青霉素发酵系统管路探析

朱中原

(江苏省徐州医药高等职业学校，江苏 徐州 221116)

一、简述

青霉素发酵过程是一个无菌的过程，发酵罐是微生物、基因工程菌、动植物细胞等生存和代谢的场所。管路系统为发酵罐提供必须的工艺用水、饱和蒸汽和无菌空气。管路设计必须符合工艺要求，便于操作和维修。本文针对青霉素发酵系统管路谈谈教学实践过程中的体会。

笔者所在学校生物制药实训基地2006年获省教育厅和财政厅资金支持建成的国家级高水平示范性实训基地，引进青霉素发酵系统一套，用于课堂和实践教学。该套设备包括发酵罐、种子罐、补料罐和补糖罐，通过管路系统连接组成。工艺参数由中央控制柜控制，采用在位蒸汽灭菌，发酵过程全自动控制。学生掌握发酵工艺的基本理论知识，进行实践技能的训练，安全规范的操作发酵设备，为以后的毕业实习打下基础。

二、常见管路

青霉素发酵系统具有很多管路和阀门，根据其作用不同可分为：物料管路、蒸汽管路、水管路、空气管路等。管路根部常设置截止阀，便于故障处理[1]。

(一)物料管路

1.进料管路

发酵系统灭菌通常采用实罐灭菌的方法。将培养基装入罐内，通入饱和蒸汽使罐内物料温度升到121℃，罐内保温保压约30分钟，使培养基连同罐体一起灭菌。进料管路有的配在罐体上部，有的位于罐体下部与放料管路共用一个管口，但不论从上部还是下部接管，必须保证培养基进料管道与罐体连接部分能与罐体一起被灭菌彻底。

2.移种管路

从摇瓶到种子罐，采用火焰保护接种法：接种时将盖打开，用火焰保护接种法将摇瓶种子液直接倒入罐内。从种子罐至发酵罐采用压差移种法，利用压差将种子液移种到发酵罐。移种管道一般在管路两端设置双阀，并于两阀之间接入灭菌蒸汽和排汽口，接种管路靠近罐体的阀门与罐体内物料同时灭菌，操作时，灭菌蒸汽从双阀之间进入罐体。每次移种操作前，均需对移种管路进行蒸汽灭菌。

3.补料管路

发酵罐的补料管道一般从补料罐上接出，通过管路连接到发酵罐。补料管道设计时一般采用分支管路设隔断阀和电磁阀的方式进行分割，这样既保证管道能随罐体一起灭菌，又保证管道单独灭菌操作时不影响发酵罐的正常生产。在每次补料操作前必须对管路进行灭菌，同时定期对管路进行消毒灭菌。

4.放料管路

种子罐的放料等于发酵罐的接种，利用两罐间压差进行。发酵罐的放料通过打开进气阀，使罐内压力达到所需压力(不得大于0.15MPa)，打开放料阀，放料管路连接离心泵，料液经离心泵输送到板框过滤机过滤，滤液8℃下低温储存。

(二)蒸汽管路

发酵系统在灭菌过程中让蒸汽通过管路，保证蒸汽在管路里流通。重视饱和蒸汽的质量，严防蒸汽中夹带大量冷凝水，防止蒸汽压力大幅度波动，保证生产时所用的蒸汽压力在30-35千帕以上。蒸汽管道外包裹保温材料，管道涂色，挂有状态标识，管道上的压力表、减压阀和疏水阀定期校验。

(三)空气管路

通过蒸汽把空气管路和连接的过滤器灭菌后，供给干净蒸汽给空气过滤器进行蒸汽消毒；将蒸汽切换成空气，将空气过滤器吹干。调节进气阀和排气阀，使过滤器表压在0.2-0.25Mpa，吹气20分钟，关小排气阀，无菌空气进入备用状态。定时开启空气管路上的过滤器排污阀进行排水。

(四)水管路

工艺用水的管路应选用无毒、耐腐蚀材料，管路布局规范、合理。选用聚四氟乙烯垫圈、隔膜阀、隔膜式压力表等合适的配件连接管路；排水管道单独设置，不宜插入排水沟液面下，以防倒吸。

三、管路试验

青霉素发酵管路系统根据工艺确定，一般采用316L、304L不锈钢制成，主要进行密封性、水压和蒸汽灭菌试验。试压主要采用液压试验，少数特殊情况也可以采用气压试验[2]。

(一)管路气密性试验

管路密封检查：管路所有接口涂抹肥皂水，管路通气，查看是否有气泡冒出。如有，紧固；若无，密封良好。罐体密封检查：插上堵头、电极，拧紧罐体上所有螺纹接口件。开启空压机，打开空气管路上的阀门，关闭出气阀门，向罐内充气加压至0.15MPa，罐体保压半小时，观察罐体压力是否下降。若无，则罐体密封性好；若有，则空气有泄漏，通过紧固或重新安装。

(二)管路水压试验

检查供水管路、循环水管路及排放管路是否有漏水。排放阀门密闭，其他水路阀门打开，使整个管路充水。若有漏水，通过紧固或重新安装排除；若无，说明管路密封好。

(三)管路灭菌试验

在管路里通入蒸汽循环，如发现“滴、漏、跑、冒”的地方及时处理。高压灭菌时所有管路和罐体都处于高温状态，极易发生烫伤事故，必须安全规范操作。管道阀门堵塞需要拆卸时，操作人员须偏离正面，先松开螺丝，泄出残存的压力，再继续拆卸。

四、结束语

在操作青霉素发酵系统时认真阅读设备说明书，熟悉管路布局。对管路、阀门、罐体等进行日常维护和定期保养，如发现垫圈老化、管路变形、阀门漏气等现象，及时更换处理。清洗管路时，严禁使用苛性碱，防止腐蚀管路。不要在带压情况下松、紧螺丝，以免造成伤害。保持周围环境的干燥和良好通风，保持管路干净整洁。安全规范的操作设备，提高发酵系统的安全性和稳定性。