青霉素發(fā)酵系統(tǒng)管路探析

朱中原

(江蘇省徐州醫(yī)藥高等職業(yè)學(xué)校，江蘇 徐州 221116)

一、簡(jiǎn)述

青霉素發(fā)酵過(guò)程是一個(gè)無(wú)菌的過(guò)程，發(fā)酵罐是微生物、基因工程菌、動(dòng)植物細(xì)胞等生存和代謝的場(chǎng)所。管路系統(tǒng)為發(fā)酵罐提供必須的工藝用水、飽和蒸汽和無(wú)菌空氣。管路設(shè)計(jì)必須符合工藝要求，便于操作和維修。本文針對(duì)青霉素發(fā)酵系統(tǒng)管路談?wù)劷虒W(xué)實(shí)踐過(guò)程中的體會(huì)。

筆者所在學(xué)校生物制藥實(shí)訓(xùn)基地2006年獲省教育廳和財(cái)政廳資金支持建成的國(guó)家級(jí)高水平示范性實(shí)訓(xùn)基地，引進(jìn)青霉素發(fā)酵系統(tǒng)一套，用于課堂和實(shí)踐教學(xué)。該套設(shè)備包括發(fā)酵罐、種子罐、補(bǔ)料罐和補(bǔ)糖罐，通過(guò)管路系統(tǒng)連接組成。工藝參數(shù)由中央控制柜控制，采用在位蒸汽滅菌，發(fā)酵過(guò)程全自動(dòng)控制。學(xué)生掌握發(fā)酵工藝的基本理論知識(shí)，進(jìn)行實(shí)踐技能的訓(xùn)練，安全規(guī)范的操作發(fā)酵設(shè)備，為以后的畢業(yè)實(shí)習(xí)打下基礎(chǔ)。

二、常見(jiàn)管路

青霉素發(fā)酵系統(tǒng)具有很多管路和閥門，根據(jù)其作用不同可分為：物料管路、蒸汽管路、水管路、空氣管路等。管路根部常設(shè)置截止閥，便于故障處理[1]。

(一)物料管路

1.進(jìn)料管路

發(fā)酵系統(tǒng)滅菌通常采用實(shí)罐滅菌的方法。將培養(yǎng)基裝入罐內(nèi)，通入飽和蒸汽使罐內(nèi)物料溫度升到121℃，罐內(nèi)保溫保壓約30分鐘，使培養(yǎng)基連同罐體一起滅菌。進(jìn)料管路有的配在罐體上部，有的位于罐體下部與放料管路共用一個(gè)管口，但不論從上部還是下部接管，必須保證培養(yǎng)基進(jìn)料管道與罐體連接部分能與罐體一起被滅菌徹底。

2.移種管路

從搖瓶到種子罐，采用火焰保護(hù)接種法：接種時(shí)將蓋打開(kāi)，用火焰保護(hù)接種法將搖瓶種子液直接倒入罐內(nèi)。從種子罐至發(fā)酵罐采用壓差移種法，利用壓差將種子液移種到發(fā)酵罐。移種管道一般在管路兩端設(shè)置雙閥，并于兩閥之間接入滅菌蒸汽和排汽口，接種管路靠近罐體的閥門與罐體內(nèi)物料同時(shí)滅菌，操作時(shí)，滅菌蒸汽從雙閥之間進(jìn)入罐體。每次移種操作前，均需對(duì)移種管路進(jìn)行蒸汽滅菌。

3.補(bǔ)料管路

發(fā)酵罐的補(bǔ)料管道一般從補(bǔ)料罐上接出，通過(guò)管路連接到發(fā)酵罐。補(bǔ)料管道設(shè)計(jì)時(shí)一般采用分支管路設(shè)隔斷閥和電磁閥的方式進(jìn)行分割，這樣既保證管道能隨罐體一起滅菌，又保證管道單獨(dú)滅菌操作時(shí)不影響發(fā)酵罐的正常生產(chǎn)。在每次補(bǔ)料操作前必須對(duì)管路進(jìn)行滅菌，同時(shí)定期對(duì)管路進(jìn)行消毒滅菌。

4.放料管路

種子罐的放料等于發(fā)酵罐的接種，利用兩罐間壓差進(jìn)行。發(fā)酵罐的放料通過(guò)打開(kāi)進(jìn)氣閥，使罐內(nèi)壓力達(dá)到所需壓力(不得大于0.15MPa)，打開(kāi)放料閥，放料管路連接離心泵，料液經(jīng)離心泵輸送到板框過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，濾液8℃下低溫儲(chǔ)存。

(二)蒸汽管路

發(fā)酵系統(tǒng)在滅菌過(guò)程中讓蒸汽通過(guò)管路，保證蒸汽在管路里流通。重視飽和蒸汽的質(zhì)量，嚴(yán)防蒸汽中夾帶大量冷凝水，防止蒸汽壓力大幅度波動(dòng)，保證生產(chǎn)時(shí)所用的蒸汽壓力在30-35千帕以上。蒸汽管道外包裹保溫材料，管道涂色，掛有狀態(tài)標(biāo)識(shí)，管道上的壓力表、減壓閥和疏水閥定期校驗(yàn)。

(三)空氣管路

通過(guò)蒸汽把空氣管路和連接的過(guò)濾器滅菌后，供給干凈蒸汽給空氣過(guò)濾器進(jìn)行蒸汽消毒；將蒸汽切換成空氣，將空氣過(guò)濾器吹干。調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥和排氣閥，使過(guò)濾器表壓在0.2-0.25Mpa，吹氣20分鐘，關(guān)小排氣閥，無(wú)菌空氣進(jìn)入備用狀態(tài)。定時(shí)開(kāi)啟空氣管路上的過(guò)濾器排污閥進(jìn)行排水。

(四)水管路

工藝用水的管路應(yīng)選用無(wú)毒、耐腐蝕材料，管路布局規(guī)范、合理。選用聚四氟乙烯墊圈、隔膜閥、隔膜式壓力表等合適的配件連接管路；排水管道單獨(dú)設(shè)置，不宜插入排水溝液面下，以防倒吸。

三、管路試驗(yàn)

青霉素發(fā)酵管路系統(tǒng)根據(jù)工藝確定，一般采用316L、304L不銹鋼制成，主要進(jìn)行密封性、水壓和蒸汽滅菌試驗(yàn)。試壓主要采用液壓試驗(yàn)，少數(shù)特殊情況也可以采用氣壓試驗(yàn)[2]。

(一)管路氣密性試驗(yàn)

管路密封檢查：管路所有接口涂抹肥皂水，管路通氣，查看是否有氣泡冒出。如有，緊固；若無(wú)，密封良好。罐體密封檢查：插上堵頭、電極，擰緊罐體上所有螺紋接口件。開(kāi)啟空壓機(jī)，打開(kāi)空氣管路上的閥門，關(guān)閉出氣閥門，向罐內(nèi)充氣加壓至0.15MPa，罐體保壓半小時(shí)，觀察罐體壓力是否下降。若無(wú)，則罐體密封性好；若有，則空氣有泄漏，通過(guò)緊固或重新安裝。

(二)管路水壓試驗(yàn)

檢查供水管路、循環(huán)水管路及排放管路是否有漏水。排放閥門密閉，其他水路閥門打開(kāi)，使整個(gè)管路充水。若有漏水，通過(guò)緊固或重新安裝排除；若無(wú)，說(shuō)明管路密封好。

(三)管路滅菌試驗(yàn)

在管路里通入蒸汽循環(huán)，如發(fā)現(xiàn)“滴、漏、跑、冒”的地方及時(shí)處理。高壓滅菌時(shí)所有管路和罐體都處于高溫狀態(tài)，極易發(fā)生燙傷事故，必須安全規(guī)范操作。管道閥門堵塞需要拆卸時(shí)，操作人員須偏離正面，先松開(kāi)螺絲，泄出殘存的壓力，再繼續(xù)拆卸。

四、結(jié)束語(yǔ)

在操作青霉素發(fā)酵系統(tǒng)時(shí)認(rèn)真閱讀設(shè)備說(shuō)明書(shū)，熟悉管路布局。對(duì)管路、閥門、罐體等進(jìn)行日常維護(hù)和定期保養(yǎng)，如發(fā)現(xiàn)墊圈老化、管路變形、閥門漏氣等現(xiàn)象，及時(shí)更換處理。清洗管路時(shí)，嚴(yán)禁使用苛性堿，防止腐蝕管路。不要在帶壓情況下松、緊螺絲，以免造成傷害。保持周圍環(huán)境的干燥和良好通風(fēng)，保持管路干凈整潔。安全規(guī)范的操作設(shè)備，提高發(fā)酵系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。