
1.種子罐:滅菌壓力≤0.15Mpa、工作壓力:0.03~0.07Mpa、滅菌溫度:121~125℃
2.發(fā)酵罐:滅菌壓力≤0.15Mpa、工作壓力:0.03~0.07Mpa、滅菌溫度:121~125℃
3.堿罐:滅菌壓力≤0.15 Mpa、工作壓力:0.03~0.07Mpa、滅菌溫度:121~125℃
4.消泡罐:滅菌壓力≤0.15 Mpa、工作壓力:0.03~0.07Mpa、滅菌溫度:121~125℃
5.補(bǔ)料罐:滅菌壓力≤0.15 Mpa、工作壓力:0.03~0.07Mpa、滅菌溫度:121~125℃
6.進(jìn)罐空氣壓力:種子罐、發(fā)酵罐：0.40MPa。
7.空壓機(jī):排氣量 >m3/min 排氣壓力：0.8Mpa
8.控溫水箱電功率: Kw
9.水循環(huán)泵:功率 Kw; 流量 m3/h
9.轉(zhuǎn)速: 變頻調(diào)速 ~ rpm
10.PH值:儀表顯示并控制
11.溶解氧值:儀表顯示并記錄。
12.罐溫:儀表顯示并記錄
四、使用前的技術(shù)準(zhǔn)備
1、上崗前的技術(shù)培訓(xùn):發(fā)酵罐是機(jī)電一體化的設(shè)備，因此操作人員上崗前必須進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，使他們熟悉整個系統(tǒng)的工作原理、管路、閥門的操作程序，并對空壓機(jī)，蒸汽鍋爐、變頻電機(jī)等設(shè)備能正確操作使用。未經(jīng)培訓(xùn)的人員，不得單獨(dú)上崗操作。
2. 設(shè)備使用之前，應(yīng)先檢查電源是否正常，設(shè)備接地線是否可靠，空壓機(jī)、蒸汽發(fā)生器、下位機(jī)控制系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)是否能正常工作。
3. 檢查系統(tǒng)上的閥門、接頭及緊固螺釘是否擰緊。
4. 開動空壓機(jī)，用0.15Mpa壓力，檢查種子罐、發(fā)酵罐、過濾器、管路、閥門的密封性能是否良好。
5. 對溫度儀、調(diào)速電機(jī)，PH電極、DO電極應(yīng)根據(jù)使用說明書進(jìn)行檢查、校正。
6. 上崗人員對上述各項必須能熟練操作。
五、空消
1.在投料前，氣路、料路、種子罐、發(fā)酵罐、堿罐、消泡罐必須用蒸汽進(jìn)行滅菌，消除所有死角的雜菌，保證系統(tǒng)處于無菌狀態(tài)。
2.空氣管路的空消
(1)空氣管路上有三級預(yù)過濾器，冷干機(jī)和除菌過濾器。預(yù)過濾器和冷干機(jī)不能用蒸汽滅菌，因此在空氣管路通蒸汽前，必須將通向預(yù)過濾器的閥門關(guān)閉，使蒸汽通過減壓閥、蒸汽過濾器然后進(jìn)入除菌過濾器。
(2)除菌過濾器的濾芯不能承受高溫高壓，因此，蒸汽減壓閥必須調(diào)整在0.13Mpa，不得超過0.15MPa。
(3)空消過程中，除菌過濾器下端的排氣閥應(yīng)微微開啟，排除冷凝水。
(4)空消時間應(yīng)持續(xù)40分鐘左右，當(dāng)設(shè)備初次使用或長期不用后啟動時，最好采用間歇空消，即第一次空消后，隔3~5小時再空消一次，以便消除芽孢。
(5)經(jīng)空消后的過濾器，應(yīng)通氣吹干，約20~30分鐘，然后將氣路閥門關(guān)閉。
3.種子罐、發(fā)酵罐、堿罐及消泡罐空消
(1)種子罐、發(fā)酵罐、堿罐及消泡罐是將蒸汽直接通入罐內(nèi)進(jìn)行空消。
(2)空消時，應(yīng)將罐上的接種口，排氣閥，及料路閥門微微打開，使蒸汽通過這些閥門排出，同時保持罐壓為0.13~0.15Mpa。
(3)空消時間為30~40分鐘，特殊情況下，可采用間歇空消。
(4)種子罐、發(fā)酵罐、堿罐及消泡罐空消前，應(yīng)將夾套內(nèi)的水放掉。
(5)空消結(jié)束后，應(yīng)將罐內(nèi)冷凝水排掉，并將排空閥門打開，防止冷卻后罐內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓、損壞設(shè)備。
(6)空消時，溶氧、PH電極取出，可以延長其使用壽命。
六、實消
1、實消是當(dāng)罐內(nèi)加入培養(yǎng)基后，用蒸汽對培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌的過程，種子罐、堿罐、消泡罐和發(fā)酵罐實消的操作過程相同。
空消結(jié)束后，應(yīng)盡快將配好的培養(yǎng)基從加料口加入罐內(nèi)，此時夾套內(nèi)應(yīng)無冷卻水。
2.培養(yǎng)基在進(jìn)罐之前，應(yīng)先糊化，一般培養(yǎng)基的配方量以罐體全容積的70%左右計算(泡沫多的培養(yǎng)基為65%左右，泡沫少的培養(yǎng)基可達(dá)75~80%)，考慮到冷凝水和接種量因素，加水量為罐體全容積的50%左右，加水量的多少與培養(yǎng)基溫度和蒸汽壓力等因素有關(guān)，需在實踐中摸索。
3.先開啟機(jī)械攪拌裝置，使罐內(nèi)物料均勻混合，轉(zhuǎn)速50~100rpm。
4.打開夾套蒸汽閥、排汽閥，對罐內(nèi)培養(yǎng)基預(yù)熱，當(dāng)罐內(nèi)溫度升到90時，關(guān)閉夾套進(jìn)汽閥，打開罐內(nèi)所有進(jìn)汽閥，通入蒸汽。當(dāng)罐溫上升到105時，緩緩打開排汽閥，將罐頂冷空氣排掉，持續(xù)五分鐘后，關(guān)閉排汽閥。
5.當(dāng)罐壓升至0.12Mpa，溫度升到121-123時，控制蒸汽閥門開度，保持罐壓不變，30分鐘后停止供汽。
6.打開冷卻水的進(jìn)排閥門，在夾套內(nèi)通水冷卻，當(dāng)罐內(nèi)壓力降至0.05Mpa時，微微開啟排氣閥和進(jìn)氣閥，進(jìn)行通氣攪拌，加速冷卻速度，并保持罐壓為0.05Mpa，直到罐溫降至接種溫度。
七、發(fā)酵罐接種、培養(yǎng)
本設(shè)備采用火焰封口接種，接種前應(yīng)事先準(zhǔn)備好酒精、棉花、鉗子、鑷子和接種環(huán)。
1.菌種裝入三角燒瓶內(nèi)，接種量根據(jù)工藝要求確定。
2.將酒精棉花圍在接種口周圍點(diǎn)燃，用鉗子或鐵棒擰開接種口，此時應(yīng)向罐內(nèi)通氣，使接種口有空氣排出。
3.將三角瓶的菌種在火環(huán)中間倒入罐內(nèi)。
4.將接種口蓋在火焰上滅菌后擰緊。
5.接種后即可通氣培養(yǎng)，罐壓保持在0.05Mpa。
八、移種
本設(shè)備采用壓差移種，即在種子罐壓力大于發(fā)酵罐壓力的條件下將種子轉(zhuǎn)移到發(fā)酵罐內(nèi)。
1.二級發(fā)酵罐經(jīng)實消冷卻到接種溫度后即可移種。
2移種前，對移種管路，閥門用蒸汽滅菌20分鐘。
3.移種時，種子罐保持0.08Mpa，發(fā)酵罐保持0.03Mpa，打開移種管路上的閥門，種子在壓差作用下，由種子罐轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐。
4.移種結(jié)束后，對移種管路需用蒸汽沖洗干凈。
5.移種結(jié)束后，應(yīng)立即清洗種子罐，防止發(fā)酵料凝結(jié)在管路、閥門及罐壁上。
九、發(fā)酵罐的培養(yǎng)
1.種子接入發(fā)酵罐后，即可進(jìn)行控溫培養(yǎng)，罐壓一般控制在0.05Mpa，轉(zhuǎn)速根據(jù)各自工藝要求而定。
2.發(fā)酵溫度根據(jù)工藝要求而定，通過調(diào)節(jié)循環(huán)水的溫度來控制發(fā)酵溫度，當(dāng)環(huán)境溫度高于發(fā)酵溫度時，用冷水降溫。
3.發(fā)酵液的PH值是根據(jù)工藝要求而定，當(dāng)需要調(diào)整PH值時，逐步加入酸堿液，直至所需PH值。
4.在發(fā)酵中途要取樣檢查時，可通過取樣口取樣。取樣前，取樣管路閥門需用蒸汽滅菌，防止雜菌污染而引起誤導(dǎo)，取樣結(jié)束后同樣要用蒸汽沖洗取樣管道閥門。
十、出料
1.本設(shè)備的出料是利用罐壓將發(fā)酵液從出料管道排出，根據(jù)發(fā)酵液的濃度，罐壓可控制在0.05~0.1Mpa。
2.出料后取出溶氧、PH儀，進(jìn)行清洗保養(yǎng)。
3.出料結(jié)束后，應(yīng)立即放水清洗發(fā)酵罐及料路管道閥門，并開動空壓機(jī)，向發(fā)酵罐供氣并攪拌，將管路中的發(fā)酵液沖洗干凈。
十一.維修與保養(yǎng)
1.安置設(shè)備的環(huán)境應(yīng)整潔、干燥、通風(fēng)良好，水、汽不得直接潑到電器上。
2.設(shè)備啟用之后，必須及時清洗，防止發(fā)酵液干結(jié)在發(fā)酵罐及管路、閥門內(nèi)。
3.各類儀表，應(yīng)按規(guī)定要求保養(yǎng)存放。壓力表、安全閥、溫度儀每年應(yīng)校準(zhǔn)一次。
4.設(shè)備停止使用時應(yīng)清洗、吹干。過濾器的濾芯應(yīng)取出清洗，涼干，妥善保管，法蘭壓緊螺母應(yīng)松開，防止密封圈永久變形。
十二.特別注意事項
1.在發(fā)酵過程中，嚴(yán)禁將過濾器的排水閥突然打開而引起發(fā)酵液倒流。
2.當(dāng)突然停電時，應(yīng)迅速關(guān)閉發(fā)酵罐及空氣系統(tǒng)進(jìn)，排氣閥，保持罐壓和空氣系統(tǒng)不造成負(fù)壓。
3.除菌過濾器蒸汽滅菌時壓力不得超過0.15Mpa。
4.空消、實消時，夾套內(nèi)的水應(yīng)放空，實消冷卻時，罐壓不能降到0。
