生物發(fā)酵罐是指從工程菌到工程細胞的大規(guī)模培養(yǎng),一直到產(chǎn)品的分離和純化的過程;其中生物發(fā)酵罐作為設(shè)備是化工工程的一個重要分支,它涉及到潔凈流體的輸送與混合,熱量的傳遞,物質(zhì)的傳遞等一系列化工原理和過程。
在發(fā)酵過程中,無論是懸浮培養(yǎng)還是采用微載體培養(yǎng),既要保持一個無污染的純種培養(yǎng)環(huán)境又要充分保證培養(yǎng)過程中氧的供給。不管使用的是機械攪拌還是氣升式攪拌,都要是罐內(nèi)的流體充分均勻混合,既要保證“傳熱”“傳質(zhì)”的順利進行,又不損傷嬌嫩的工程菌和工程細胞。
生物發(fā)酵罐指工業(yè)上用來進行微生物發(fā)酵的裝置,其主體一般為用不銹鋼板制成的主式圓筒,其容積在1立方米至數(shù)百立方米。發(fā)酵罐能耐受蒸汽滅菌、有一定操作彈性、內(nèi)部附件盡量減少(避免死角)、物料與能量傳遞性能強,并可進行一定調(diào)節(jié)以便于清洗、減少污染,適合于多種產(chǎn)品的生產(chǎn)以及減少能量消耗。
生物發(fā)酵罐液體菌種替代固體菌種已經(jīng)是大勢所趨,現(xiàn)在越來越多的工廠開始使用液體菌種進行生產(chǎn),雖然液體菌種各項生產(chǎn)指標(biāo)都優(yōu)于固體菌種,但是液體菌種容易染菌的特性是各大工廠頭疼的事情。
液體菌種接種前一定要經(jīng)過嚴(yán)格的檢測才能夠使用,但是更重要的是一旦發(fā)酵罐出現(xiàn)染菌,一定要盡快分析出染菌的原因,并加以解決。要分析發(fā)酵罐染菌的原因,我們首先得了解每一環(huán)節(jié)出現(xiàn)染菌的現(xiàn)象是什么,當(dāng)出現(xiàn)染菌時,我們就能知道是哪個環(huán)節(jié)出問題了。
一、大型發(fā)酵罐滅菌
生物發(fā)酵罐不*引起的染菌會在2-3天內(nèi)表現(xiàn)出來,其表現(xiàn)是培養(yǎng)液逐漸變得渾濁,菌球形成和生長變慢,不同細菌從排氣味道上表現(xiàn)的程度有所不同,必須要注意的是如果培養(yǎng)的是低溫品種,如金針菇,有表現(xiàn)的時間會延后,甚至到接種前從宏觀上也沒有明顯的表現(xiàn),只有通過檢測才能確定已經(jīng)感染細菌了。
引起發(fā)酵罐滅菌不*的原因主要是在滅菌鍋發(fā)生的,而單體罐只要在滅菌過程的操作上。
解決辦法:滅菌鍋發(fā)酵罐,檢查滅菌鍋程序、管路、電磁閥(氣動閥)、溫度傳感器、壓力傳感器等。單體發(fā)酵罐,檢查冷空氣是否排凈、管路滅菌是否達標(biāo)等。經(jīng)過排查還不能解決,就需要適當(dāng)增加滅菌時間或者滅菌溫度。
二、大型發(fā)酵罐冷卻
冷卻過程引起染菌主要是因為冷卻過程到壓力"0"以前沒有及時給發(fā)酵罐進氣,造成負壓,雖然管路都安裝有單向閥,但是要知道單向閥不是的,而且單向閥使用時間久了出現(xiàn)故障的可能性很高。一般因為冷卻引起的染菌幾率不高,染菌表現(xiàn)出來的時間比滅菌不*引起的染菌要晚一些。
解決辦法:生物發(fā)酵罐冷卻時安排專人負責(zé),避免出現(xiàn)負壓的情況,加強發(fā)酵罐管件的日常檢查維護。
三、大型發(fā)酵罐氣源
氣源引起發(fā)酵罐染菌表現(xiàn)出來的時期不確定,沒有規(guī)律,同時氣源帶菌的輕重對染菌表現(xiàn)也有輕重之分。特別是氣源進水引起的影響大,氣源引起染菌有一個大特點是不同天數(shù)的發(fā)酵罐同時表現(xiàn)染菌。
解決辦法:每天或者定期對無菌空氣質(zhì)量進行檢測,加強無菌空氣系統(tǒng)設(shè)備的巡檢工作。氣源長時間中斷也會對液體菌種生長造成影響,但一般不會引起染菌。
四、大型發(fā)酵罐接種
大型發(fā)酵罐接種的過程是罐體開放與外界連通的過程,是危險的環(huán)節(jié),接種引起的染菌表現(xiàn)嚴(yán)重時會很快,在1-2天就有可能表現(xiàn)出來,主要是人員操作不當(dāng)所引起,食用菌層流罩凈化效果下降也會引起染菌。
解決辦法:加強接種人員的操作技能,要制定出操作規(guī)程;定期檢查接種層流罩的凈化效果,必要時每天對層流罩進行平板沉降檢測。
五、大型發(fā)酵罐三角瓶菌種
三角瓶菌種不純會直接導(dǎo)致發(fā)酵罐染菌,表現(xiàn)的時期也很早,快天就會出現(xiàn)劇烈的表現(xiàn),這種情況出現(xiàn)的幾率不是很大,但是也要對三角瓶菌種的純度給予足夠的重視,一個合格的液體菌種技術(shù)員不單是發(fā)酵罐做的好,制作試管母種和三角瓶的水平也很重要。
解決辦法:重視和加強試管母種、三角瓶菌種制作水平,做好標(biāo)準(zhǔn),并且要執(zhí)行,如果對三角瓶菌種沒有把握,可以將接種后的三角瓶進行空培養(yǎng)。
另外,生物發(fā)酵罐發(fā)酵的系統(tǒng)設(shè)備不合理也會染菌,例如蒸汽系統(tǒng)、無菌空氣系統(tǒng)、物料消毒系統(tǒng)、冷水系統(tǒng)等。蒸汽的溫度高低、壓力大小、蒸汽中含冷凝水量會影響蒸汽的質(zhì)量,由于濕飽和蒸汽中冷凝水含量大,蒸汽溫度低、壓力波動大,可能造成滅菌溫度時間達不到雜菌的致死時間和致死溫度而造成發(fā)酵染菌。