發酵罐報廢的故障分析

吳士棟，柳薔，崔曉宇，崔軍

北京天壇生物制品股份有限公司 乙肝疫苗室，北京 100024

發酵罐報廢的故障分析

吳士棟，柳薔，崔曉宇，崔軍

北京天壇生物制品股份有限公司 乙肝疫苗室，北京 100024

本文對發酵罐發生的工作原理進行講述，針對由夾套壓力過高引起發酵罐報廢的故障進行分析，查找故障的原因，最終徹底解決故障。

發酵罐；滅菌程序；故障處理

0 前言

以某單位自國外某廠家購買的一套發酵罐報廢故障為例，分析其原因，從中吸取教訓。該發酵罐工作體積750 L，罐體與產品接觸部分為316 L不銹鋼，其他部分為304不銹鋼。這套發酵罐工作時間不長，就由于一個小的失誤，造成了罐體報廢。

設備發生故障后，應該徹底分析出引起設備工作異常的原因，如果只是解決故障點，找不到引起故障的根本原因，草率地判斷，故障現象可能會消失，但是隱患依然存在，可能會發生更嚴重的事故，造成巨大的損失。

1 工作原理簡介

發酵罐有兩種工作模式：正常培養模式和滅菌模式。正常培養時，壓力控制在200 kPa，攪拌為120 r/min。溫度控制由夾層內的水通過循環泵帶動，通過冷、熱交換板，控制系統溫度。滅菌模式時，夾層循環泵帶動內套DI水循環，通過熱交換板給夾層內的水加熱，使得罐內培養基升溫，到達121℃后保溫30 min，然后系統通過冷交換板為罐降溫，通過除菌過濾器給罐內補充空氣，防止降溫時產生真空，當溫度＜80℃時，系統恢復培養狀態運行。

2 故障實例

2.1 故障現象

購買這套發酵罐是作為原有發酵罐的備份設備，由于原有設備工作正常，該發酵罐使用頻率很低，自報批試驗后，5年共計生產100個批次，使用時一直很正常，各種工藝參數控制的很好，都能達到生產的要求。一次，在清洗發酵罐時，發現管內壁向內凸起，罐內壁嚴重變形，此發酵罐報廢。

2.2 故障分析

經與發酵罐廠家聯系，認為引起報廢的原因主要有兩個：一是工作時罐內產生真空，使得管內壁凸出；二是生產該罐時所用材料不合格。后來，廠家維修工程師認為是由于使用的冷媒溫度太低（2～8℃），和廠家的要求相差過大（8～16℃），在降溫過程中產生真空，造成罐體變形、損壞[1]。發酵罐循環系統圖，見圖1。

2.3 故障排除

更換新的罐體后，運行前幾次時，系統工作正常，但是到了第4次實驗時，生產人員反映，滅菌時罐體夾層壓力偏高。

對整個發酵罐的滅菌程序進行全程的檢測，循環泵正常運行，工廠蒸汽供給正常，經過仔細檢查，發現夾套管路在滅菌時熱交換板的進、出口溫差很大，出口溫度達到100℃左右，而入口只有20℃左右，根據資料，設備夾套容量為60 L，泵的流速為50 L/min，不應該造成如此大的溫差。但泵的指示工作正常，電機轉向、轉速正確。初步判斷應該是熱交換板出了問題，拆開熱交換板的低溫接口（與發酵罐夾層相通），在給交換板加蒸汽時，從低溫口噴出大量蒸汽，關閉工廠蒸汽，低溫口沒有氣體漏出，由此懷疑是熱交換板發生擊穿[2]。更新交換板后，故障依舊。循環管路上只有循環泵未檢測，拆開循環泵，發現循環泵的葉輪已碎。

由于循環泵葉輪的損壞，造成夾套不能循環[3]，夾套內的水汽化，使得夾套長期工作在極限壓力下（夾套承受壓力為0.4 MPa），而夾套的壓力并不是生產監測的項目，壓力過高并未引起生產人員的注意。長時間的極限壓力下工作，最終使得發酵罐體損壞。

當時一直沒有考慮循環泵故障，主要是因為泵正常運行，轉向、速度都正常。葉輪損壞的原因，主要是由于夾套補液罐為不銹鋼材質，沒有液位顯示。操作人員在給夾層加水時，液位掌握的不好，造成長期虧水運行，在葉輪處產生氣蝕，造成葉輪損壞[4]。

更換新的循環泵，讓操作人員在給夾套加水時，掌握好液位。生產、滅菌近20批后，夾套壓力在滅菌時最高為0.2 MPa，滅菌速度、效果都正常[5]。

3 總結

維修工作需要仔細認真，不光要在設備損壞后迅速修復，更要在設備運行時仔細檢查設備運行時的各種參數是否正常。遇到任何參數不正常，要及時的向維修人員反映，及時查找參數不正常原因，做到提前預防故障的發生。

[1] 李津,俞詠霆,董德祥.生物制藥設備和純化分離技術[M].北京:化學工業出版社,2003.

[2] 朱宏吉,張明賢.制藥設備與工程設計[M].北京:化學工業出版社,2004.

[3] 王寒棟.泵與風機[M].北京:機械工業出版社,2009.

[4] 史密斯(美),莫布里(美).機械維修實用指南[M].呂川,譯.北京:化學工業出版社,2006.

[5] 袁周,黃志堅.工業泵常見故障及維修技巧[M].北京:化學工業出版社,2008.

Analysis of Discarding Failure for Fermenter

WU Shi-dong, LIU Qiang, CUI Xiao-yu, CUI Jun
Hepatitis B Vaccine Room, Beijing Tiantan Biological Products CO.,LTD, Beijing 100024, China

TH789

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.09.051

1674-1633(2012)09-0156-02

2012-03-27

2012-08-16

作者郵箱：wushidong@sina.com