青霉素發酵系統管路探析

朱中原

(江蘇省徐州醫藥高等職業學校，江蘇 徐州 221116)

一、簡述

青霉素發酵過程是一個無菌的過程，發酵罐是微生物、基因工程菌、動植物細胞等生存和代謝的場所。管路系統為發酵罐提供必須的工藝用水、飽和蒸汽和無菌空氣。管路設計必須符合工藝要求，便于操作和維修。本文針對青霉素發酵系統管路談談教學實踐過程中的體會。

筆者所在學校生物制藥實訓基地2006年獲省教育廳和財政廳資金支持建成的國家級高水平示范性實訓基地，引進青霉素發酵系統一套，用于課堂和實踐教學。該套設備包括發酵罐、種子罐、補料罐和補糖罐，通過管路系統連接組成。工藝參數由中央控制柜控制，采用在位蒸汽滅菌，發酵過程全自動控制。學生掌握發酵工藝的基本理論知識，進行實踐技能的訓練，安全規范的操作發酵設備，為以后的畢業實習打下基礎。

二、常見管路

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

(一)物料管路

1.進料管路

發酵系統滅菌通常采用實罐滅菌的方法。將培養基裝入罐內，通入飽和蒸汽使罐內物料溫度升到121℃，罐內保溫保壓約30分鐘，使培養基連同罐體一起滅菌。進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管口，但不論從上部還是下部接管，必須保證培養基進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，采用火焰保護接種法：接種時將蓋打開，用火焰保護接種法將搖瓶種子液直接倒入罐內。從種子罐至發酵罐采用壓差移種法，利用壓差將種子液移種到發酵罐。移種管道一般在管路兩端設置雙閥，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物料同時滅菌，操作時，滅菌蒸汽從雙閥之間進入罐體。每次移種操作前，均需對移種管路進行蒸汽滅菌。

3.補料管路

發酵罐的補料管道一般從補料罐上接出，通過管路連接到發酵罐。補料管道設計時一般采用分支管路設隔斷閥和電磁閥的方式進行分割，這樣既保證管道能隨罐體一起滅菌，又保證管道單獨滅菌操作時不影響發酵罐的正常生產。在每次補料操作前必須對管路進行滅菌，同時定期對管路進行消毒滅菌。

4.放料管路

種子罐的放料等于發酵罐的接種，利用兩罐間壓差進行。發酵罐的放料通過打開進氣閥，使罐內壓力達到所需壓力(不得大于0.15MPa)，打開放料閥，放料管路連接離心泵，料液經離心泵輸送到板框過濾機過濾，濾液8℃下低溫儲存。

(二)蒸汽管路

發酵系統在滅菌過程中讓蒸汽通過管路，保證蒸汽在管路里流通。重視飽和蒸汽的質量，嚴防蒸汽中夾帶大量冷凝水，防止蒸汽壓力大幅度波動，保證生產時所用的蒸汽壓力在30-35千帕以上。蒸汽管道外包裹保溫材料，管道涂色，掛有狀態標識，管道上的壓力表、減壓閥和疏水閥定期校驗。

(三)空氣管路

通過蒸汽把空氣管路和連接的過濾器滅菌后，供給干凈蒸汽給空氣過濾器進行蒸汽消毒；將蒸汽切換成空氣，將空氣過濾器吹干。調節進氣閥和排氣閥，使過濾器表壓在0.2-0.25Mpa，吹氣20分鐘，關小排氣閥，無菌空氣進入備用狀態。定時開啟空氣管路上的過濾器排污閥進行排水。

(四)水管路

工藝用水的管路應選用無毒、耐腐蝕材料，管路布局規范、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；排水管道單獨設置，不宜插入排水溝液面下，以防倒吸。

三、管路試驗

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

(一)管路氣密性試驗

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，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。開啟空壓機，打開空氣管路上的閥門，關閉出氣閥門，向罐內充氣加壓至0.15MPa，罐體保壓半小時，觀察罐體壓力是否下降。若無，則罐體密封性好；若有，則空氣有泄漏，通過緊固或重新安裝。

(二)管路水壓試驗

檢查供水管路、循環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，使整個管路充水。若有漏水，通過緊固或重新安裝排除；若無，說明管路密封好。

(三)管路滅菌試驗

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

四、結束語

在操作青霉素發酵系統時認真閱讀設備說明書，熟悉管路布局。對管路、閥門、罐體等進行日常維護和定期保養，如發現墊圈老化、管路變形、閥門漏氣等現象，及時更換處理。清洗管路時，嚴禁使用苛性堿，防止腐蝕管路。不要在帶壓情況下松、緊螺絲，以免造成傷害。保持周圍環境的干燥和良好通風，保持管路干凈整潔。安全規范的操作設備，提高發酵系統的安全性和穩定性。