微生物發酵系統操作規程

2021-02-24 微生物技術應用

發酵前準備工作

   檢查電源是否正常,空壓機、微機系統和循環水系統是否正常工作。

   檢查系統上的閥門、接頭及緊固螺釘是否擰緊。

   開動空壓機,用0.15Mpa壓力,檢查種子罐、發酵罐、過濾器、管路、閥門等密封性是否良好,有無洩漏。罐體夾套與罐內是否密封(換季時應重點檢測),確保所有閥門處於關閉狀態(電磁閥前方的閥門除外)。

   檢查水(冷卻水)壓、電壓、氣(汽)壓能否正常供應。進水壓維持在0.12Mpa,允許在0.15-0.2Mpa範圍變動,不能超過0.3Mpa,溫度應低於發酵溫度10℃;單相電源AC220V±10%,頻率50Hz,罐體可靠接地;輸入蒸汽壓力應維持在0.4Mpa,進入系統後減壓為0.24MPa;空壓機壓力值0.8Mpa,空氣進入壓力應控制在0.25-0.30MP(空氣初級過濾器的壓力值)。

   溫度、溶氧電極、PH電極校正及標定,詳見觸控螢幕PH、DO的標定幫助。

檢查各電機能否正常運轉(共4個)。電磁閥能否正常吸合(整套系統共11個電磁閥)。

滅菌

發酵系統安裝好後的初次清洗

   罐內的清洗:酸鹼罐、補料罐、種子罐可將罐體上方的法蘭卸開,由操作工採用潔淨布手動清洗,結束後排盡罐內的汙水,在多衝洗幾遍即可。發酵罐的清洗可採用自來水管通過手孔向罐體內壁衝洗,當水位上升到攪拌軸的第二片葉輪時停止衝洗,開動電機攪拌清洗。各管路的清洗,可以先採用清水衝洗,再根據相應功能採用相應的清洗介質(清洗管路時應以保護管路中的各種元件為前提),具體步驟可參考「空氣管路的滅菌」。如果發酵系統長時間不用或培養的菌體與上一批次的不相同時,可採用2%NaOH清洗,其他各罐也可以採用發酵罐的清洗方式清洗,清洗結束後應對發酵系統滅菌。

空氣管路的滅菌

   空氣管路上的除菌過濾器,使用蒸汽通過減壓閥(空氣減壓閥不能進行蒸汽滅菌,所以空氣預過濾器不滅菌)、蒸汽過濾器然後進入除菌過濾器。

   空氣除菌過濾器的濾芯不能承受高溫高壓,因此,將蒸汽減壓閥調整在0.13MPa,不得超過0.15MPa。

   空消過程中,除菌過濾器下端的排氣閥應微微開啟,排除冷凝水。

   空消時間應持續30分鐘左右,當設備初次使用或長期不用後啟動時,最好採用間歇空消,即第一次空消後,隔3~5小時再空消一次,以便消除芽孢。

   經空消後的過濾器,應通氣吹乾,約20~30分鐘,然後將氣路閥門關閉。保持空氣管道正壓。

   發酵罐空消(種子罐、補料罐、酸鹼罐空消作為參考依據)

   發酵罐空消前,應將打開排汙閥Q22打開(使夾套內的壓力不超壓)。

   關閉Q14,微開Q15,打開蒸汽閥門Q12,打開Q13向罐內通蒸汽;打開Q18、Q19通過取樣口向罐內通蒸汽。

   將罐上的接種口,排氣閥Q9,及排汙管路上的閥門Q24、Q25微微打開,使蒸汽通過這些閥門排出,當溼度達到1220C後開始計時,調整閥門Q9、Q13、Q19的開度,保持罐內溫度1220C~1280C(壓為一般在0.11~0.15Mpa),可根據工藝調整空消的溫度與壓力。

   當時間達到30~40分鐘後,關閉Q13、Q15、Q19,然後再關閉Q12、Q18,打開空氣管路上的閥門Q14、Q13向罐內通空氣冷卻,讓罐內保持正壓在0.03MPa-0.05MPa之間。

   需要快速冷卻時則關閉夾套排汙閥門Q22,打開冷卻水閥門Q27/DC1向夾套通水冷卻,到達常溫後關閉冷卻水。特殊情況下,可採用間歇空消(隔3~5小時再空消一次,以便消除芽孢)。

   空消時,溶氧、PH電極取出,妥善保存,以延長其使用壽命。

發酵罐實消(種子罐、補料罐、酸鹼罐實消作為參考依據)

   實消是當罐內加入培養基後,用蒸汽對培養基進行滅菌的過程。

   空消結束後,關閉進氣閥門Q13,打開Q9卸去罐內壓力,將校正好的PH、DO電極裝好,儘快將配好的培養基從加料口加入罐內。

   培養基在進罐之前,應先糊化,一般培養基的配方量應根據工藝要求確定,發酵液的最終容積為罐體全容積的70%左右計算(泡沫多的培養基為60%左右,泡沫少的培養基可達75~80%),考慮到冷凝水和接種量因素,以及是否流加,初定容由生產根據工藝的要求自行決定,需在實踐中摸索。

   開啟機械攪拌裝置,低速轉動,使罐內物料均勻混合。

   打開夾套排汙閥Q22、蒸汽閥Q21,對罐內培養基預熱(採用夾套通汽預加熱)。當罐內溫度升到90℃時(具體溫度應按蒸汽質量而變動),關閉夾套進汽閥Q21,關閉Q14,全打開進汽閥Q12,打開Q13通入蒸汽,全開Q18,微開Q19通過取樣口向罐內通蒸汽,關閉Q25、Q26,全開Q23,微開Q24向罐內通蒸汽,微開尾氣閥門Q9(三路通汽滅菌),關閉電機攪拌。

   當溫度升到121—123℃,罐壓升至0.12MPa時,控制蒸汽閥門Q9、Q19、Q13、Q24的開度,維持溫度與罐壓,並開始計時,微開火焰接種口向外排蒸汽,當時間到達30分鐘之前,關緊焰接種口,關閉Q24(關閉前應人為地開大蒸汽量幾次,避免培養基殘留於閥門處),關閉Q23,關閉Q19、18,關閉Q13、Q12停止供汽。

   關閉夾套排汙閥門Q22,打開冷卻水閥Q27/DC1向夾套通水冷卻,打開電機攪拌,當壓力降到0.05MPa時打開空氣閥門Q14、Q13向罐內通空氣,加快冷卻速度,並保持罐壓為0.05MPa,直到罐內培養基溫度降至接種溫度。當罐內溫度降至比發酵工藝所要求的溫度高2-3℃時,關閉閥門Q27/DC1停止通冷卻水。

種子罐接種、移種

接種:

   本系統採用火焰封口接種,接種前應事先準備:酒精棉花、鉗子、鑷子、接種環、石棉網手套、Z字扳手。

   菌種裝入三角燒瓶內,接種量根據工藝要求確定。

   將酒精棉花圍在接種環周圍點燃,將菌種瓶口在火焰上燒一會兒,用Z字扳手擰開接種口,迅速將菌種倒入罐內,此時應向罐內通氣,使接種口有空氣排出(壓力接近與零,但不能為零)。

   將接種口蓋在火焰上滅菌後擰緊。接種後,罐壓保持在0.03MPa~0.07MPa,調節通風量。

移種:

   移種前應先排空蒸汽管路內的冷凝水,排空後保持蒸汽閥微開(只流水不排蒸汽)使蒸汽管路內的冷凝水隨時可以排空。

   移種操作時要特別注意調整種子罐和培養罐之間的壓差,種子罐的壓力應當高於培養罐0.1MPa才能進行移種!移種時在關閉蒸汽閥後應當立即進行移種,避免造成負壓汙染。

   移種完畢後應立即關閉移種閥,然後打開與之聯通的蒸汽閥通入蒸汽進行衝刷消毒,並立即清洗種子罐,防止發酵料粘結在管道閥門及罐壁上,消毒後立即關閉蒸汽閥門和排冷凝水的閥門及管帽。

取樣

   在接種完成後或在發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,防止雜菌汙染而引起誤導,取樣結束後同樣要用蒸汽衝洗取樣管道及閥門。

   操作方法:全開蒸汽閥門Q18,微開Q20,當時間到15分鐘後,將酒精棉花圍在取樣口周圍點燃,關閉Q20,關閉Q18,打開Q19,打開Q20,先將取樣管內的液體排光後,將準備好的取樣瓶在火焰邊打開,快速取樣並蓋好,關閉Q20,然後打開Q18清洗/滅菌取樣口5分鐘,關閉Q20、Q18。取樣完成後,要用PH儀檢測發酵液的PH值,然後校正PH;當系統接種完成,調節好壓力與流量後,系統一可以進入發酵模式,進行自動控制(溫度、PH、DO),具體的工藝參數由操作工自己設定,系統將按設定好的參數可以進行自動控制或操作工手動控制。

發酵培養

   取樣完成後,要用PH儀檢測發酵液的PH值,然後校正PH;當系統接種完成後,把壓力與流量調節好,系統則可以進入發酵模式,進行自動控制(溫度、PH、DO),具體的工藝參數根據生產要求自己設定,系統將按設定好的參數可以進行自動控制或操作工手動控制。種子移入種子罐或發酵罐後控溫培養,罐壓一般0.03-0.05Mpa,轉速根據工藝要求而定,調節循環水的溫度控制發酵溫度,當環境溫度高於發酵溫度時,用冷凝水降溫;當培養基溫度低於發酵溫度時,用熱水進行加熱。PH、DO調節由控制系統通過執行機構自動加減實現。泡沫報警由泡沫探頭檢測泡沫信號在觸控螢幕以指示燈形式顯示。

註:

1)滅菌前應對PH電極校正,培養過程中PH的控制使用蠕動泵的加酸加鹼來實現的,酸瓶鹼瓶先在滅菌器中滅菌。

2)溶氧(DO)的測量與控制

   溶氧電極的標定:接種前在恆定的發酵溫度下,將轉速及空氣量開到最大值時的溶氧DO值作為100%。

   培養過程中溶氧測量和控制:DO值的控制採用調節空氣流量和調節轉速來達到,轉速與溶氧的關聯的控制。其次必須同時調節進氣量(手動)控制。

出料

   本設備的出料是利用罐壓將發酵液從出料管道排出,根據發酵液的濃度,罐壓可控制在0.05~0.1MPa。

   出料後取出溶氧、PH儀,進行清洗保養。

   出料結束後,應立即放水清洗髮酵罐及料路管道閥門,並開動空壓機,向發酵罐供氣並攪拌,將管路中的發酵液衝洗乾淨。

   如果發酵罐暫時不用,則對發酵罐進行空消,並排空罐內、夾套及管道內的水。(2017年第一季度,鄭州中廣環保科技有限公司推出新產品:生物殺蟲微生物菌種——白僵菌)

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