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发酵罐染菌的可能原因及预防方法

2018年08月28日 11:01   来源:北京满仓科技有限公司
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劳达贸易(上海)有限公司

发酵罐染菌的可能原因及预防方法

在发酵罐及其附属设备(空气净化系统,温度、压力流量等控制系统及相应的管道阀门)中,哪一个环节出现问题都可能造成发酵失败。因此,企业首先应树立“预防为主”的观念,从设备入手杜绝可能引起发酵染菌的各种隐患。

  ■保证发酵罐密封性

  发酵罐是发酵生产的主要设备。在使用之前,需要对发酵罐进行认真检查,如检查其搅拌系统转动有无异常,机械密封是否严密,罐内的螺丝是否松动,罐内的管道有无堵塞,夹层或罐内盘管是否泄漏,以及罐体连接阀门是否严密等。

  目前,机械密封在发酵罐上得到广泛应用,其取代了以前搅拌轴的填料密封形式,但是如果安装精度不高或选用的机械密封系统不合适,仍然会发生轴封泄露,造成染菌。因此,在安装搅拌轴时要注意对中。据了解,新疆某发酵车间采用拉杆固定可调的中间轴承,通过调整中间轴承位置来减少搅拌轴的摆动,并采用多弹簧平衡型机械密封,利用不同方向的弹簧弹力抵消搅拌轴的部分偏移,有效地实现了密封。

  ■去除视镜冲洗管道

  为了便于观察发酵罐内的发酵情况,在大型发酵罐内一般都设置了冲洗视镜的蒸汽管道。但是,蒸汽一旦冷凝在管道中,就无法完全保证冷凝水的无菌,因此应该去除冲洗视镜的蒸汽管道,减少染菌隐患。如果因罐内雾气大看不清楚,可以采用更高亮度的视镜灯。

  ■PVDF膜净化效果可靠

  传统的空气净化系统使用活性炭、棉花、超细玻璃纤维纸作为过滤芯,其过滤效果差,且操作复杂。目前,国内的膜过滤技术已比较成熟,如用偏二氟乙烯(PVDF)制成的折叠微孔滤膜滤芯不仅过滤精度高,且流量大。使用时技术人员只要注意对过滤器前压缩空气进行除湿脱油,并按规范对过滤器进行灭菌,即可保证空气无菌。另外,由于PVDF膜对压缩空气中的水分不敏感,膜本身的疏水性强,因此可解决以往当空气湿度过大时棉花过滤器等不能使用的问题。新疆某发酵车间对10吨发酵罐采用PVDF过滤器的净化效果进行了考察。技术人员在过滤器后挂了一个测样瓶,测样瓶用灭菌后不接种的LB通用细菌培养基,连续通入过滤后的压缩空气以监测过滤器效果(只要LB通用细菌培养基保持清澈,就说明过滤器运行正常)。结果表明,该车间10吨发酵罐的过滤器在连续使用3个月后,测样瓶镜检表明LB细菌培养基无菌,因此微孔滤膜(PVDF)的净化效果是可靠的。

  ■定期检测监控系统

  对发酵培养基进行彻底的灭菌处理是利用高温过饱和蒸汽使各种细菌、真菌蛋白质凝固而死亡。在医药工业灭菌中,对预热时间、蒸汽阀门的开度、灭菌温度、灭菌压力和泡沫控制等都有严格要求,其中任何一个环节出现问题都很容易导致染菌。一般工业上灭菌温度在110℃,灭菌压力在0.5兆帕以上,而保证灭菌温度和压力的准确依赖于各种温度探头、压力传感器等监控系统。因此,定期对这类探头、传感器等进行检测十分重要。另外,随着发酵罐体积增大,相同罐压对应的罐温有所降低,因此当发现温度与压力的相关性发生变化时,应以温度为准。

  ■阀门宜采用软密封

  阀门是在发酵设备中使用最多的附属设备,其中使用最多的是截止阀。阀门对介质的密封性可分为4级,即公称级、低漏级、蒸汽级和原子级。公称级与低漏级密封适用于关闭要求不严密的阀门,例如用于控制流量的阀门。蒸汽级密封适用于蒸汽和大部分其他工业用阀门的阀座、阀杆和阀体连接部的密封。原子级密封适用于介质密封性要求极高的场合,如宇宙飞船和原子能动力设备等。由于发酵工业中使用高温蒸汽对发酵设备进行灭菌,因此阀门对介质的密封性要求是蒸汽级密封。

  由于在发酵过程中阀门开启频繁,经常受介质腐蚀、冲刷和气蚀的损害,因此对于阀门副结构,即阀座与关闭件互相接触进行关闭的部分的选择较为关键。阀门副结构的密封分为软密封和硬密封两种。硬密封的密封副结构是靠阀座与关闭件互相挤压发生微小弹塑性变形而形成一条闭合的圆形密封接触线。虽然这类阀门在应用初期密封效果良好,但是发酵阀门开启比较频繁,容易磨损先前形成的接触线,或者由于管道不清洁而使密封面产生压痕而损坏。而硬密封的密封副结构弹性变形量很小,形成新的密封接触线很困难,因此长期使用可能导致阀门泄漏,使发酵失败。软密封的阀门关闭件一般采用软质垫片,利用垫片较大的弹塑性形变形成较宽的环形密封接触带,以添塞密封面上的不平、消除间隙形成密封。其加工精度一般要求不高,如有特殊要求,阀体材料可采用不锈钢,软密封关闭件用可更换的聚四氟乙烯垫片,这样可通过经常更换聚四氟乙烯垫片来保证阀门的密封性。

  ■重视阀门上密封检查

  如果截止阀的阀杆和阀体内孔的加工质量不好,或因长期使用导致磨损而使填料与阀杆的配合间隙增大,都会导致介质由阀杆处泄漏,这种现象被称为阀门“上密封泄露”。然而,在发酵生产中,阀门的上密封检查经常被忽视。2003年,阀门的上密封泄漏事故就曾使新疆某虫草发酵车间连续1个月染菌倒罐,企业经济损失很大。因此,对发酵用的阀门不仅要重视密封副结构的泄漏,更要重视上密封泄漏。

  在发酵生产中,由于发酵工艺的要求,一些阀门并不是按流体流向安装的,如在一些发酵罐中,取样阀门是靠近发酵罐的第一阀门,为了在取样前对该阀门进行灭菌,阀门的安装和发酵液流向是相反的,这样才能在取样阀底部加装一个小的附加阀门使蒸汽流通。该取样阀的上密封结构的密封要求非常高,否则发酵液可能渗入该取样阀的上密封结构中甚至从上密封结构中泄漏,从而造成发酵染菌。

  目前,国产截止阀多为多层填料结构,且填料结构中还附加了硬质隔环,或密封环上部具有碟形弹簧,从而提高了密封力自调节的能力,改善了密封性能。如发生上密封泄漏,而改动国产阀门的上密封结构比较困难,可以通过更换填料种类来解决泄漏问题。例如,用目前新型膨胀聚四氟乙烯密封填料替代常规的石棉和膨胀石墨填料,其耐磨、耐腐蚀,密封效果很好。最主要的是空气系统和罐内死角,其次才是种子、操作和设备系统。如果是芽孢的话多可能是死角,大面积的多为空气系统。你可以跟踪无菌检验,看染菌时间及菌型关系,把种子制备到发酵罐都有无菌跟踪。

  1. 无菌操作。

  2. 种子不能有杂菌。

  3. 空气过滤器要保质。

  4. 注意泡沫不要太多。

  5. 保证空气系统的无菌程度;

  6. 罐体的密闭性,尤其是一些死角要特别注意;

  7. 如果要移种,也要保证管路的无菌程度以及死角;

  8. 要保证种子的正常,没有染菌,无变异;

  9. 如果有中期补料,补料系统一定要保证以无菌。


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