發(fā)酵罐知識(shí)
發(fā)酵罐染菌的可能原因及預(yù)防方法
時(shí)間：2020.11.05
北京霍爾斯生物科技有限公司是一家生物工程應(yīng)用設(shè)備的系統(tǒng)供應(yīng)商。公司產(chǎn)品面向生物工程相關(guān)行業(yè)的企業(yè)、研究所和高校，致力于開(kāi)發(fā)和引進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，為制藥、生物、化工、食品等行業(yè)的實(shí)驗(yàn)室及產(chǎn)業(yè)化提供專(zhuān)業(yè)的工藝流程配套設(shè)備。下面就對(duì)霍爾斯公司其中一款暢銷(xiāo)設(shè)備——發(fā)酵罐進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述。
在發(fā)酵罐及其附屬設(shè)備（空氣凈化系統(tǒng)，溫度、壓力流量等控制系統(tǒng)及相應(yīng)的管道閥門(mén)）中，哪一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都可能造成發(fā)酵失敗。因此，企業(yè)首先應(yīng)樹(shù)立“預(yù)防為主”的觀念，從設(shè)備入手杜絕可能引起發(fā)酵染菌的各種隱患。
■保證發(fā)酵罐密封性
發(fā)酵罐是發(fā)酵生產(chǎn)的主要設(shè)備。在使用之前，需要對(duì)發(fā)酵罐進(jìn)行認(rèn)真檢查，如檢查其攪拌系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)有無(wú)異常，機(jī)械密封是否嚴(yán)密，罐內(nèi)的螺絲是否松動(dòng)，罐內(nèi)的管道有無(wú)堵塞，夾層或罐內(nèi)盤(pán)管是否泄漏，以及罐體連接閥門(mén)是否嚴(yán)密等。
目前，機(jī)械密封在發(fā)酵罐上得到廣泛應(yīng)用，其取代了以前攪拌軸的填料密封形式，但是如果安裝精度不高或選用的機(jī)械密封系統(tǒng)不合適，仍然會(huì)發(fā)生軸封泄露，造成染菌。因此，在安裝攪拌軸時(shí)要注意對(duì)中。
■去除視鏡沖洗管道
為了便于觀察發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵情況，在大型發(fā)酵罐內(nèi)一般都設(shè)置了沖洗視鏡的蒸汽管道。但是，蒸汽一旦冷凝在管道中，就無(wú)法完全保證冷凝水的無(wú)菌，因此應(yīng)該去除沖洗視鏡的蒸汽管道，減少染菌隱患。如果因罐內(nèi)霧氣大看不清楚，可以采用更高亮度的視鏡燈。
■PVDF膜凈化效果可靠
■定期檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)
對(duì)發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行徹底的滅菌處理是利用高溫過(guò)飽和蒸汽使各種細(xì)菌、真菌蛋白質(zhì)凝固而死亡。在醫(yī)藥工業(yè)滅菌中，對(duì)預(yù)熱時(shí)間、蒸汽閥門(mén)的開(kāi)度、滅菌溫度、滅菌壓力和泡沫控制等都有嚴(yán)格要求，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都很容易導(dǎo)致染菌。一般工業(yè)上滅菌溫度在110℃，滅菌壓力在0.5兆帕以上，而保證滅菌溫度和壓力的準(zhǔn)確依賴(lài)于各種溫度探頭、壓力傳感器等監(jiān)控系統(tǒng)。因此，定期對(duì)這類(lèi)探頭、傳感器等進(jìn)行檢測(cè)十分重要。另外，隨著發(fā)酵罐體積增大，相同罐壓對(duì)應(yīng)的罐溫有所降低，因此當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度與壓力的相關(guān)性發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)以溫度為準(zhǔn)。
■閥門(mén)宜采用軟密封
閥門(mén)是在發(fā)酵設(shè)備中使用最多的附屬設(shè)備，其中使用最多的是截止閥。閥門(mén)對(duì)介質(zhì)的密封性可分為4級(jí)，即公稱(chēng)級(jí)、低漏級(jí)、蒸汽級(jí)和原子級(jí)。公稱(chēng)級(jí)與低漏級(jí)密封適用于關(guān)閉要求不嚴(yán)密的閥門(mén)，例如用于控制流量的閥門(mén)。蒸汽級(jí)密封適用于蒸汽和大部分其他工業(yè)用閥門(mén)的閥座、閥桿和閥體連接部的密封。原子級(jí)密封適用于介質(zhì)密封性要求極高的場(chǎng)合，如宇宙飛船和原子能動(dòng)力設(shè)備等。由于發(fā)酵工業(yè)中使用高溫蒸汽對(duì)發(fā)酵設(shè)備進(jìn)行滅菌，因此閥門(mén)對(duì)介質(zhì)的密封性要求是蒸汽級(jí)密封。
由于在發(fā)酵過(guò)程中閥門(mén)開(kāi)啟頻繁，經(jīng)常受介質(zhì)腐蝕、沖刷和氣蝕的損害，因此對(duì)于閥門(mén)副結(jié)構(gòu)，即閥座與關(guān)閉件互相接觸進(jìn)行關(guān)閉的部分的選擇較為關(guān)鍵。閥門(mén)副結(jié)構(gòu)的密封分為軟密封和硬密封兩種。硬密封的密封副結(jié)構(gòu)是靠閥座與關(guān)閉件互相擠壓發(fā)生微小彈塑性變形而形成一條閉合的圓形密封接觸線。雖然這類(lèi)閥門(mén)在應(yīng)用初期密封效果良好，但是發(fā)酵閥門(mén)開(kāi)啟比較頻繁，容易磨損先前形成的接觸線，或者由于管道不清潔而使密封面產(chǎn)生壓痕而損壞。而硬密封的密封副結(jié)構(gòu)彈性變形量很小，形成新的密封接觸線很困難，因此長(zhǎng)期使用可能導(dǎo)致閥門(mén)泄漏，使發(fā)酵失敗。軟密封的閥門(mén)關(guān)閉件一般采用軟質(zhì)墊片，利用墊片較大的彈塑性形變形成較寬的環(huán)形密封接觸帶，以添塞密封面上的不平、消除間隙形成密封。其加工精度一般要求不高，如有特殊要求，閥體材料可采用不銹鋼，軟密封關(guān)閉件用可更換的聚四氟乙烯墊片，這樣可通過(guò)經(jīng)常更換聚四氟乙烯墊片來(lái)保證閥門(mén)的密封性。
■重視閥門(mén)上密封檢查
如果截止閥的閥桿和閥體內(nèi)孔的加工質(zhì)量不好，或因長(zhǎng)期使用導(dǎo)致磨損而使填料與閥桿的配合間隙增大，都會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)由閥桿處泄漏，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為閥門(mén)“上密封泄露”。然而，在發(fā)酵生產(chǎn)中，閥門(mén)的上密封檢查經(jīng)常被忽視。
在發(fā)酵生產(chǎn)中，由于發(fā)酵工藝的要求，一些閥門(mén)并不是按流體流向安裝的，如在一些發(fā)酵罐中，取樣閥門(mén)是靠近發(fā)酵罐的第一閥門(mén)，為了在取樣前對(duì)該閥門(mén)進(jìn)行滅菌，閥門(mén)的安裝和發(fā)酵液流向是相反的，這樣才能在取樣閥底部加裝一個(gè)小的附加閥門(mén)使蒸汽流通。該取樣閥的上密封結(jié)構(gòu)的密封要求非常高，否則發(fā)酵液可能滲入該取樣閥的上密封結(jié)構(gòu)中甚至從上密封結(jié)構(gòu)中泄漏，從而造成發(fā)酵染菌。
目前，國(guó)產(chǎn)截止閥多為多層填料結(jié)構(gòu)，且填料結(jié)構(gòu)中還附加了硬質(zhì)隔環(huán)，或密封環(huán)上部具有碟形彈簧，從而提高了密封力自調(diào)節(jié)的能力，改善了密封性能。如發(fā)生上密封泄漏，而改動(dòng)國(guó)產(chǎn)閥門(mén)的上密封結(jié)構(gòu)比較困難，可以通過(guò)更換填料種類(lèi)來(lái)解決泄漏問(wèn)題。例如，用目前新型膨脹聚四氟乙烯密封填料替代常規(guī)的石棉和膨脹石墨填料，其耐磨、耐腐蝕，密封效果很好。最主要的是空氣系統(tǒng)和罐內(nèi)死角，其次才是種子、操作和設(shè)備系統(tǒng)。如果是芽孢的話多可能是死角，大面積的多為空氣系統(tǒng)。你可以跟蹤無(wú)菌檢驗(yàn)，看染菌時(shí)間及菌型關(guān)系，最好把種子制備到發(fā)酵罐都有無(wú)菌跟蹤。
以上就是關(guān)于發(fā)酵罐染菌的可能原因及預(yù)防方法的簡(jiǎn)單介紹，霍爾斯是一家發(fā)酵罐行業(yè)自主研發(fā)、設(shè)計(jì)、消費(fèi)、銷(xiāo)售的大型發(fā)酵罐廠家，公司擁有各種類(lèi)型的玻璃發(fā)酵罐，也能根據(jù)用戶(hù)需求專(zhuān)業(yè)定制，也歡迎廣大新老朋友來(lái)我司參觀調(diào)查。想要了解更多關(guān)于發(fā)酵罐的相關(guān)信息，請(qǐng)持續(xù)關(guān)注www.voltari.com.cn。
■保證發(fā)酵罐密封性
發(fā)酵罐是發(fā)酵生產(chǎn)的主要設(shè)備。在使用之前，需要對(duì)發(fā)酵罐進(jìn)行認(rèn)真檢查，如檢查其攪拌系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)有無(wú)異常，機(jī)械密封是否嚴(yán)密，罐內(nèi)的螺絲是否松動(dòng)，罐內(nèi)的管道有無(wú)堵塞，夾層或罐內(nèi)盤(pán)管是否泄漏，以及罐體連接閥門(mén)是否嚴(yán)密等。
目前，機(jī)械密封在發(fā)酵罐上得到廣泛應(yīng)用，其取代了以前攪拌軸的填料密封形式，但是如果安裝精度不高或選用的機(jī)械密封系統(tǒng)不合適，仍然會(huì)發(fā)生軸封泄露，造成染菌。因此，在安裝攪拌軸時(shí)要注意對(duì)中。
■去除視鏡沖洗管道
為了便于觀察發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵情況，在大型發(fā)酵罐內(nèi)一般都設(shè)置了沖洗視鏡的蒸汽管道。但是，蒸汽一旦冷凝在管道中，就無(wú)法完全保證冷凝水的無(wú)菌，因此應(yīng)該去除沖洗視鏡的蒸汽管道，減少染菌隱患。如果因罐內(nèi)霧氣大看不清楚，可以采用更高亮度的視鏡燈。
■PVDF膜凈化效果可靠
傳統(tǒng)的空氣凈化系統(tǒng)使用活性炭、棉花、超細(xì)玻璃纖維紙作為過(guò)濾芯，其過(guò)濾效果差，且操作復(fù)雜。目前，國(guó)內(nèi)的膜過(guò)濾技術(shù)已比較成熟，如用偏二氟乙烯（PVDF）制成的折疊微孔濾膜濾芯不僅過(guò)濾精度高，且流量大。使用時(shí)技術(shù)人員只要注意對(duì)過(guò)濾器前壓縮空氣進(jìn)行除濕脫油，并按規(guī)范對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行滅菌，即可保證空氣無(wú)菌。另外，由于PVDF膜對(duì)壓縮空氣中的水分不敏感，膜本身的疏水性強(qiáng)，因此可解決以往當(dāng)空氣濕度過(guò)大時(shí)棉花過(guò)濾器等不能使用的問(wèn)題。
對(duì)發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行徹底的滅菌處理是利用高溫過(guò)飽和蒸汽使各種細(xì)菌、真菌蛋白質(zhì)凝固而死亡。在醫(yī)藥工業(yè)滅菌中，對(duì)預(yù)熱時(shí)間、蒸汽閥門(mén)的開(kāi)度、滅菌溫度、滅菌壓力和泡沫控制等都有嚴(yán)格要求，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都很容易導(dǎo)致染菌。一般工業(yè)上滅菌溫度在110℃，滅菌壓力在0.5兆帕以上，而保證滅菌溫度和壓力的準(zhǔn)確依賴(lài)于各種溫度探頭、壓力傳感器等監(jiān)控系統(tǒng)。因此，定期對(duì)這類(lèi)探頭、傳感器等進(jìn)行檢測(cè)十分重要。另外，隨著發(fā)酵罐體積增大，相同罐壓對(duì)應(yīng)的罐溫有所降低，因此當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度與壓力的相關(guān)性發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)以溫度為準(zhǔn)。
■閥門(mén)宜采用軟密封
閥門(mén)是在發(fā)酵設(shè)備中使用最多的附屬設(shè)備，其中使用最多的是截止閥。閥門(mén)對(duì)介質(zhì)的密封性可分為4級(jí)，即公稱(chēng)級(jí)、低漏級(jí)、蒸汽級(jí)和原子級(jí)。公稱(chēng)級(jí)與低漏級(jí)密封適用于關(guān)閉要求不嚴(yán)密的閥門(mén)，例如用于控制流量的閥門(mén)。蒸汽級(jí)密封適用于蒸汽和大部分其他工業(yè)用閥門(mén)的閥座、閥桿和閥體連接部的密封。原子級(jí)密封適用于介質(zhì)密封性要求極高的場(chǎng)合，如宇宙飛船和原子能動(dòng)力設(shè)備等。由于發(fā)酵工業(yè)中使用高溫蒸汽對(duì)發(fā)酵設(shè)備進(jìn)行滅菌，因此閥門(mén)對(duì)介質(zhì)的密封性要求是蒸汽級(jí)密封。
由于在發(fā)酵過(guò)程中閥門(mén)開(kāi)啟頻繁，經(jīng)常受介質(zhì)腐蝕、沖刷和氣蝕的損害，因此對(duì)于閥門(mén)副結(jié)構(gòu)，即閥座與關(guān)閉件互相接觸進(jìn)行關(guān)閉的部分的選擇較為關(guān)鍵。閥門(mén)副結(jié)構(gòu)的密封分為軟密封和硬密封兩種。硬密封的密封副結(jié)構(gòu)是靠閥座與關(guān)閉件互相擠壓發(fā)生微小彈塑性變形而形成一條閉合的圓形密封接觸線。雖然這類(lèi)閥門(mén)在應(yīng)用初期密封效果良好，但是發(fā)酵閥門(mén)開(kāi)啟比較頻繁，容易磨損先前形成的接觸線，或者由于管道不清潔而使密封面產(chǎn)生壓痕而損壞。而硬密封的密封副結(jié)構(gòu)彈性變形量很小，形成新的密封接觸線很困難，因此長(zhǎng)期使用可能導(dǎo)致閥門(mén)泄漏，使發(fā)酵失敗。軟密封的閥門(mén)關(guān)閉件一般采用軟質(zhì)墊片，利用墊片較大的彈塑性形變形成較寬的環(huán)形密封接觸帶，以添塞密封面上的不平、消除間隙形成密封。其加工精度一般要求不高，如有特殊要求，閥體材料可采用不銹鋼，軟密封關(guān)閉件用可更換的聚四氟乙烯墊片，這樣可通過(guò)經(jīng)常更換聚四氟乙烯墊片來(lái)保證閥門(mén)的密封性。
■重視閥門(mén)上密封檢查
如果截止閥的閥桿和閥體內(nèi)孔的加工質(zhì)量不好，或因長(zhǎng)期使用導(dǎo)致磨損而使填料與閥桿的配合間隙增大，都會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)由閥桿處泄漏，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為閥門(mén)“上密封泄露”。然而，在發(fā)酵生產(chǎn)中，閥門(mén)的上密封檢查經(jīng)常被忽視。
在發(fā)酵生產(chǎn)中，由于發(fā)酵工藝的要求，一些閥門(mén)并不是按流體流向安裝的，如在一些發(fā)酵罐中，取樣閥門(mén)是靠近發(fā)酵罐的第一閥門(mén)，為了在取樣前對(duì)該閥門(mén)進(jìn)行滅菌，閥門(mén)的安裝和發(fā)酵液流向是相反的，這樣才能在取樣閥底部加裝一個(gè)小的附加閥門(mén)使蒸汽流通。該取樣閥的上密封結(jié)構(gòu)的密封要求非常高，否則發(fā)酵液可能滲入該取樣閥的上密封結(jié)構(gòu)中甚至從上密封結(jié)構(gòu)中泄漏，從而造成發(fā)酵染菌。
目前，國(guó)產(chǎn)截止閥多為多層填料結(jié)構(gòu)，且填料結(jié)構(gòu)中還附加了硬質(zhì)隔環(huán)，或密封環(huán)上部具有碟形彈簧，從而提高了密封力自調(diào)節(jié)的能力，改善了密封性能。如發(fā)生上密封泄漏，而改動(dòng)國(guó)產(chǎn)閥門(mén)的上密封結(jié)構(gòu)比較困難，可以通過(guò)更換填料種類(lèi)來(lái)解決泄漏問(wèn)題。例如，用目前新型膨脹聚四氟乙烯密封填料替代常規(guī)的石棉和膨脹石墨填料，其耐磨、耐腐蝕，密封效果很好。最主要的是空氣系統(tǒng)和罐內(nèi)死角，其次才是種子、操作和設(shè)備系統(tǒng)。如果是芽孢的話多可能是死角，大面積的多為空氣系統(tǒng)。你可以跟蹤無(wú)菌檢驗(yàn)，看染菌時(shí)間及菌型關(guān)系，最好把種子制備到發(fā)酵罐都有無(wú)菌跟蹤。
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