发酵罐使用说明书

一、概述

发酵罐是一种具备灭菌和控制发酵条件等功能的微生物深层液体培养设备，是发酵工业中的核心设备。发酵罐通过机械搅拌或气体分散等方式，使发酵液中的固形物保持悬浮状态，有利于固体和营养物质充分接触，便于营养吸收。同时，通入无菌空气维持菌体氧气需求，满足好氧菌的生长发酵。

二、系统组成

发酵罐可由种子罐、发酵罐、补料罐、碱罐、泡敌罐、空气除菌过滤系统、蒸汽灭菌系统、温度控制系统、PH控制系统、溶解氧测量系统、控制软件等部分组成。各系统的流程及工作参数如下:

1.空气除菌过滤系统。

无油空气压缩机(0.5~0.6 Mpa)储气罐

有油空气压缩机(0.5~0.6Mpa)→储气罐→油水分离器→冷干机

一级预过滤 →二级预过滤→三级预过滤→减压阀(0.25 ~0.4Mpa)→ 除菌过滤器1→种子罐 除菌过滤器2→发酵罐。

2.蒸汽灭菌系统

种子罐、发酵罐灭菌(0.15MPa)蒸汽锅炉

减压阀(≤0.15 Mpa)→蒸汽过滤器→除菌精过滤器1→除菌精过滤器2

减压阀(≤0.15 Mpa)→发酵罐夹套/发酵罐罐底进蒸汽

3.温度控制系统发酵罐夹套

控温水箱→循环水泵→发酵罐夹套

冷水→电磁阀→发酵罐夹套

4.PH测量、控制系统

发酵罐PH电极→仪表显示→微机采集→数据查询、曲线分析→蠕动泵/碱罐流加碱液

5.溶解氧测量系统

发酵罐溶解氧电极→仪表显示→微机采集→数据查询、曲线分析

6.消泡系统

发酵罐泡沫传感器→反馈给微机→→蠕动泵/泡剂罐流加消泡液

三、主要技术参数

1.种子罐:灭菌压力≤0.15Mpa、工作压力:0.03~0.07Mpa、灭菌温度:121~125℃

2.发酵罐:灭菌压力≤0.15Mpa、工作压力:0.03~0.07Mpa、灭菌温度:121~125℃

3.碱罐:灭菌压力≤0.15 Mpa、工作压力:0.03~0.07Mpa、灭菌温度:121~125℃

4.消泡罐:灭菌压力≤0.15 Mpa、工作压力:0.03~0.07Mpa、灭菌温度:121~125℃

5.补料罐:灭菌压力≤0.15 Mpa、工作压力:0.03~0.07Mpa、灭菌温度:121~125℃

6.进罐空气压力:种子罐、发酵罐：0.40MPa。

7.空压机:排气量       >m3/min   排气压力：0.8Mpa

8.控温水箱电功率:     Kw

9.水循环泵:功率    Kw; 流量      m3/h

9.转速: 变频调速      ~      rpm

10.PH值:仪表显示并控制

11.溶解氧值:仪表显示并记录。

12.罐温:仪表显示并记录

四、使用前的技术准备

1、上岗前的技术培训:发酵罐是机电一体化的设备，因此操作人员上岗前必须进行技术培训，使他们熟悉整个系统的工作原理、管路、阀门的操作程序，并对空压机，蒸汽锅炉、变频电机等设备能正确操作使用。未经培训的人员，不得单独上岗操作。

2. 设备使用之前，应先检查电源是否正常，设备接地线是否可靠，空压机、蒸汽发生器、下位机控制系统、循环水系统是否能正常工作。

3. 检查系统上的阀门、接头及紧固螺钉是否拧紧。

4. 开动空压机，用0.15Mpa压力，检查种子罐、发酵罐、过滤器、管路、阀门的密封性能是否良好。

5. 对温度仪、调速电机，PH电极、DO电极应根据使用说明书进行检查、校正。

6. 上岗人员对上述各项必须能熟练操作。

五、空消

1.在投料前，气路、料路、种子罐、发酵罐、碱罐、消泡罐必须用蒸汽进行灭菌，消除所有死角的杂菌，保证系统处于无菌状态。

2.空气管路的空消

(1)空气管路上有三级预过滤器，冷干机和除菌过滤器。预过滤器和冷干机不能用蒸汽灭菌，因此在空气管路通蒸汽前，必须将通向预过滤器的阀门关闭，使蒸汽通过减压阀、蒸汽过滤器然后进入除菌过滤器。

(2)除菌过滤器的滤芯不能承受高温高压，因此，蒸汽减压阀必须调整在0.13Mpa，不得超过0.15MPa。

(3)空消过程中，除菌过滤器下端的排气阀应微微开启，排除冷凝水。

(4)空消时间应持续40分钟左右，当设备初次使用或长期不用后启动时，最好采用间歇空消，即第一次空消后，隔3~5小时再空消一次，以便消除芽孢。

(5)经空消后的过滤器，应通气吹干，约20~30分钟，然后将气路阀门关闭。

3.种子罐、发酵罐、碱罐及消泡罐空消

(1)种子罐、发酵罐、碱罐及消泡罐是将蒸汽直接通入罐内进行空消。

(2)空消时，应将罐上的接种口，排气阀，及料路阀门微微打开，使蒸汽通过这些阀门排出，同时保持罐压为0.13~0.15Mpa。

(3)空消时间为30~40分钟，特殊情况下，可采用间歇空消。

(4)种子罐、发酵罐、碱罐及消泡罐空消前，应将夹套内的水放掉。

(5)空消结束后，应将罐内冷凝水排掉，并将排空阀门打开，防止冷却后罐内产生负压、损坏设备。

(6)空消时，溶氧、PH电极取出，可以延长其使用寿命。

六、实消

1、实消是当罐内加入培养基后，用蒸汽对培养基进行灭菌的过程，种子罐、碱罐、消泡罐和发酵罐实消的操作过程相同。

空消结束后，应尽快将配好的培养基从加料口加入罐内，此时夹套内应无冷却水。

2.培养基在进罐之前，应先糊化，一般培养基的配方量以罐体全容积的70%左右计算(泡沫多的培养基为65%左右，泡沫少的培养基可达75~80%)，考虑到冷凝水和接种量因素，加水量为罐体全容积的50%左右，加水量的多少与培养基温度和蒸汽压力等因素有关，需在实践中摸索。

3.先开启机械搅拌装置，使罐内物料均匀混合，转速50~100rpm。

4.打开夹套蒸汽阀、排汽阀，对罐内培养基预热，当罐内温度升到90时，关闭夹套进汽阀，打开罐内所有进汽阀，通入蒸汽。当罐温上升到105时，缓缓打开排汽阀，将罐顶冷空气排掉，持续五分钟后，关闭排汽阀。

5.当罐压升至0.12Mpa，温度升到121-123时，控制蒸汽阀门开度，保持罐压不变，30分钟后停止供汽。

6.打开冷却水的进排阀门，在夹套内通水冷却，当罐内压力降至0.05Mpa时，微微开启排气阀和进气阀，进行通气搅拌，加速冷却速度，并保持罐压为0.05Mpa，直到罐温降至接种温度。

七、发酵罐接种、培养

本设备采用火焰封口接种，接种前应事先准备好酒精、棉花、钳子、镊子和接种环。

1.菌种装入三角烧瓶内，接种量根据工艺要求确定。

2.将酒精棉花围在接种口周围点燃，用钳子或铁棒拧开接种口，此时应向罐内通气，使接种口有空气排出。

3.将三角瓶的菌种在火环中间倒入罐内。

4.将接种口盖在火焰上灭菌后拧紧。

5.接种后即可通气培养，罐压保持在0.05Mpa。

八、移种

本设备采用压差移种，即在种子罐压力大于发酵罐压力的条件下将种子转移到发酵罐内。

1.二级发酵罐经实消冷却到接种温度后即可移种。

2移种前，对移种管路，阀门用蒸汽灭菌20分钟。

3.移种时，种子罐保持0.08Mpa，发酵罐保持0.03Mpa，打开移种管路上的阀门，种子在压差作用下，由种子罐转入发酵罐。

4.移种结束后，对移种管路需用蒸汽冲洗干净。

5.移种结束后，应立即清洗种子罐，防止发酵料凝结在管路、阀门及罐壁上。

九、发酵罐的培养

1.种子接入发酵罐后，即可进行控温培养，罐压一般控制在0.05Mpa，转速根据各自工艺要求而定。

2.发酵温度根据工艺要求而定，通过调节循环水的温度来控制发酵温度，当环境温度高于发酵温度时，用冷水降温。

3.发酵液的PH值是根据工艺要求而定，当需要调整PH值时，逐步加入酸碱液，直至所需PH值。

4.在发酵中途要取样检查时，可通过取样口取样。取样前，取样管路阀门需用蒸汽灭菌，防止杂菌污染而引起误导，取样结束后同样要用蒸汽冲洗取样管道阀门。

十、出料

1.本设备的出料是利用罐压将发酵液从出料管道排出，根据发酵液的浓度，罐压可控制在0.05~0.1Mpa。

2.出料后取出溶氧、PH仪，进行清洗保养。

3.出料结束后，应立即放水清洗发酵罐及料路管道阀门，并开动空压机，向发酵罐供气并搅拌，将管路中的发酵液冲洗干净。

十一.维修与保养

1.安置设备的环境应整洁、干燥、通风良好，水、汽不得直接泼到电器上。

2.设备启用之后，必须及时清洗，防止发酵液干结在发酵罐及管路、阀门内。

3.各类仪表，应按规定要求保养存放。压力表、安全阀、温度仪每年应校准一次。

4.设备停止使用时应清洗、吹干。过滤器的滤芯应取出清洗，凉干，妥善保管，法兰压紧螺母应松开，防止密封圈永久变形。

十二.特别注意事项

1.在发酵过程中，严禁将过滤器的排水阀突然打开而引起发酵液倒流。

2.当突然停电时，应迅速关闭发酵罐及空气系统进，排气阀，保持罐压和空气系统不造成负压。

3.除菌过滤器蒸汽灭菌时压力不得超过0.15Mpa。

4.空消、实消时，夹套内的水应放空，实消冷却时，罐压不能降到0。