一、不锈钢发酵罐灭菌前准备与设备检查
设备完整性检查
检查罐体、搅拌桨、传感器接口等部位是否有裂缝、变形或泄漏风险。
确保焊接部位密封性良好,避免灭菌过程中出现泄漏。
接口与阀门检查
检查进料口、出料口、通气口、温度传感器接口、pH值传感器接口等连接牢固,无松动或破损。
确保所有阀门(如进料阀、出料阀、排气阀)开闭状态正常,密封性能良好。
电源与辅助系统检查
检查电源、空压机、微机系统和循环水系统是否正常工作。
确保水压、电压、气压正常供应,进水压维持在0.12MPa,允许在0.15-0.2MPa范围变动,不能超过0.3MPa,温度应低于发酵温度10℃;单相电源AC220V±10%,频率50Hz,罐体可靠接地;输入蒸汽压力应维持在0.4MPa,进入系统后减压为0.24MPa;空压机压力值0.8MPa,空气进入压力应控制在0.25-0.30MPa。
二、灭菌操作
罐体灭菌
根据需要将培养基配入罐体,按要求封好后,小型发酵罐(5L)可将罐体放入大杀菌锅杀菌(115℃,30分钟);大型发酵罐(10L及以上)采用蒸汽杀菌(121℃,30分钟)。
灭菌过程中,确保罐内各个部位都能充分接触到蒸汽,避免出现消毒死角。
灭菌后冷却
消毒完成后,让发酵罐自然冷却或者通过适当的冷却装置冷却至合适的发酵温度。
三、参数校准与设备调试
温度传感器校准
使用标准温度计进行校准,将传感器测量值与标准温度计的测量值进行对比,调整传感器的参数,使其测量误差在允许范围内。
pH值传感器校准
使用标准的pH缓冲液进行校准。一般有两种缓冲液,pH值分别为4.0和7.0。先将传感器浸泡在pH7.0的缓冲液中,调整传感器的读数至7.0,然后再将传感器浸泡在pH4.0的缓冲液中,根据传感器的反应再次调整参数,确保pH值测量的准确性。
溶氧电极校准
在确定的转速和通气量下对溶氧电极进行斜率标定,设定溶氧电极为100%。
搅拌系统调试
检查搅拌桨是否安装正确,搅拌轴是否能够灵活转动,电机及传动部件是否正常,有无异常声响。
启动反应器搅拌马达,调转速100~200Rpm,确保搅拌系统运行平稳。
四、接种与发酵过程控制
接种操作
在培养基加入并达到合适的温度、pH值等条件后,进行接种操作。将适量的微生物种子液通过接种口缓慢加入发酵罐,接种量根据不同的发酵工艺和微生物种类而定,一般在5%-10%左右。
接种过程要严格遵循无菌操作原则,防止杂菌污染。可以通过在接种口周围使用火焰灭菌或者紫外线灭菌等方式保持接种环境的无菌状态。
发酵过程参数控制
温度控制:通过安装在发酵罐上的温度控制装置,如夹套冷却系统或者加热系统,将发酵温度控制在适宜的范围内。如果温度过高,可以通过夹套中的冷却水循环降低温度;如果温度过低,则可以通过加热装置进行升温。
pH值控制:根据微生物的生长特性和发酵要求,使用酸或碱溶液进行调节。当pH值升高时,可以加入适量的酸性溶液,如稀盐酸;当pH值降低时,可以加入碱性溶液,如氢氧化钠溶液。
溶氧控制:通过溶氧电极实时监测溶解氧浓度,通过调节通气量和搅拌速度来维持溶解氧在合适的水平。
压力控制:发酵罐维持正压既可以杜绝由于罐压为零时造成的染菌,还可增加氧在培养液中的溶解度,有利于菌的生长及合成。在发酵培养期间,罐内压力基本可以保持恒定。然而,在灭菌降温的过程中,为避免负压吸入环境的非洁净空气以及负压可能将罐体吸瘪情况的发生,需要通入一定的空气保压。
五、不锈钢发酵罐发酵结束与设备清洗
发酵结束与设备清洗
发酵结束后,首先关闭通气系统和搅拌装置。然后打开出料阀,将发酵液通过出料口放出。出料过程要尽量平稳,避免发酵液溅出。
发酵液出料后,立即对发酵罐进行清洗。先用清水冲洗掉罐内残留的发酵液和杂质,然后可以使用适当的清洗剂进行清洗,以去除附着在罐壁和内部部件上的污垢和微生物。清洗后,再用清水冲洗干净,确保清洗剂无残留。
检查搅拌装置、阀门、传感器等部件的磨损情况,如有损坏或者磨损严重的部件,及时进行更换。对发酵罐的外观进行清洁和保养,防止罐体生锈。将发酵罐放置在干燥、通风良好的环境中,避免受潮和受到其他腐蚀性物质的侵害。