一種抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法及其裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明披露了一種滅菌效果穩(wěn)定可靠、設(shè)備簡(jiǎn)易、節(jié)能高效的抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌方法，該方法技術(shù)方案如下：一種抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法，包括以下步驟：將培養(yǎng)基輸送到連消器；在連消器中對(duì)培養(yǎng)基加熱至滅菌溫度；將加熱后的培養(yǎng)基輸送到發(fā)酵罐；在發(fā)酵罐中維持培養(yǎng)基滅菌溫度；在發(fā)酵罐中將培養(yǎng)基冷卻至發(fā)酵溫度。本發(fā)明還同時(shí)披露了一種用于實(shí)現(xiàn)上述抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌方法的裝置；不僅節(jié)省了維持罐和冷卻裝置的費(fèi)用，發(fā)揮了滅菌穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也能夠快速升溫消毒、節(jié)省蒸汽用量、保持了培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分，滅菌效果良好。
【專利說明】一種抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法及其裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及抗生素發(fā)酵生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地涉及一種抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在目前的抗生素生產(chǎn)發(fā)酵過程中多采用液體培養(yǎng)基，為了保證發(fā)酵過程穩(wěn)定可靠、不易染菌，需要對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌。一般常規(guī)采取的滅菌方式主要有分批滅菌法和連續(xù)滅菌法。分批滅菌也稱實(shí)罐滅菌或?qū)嵪笇⑴渲坪玫呐囵B(yǎng)基全部輸送至發(fā)酵罐，通過蒸汽和料液直接混合加熱和/或蒸汽通入發(fā)酵罐內(nèi)盤管利用間壁傳熱使料液加熱，達(dá)到滅菌所需溫度后維持此溫度一定的時(shí)間，再冷卻至發(fā)酵所需溫度的滅菌過程。
[0003]另一方面，連續(xù)滅菌指的是將配置好的并經(jīng)預(yù)熱(60~75°C)的培養(yǎng)基用泵連續(xù)輸入由直接蒸汽加熱的加熱塔，使其在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到滅菌溫度(126~132°C)。然后進(jìn)入維持罐(或維持管)，使在滅菌溫度下維持5~10分鐘后再進(jìn)入冷卻管，使其冷卻至接種溫度并直接進(jìn)入已事先滅菌(空罐滅菌)過的發(fā)酵罐內(nèi)。其過程均包括加熱、維持和冷卻等滅菌操作過程。培養(yǎng)基的冷卻方式有噴淋冷卻式、真空冷卻式、薄板換熱器式等幾種方式。
[0004]連續(xù)滅菌的基本設(shè)備一般包括:
[0005]①配料預(yù) 熱罐，將配制好的料液預(yù)熱到60_75°C，以避免連續(xù)滅菌時(shí)由于料液與蒸汽溫差過大而產(chǎn)生水汽撞擊聲；
[0006]②連消塔，連消塔的作用主要是使高溫蒸汽與料液迅速接觸混和，并使料液的溫度很快升高到滅菌溫度(126-132) V ;
[0007]③維持罐，連消塔加熱的時(shí)間很短，光靠這段時(shí)間的滅菌是不夠的，維持罐的作用是使料液在滅菌溫度下保持5-10min，以達(dá)到滅菌的目的；
[0008]④冷卻管，從維持罐出來的料液要經(jīng)過冷卻排管進(jìn)行冷卻，生產(chǎn)上一般采用冷水噴淋冷卻，冷卻到40-50°C后，輸送到預(yù)先已經(jīng)滅菌過的發(fā)酵罐內(nèi)。
[0009]連續(xù)滅菌法的優(yōu)點(diǎn)是連續(xù)性強(qiáng),快速滅菌消毒,培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分破壞少,適用于大容積發(fā)酵罐物料的連續(xù)滅菌消毒。加熱時(shí)間短，提高了熱的利用率；操作條件恒定，滅菌質(zhì)量穩(wěn)定；易于實(shí)現(xiàn)管道化和自控操作；發(fā)酵設(shè)備利用率高。另一方面，連續(xù)滅菌法的缺點(diǎn)是對(duì)設(shè)備的要求高，需另外設(shè)置加熱、冷卻裝置；操作較麻煩；染菌的機(jī)會(huì)較多，染菌涉及面廣；不適合于含大量固體物料的滅菌；對(duì)蒸汽的要求高。由此可見，無論在理論上或者在實(shí)踐上，連續(xù)滅菌的優(yōu)點(diǎn)十分明顯。因此，連續(xù)滅菌越來越多地被用于培養(yǎng)基的滅菌。連續(xù)滅菌也稱連消，先把發(fā)酵罐預(yù)先空罐滅菌，然后將配制好的培養(yǎng)基料通過泵送入連消塔，利用連消塔內(nèi)通入的高壓蒸汽快速將培養(yǎng)基料加熱至滅菌溫度，再進(jìn)入維持罐內(nèi)維持一定時(shí)間，通過冷卻器冷卻至所需發(fā)酵溫度之后，進(jìn)入事先滅菌好的發(fā)酵罐內(nèi)的滅菌過程。
[0010]對(duì)比連續(xù)滅菌法與實(shí)罐滅菌法:實(shí)罐滅菌的優(yōu)點(diǎn)是無需專用滅菌設(shè)備，所有滅菌過程即可在發(fā)酵罐內(nèi)完成，操作簡(jiǎn)單，染菌機(jī)率要比連續(xù)滅菌小，滅菌效果比較穩(wěn)定可靠；但其缺點(diǎn)就是加熱時(shí)間長(zhǎng)，蒸汽用量大，如果在滅菌過程中，培養(yǎng)基不能被迅速加熱升溫到滅菌溫度，則培養(yǎng)基內(nèi)的有效營(yíng)養(yǎng)成分有被破壞的可能，而且實(shí)罐滅菌由于是間歇階段性操作，對(duì)于大型發(fā)酵罐，實(shí)罐滅菌的缺點(diǎn)就越突出。而連消的優(yōu)點(diǎn)是由于培養(yǎng)基加熱過程在高溫短時(shí)內(nèi)完成，可以極大的保持營(yíng)養(yǎng)成分，而且連續(xù)滅菌由于是連續(xù)性操作，對(duì)于大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)的培養(yǎng)基滅菌，連消發(fā)揮很大的優(yōu)勢(shì)；但連消過程也有缺點(diǎn)，就是連續(xù)滅菌法涉及的設(shè)備較多，管道較長(zhǎng)，在連續(xù)輸送過程中，如果蒸汽壓力不穩(wěn)定或系統(tǒng)密封性不好，會(huì)引起滅菌不徹底從而導(dǎo)致染菌。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種滅菌效果穩(wěn)定可靠、設(shè)備簡(jiǎn)易、節(jié)能高效的抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌方法及裝置。
[0012]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:
[0013]一種抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法，包括以下步驟:
[0014]將培養(yǎng)基輸送到連消器；
[0015]在連消器中對(duì)培養(yǎng)基加熱至滅菌溫度；
[0016]將加熱后的培養(yǎng)基輸送到發(fā)酵罐；
[0017]在發(fā)酵罐中維持培養(yǎng)基滅菌溫度；
[0018]在發(fā)酵罐中將培養(yǎng)基冷卻至發(fā)酵溫度。
[0019]進(jìn)一步地，所述的抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法中，步驟“在連消器中對(duì)培養(yǎng)基加熱至滅菌溫度”具體包括:使用壓強(qiáng)為0.45-0.6MPa的蒸汽對(duì)培養(yǎng)基加熱至滅菌溫度。
[0020]進(jìn)一步地，所述的抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法中，所述滅菌溫度為130-140°C。
[0021]進(jìn)一步地，所述的抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法中，步驟“在連消器中對(duì)培養(yǎng)基加熱至滅菌溫度”中，對(duì)培養(yǎng)基的加熱速率為12-25°C /s。
[0022]進(jìn)一步地，所述的抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法中，步驟“在發(fā)酵罐中維持培養(yǎng)基滅菌溫度”具體包括:使用壓強(qiáng)為0.25-0.35MPa的蒸汽調(diào)節(jié)并維持發(fā)酵罐中培養(yǎng)基溫度為滅菌溫度，維持時(shí)間為10-25分鐘。
[0023]進(jìn)一步地，所述的抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法中，所述連消器為噴射式連消器。
[0024]進(jìn)一步地，所述的抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法中，步驟“在發(fā)酵罐中將培養(yǎng)基冷卻至發(fā)酵溫度”具體包括:在發(fā)酵罐中使用冷卻介質(zhì)將培養(yǎng)基冷卻至發(fā)酵溫度。
[0025]進(jìn)一步地，所述的抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法中，所述使用冷卻介質(zhì)包括使用常溫水或低溫水，或常溫水和低溫水的先后聯(lián)合使用。
[0026]進(jìn)一步地，所述的抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法中，步驟“將培養(yǎng)基輸送到連消器”具體包括:使用離心泵將培養(yǎng)基輸送到連消器。
[0027]一種抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌裝置，包括配料罐，連消器與發(fā)酵罐，所述配料罐與連消器的進(jìn)料口之間通過配料管道連接；所述連消器的出料口直接連接于發(fā)酵罐，所述發(fā)酵罐內(nèi)設(shè)有加熱和冷卻裝置。
[0028] 本發(fā)明利用連消器對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行快速升溫加熱，節(jié)省了實(shí)消法發(fā)酵罐緩慢升溫過程的時(shí)間，減少蒸汽用量和營(yíng)養(yǎng)成分的損失率，再利用在發(fā)酵罐內(nèi)通入蒸汽并調(diào)整溫度，維持一定時(shí)間進(jìn)行滅菌，最后通過內(nèi)盤管冷卻水或冷凍水對(duì)培養(yǎng)基料進(jìn)行冷卻至發(fā)酵溫度。由于維持和冷卻過程都在發(fā)酵罐完成，節(jié)省了維持罐和冷卻裝置的費(fèi)用，同時(shí)發(fā)揮了實(shí)消過程滅菌穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)。這樣既解決了體積較大的發(fā)酵罐升溫慢、蒸汽用量大和培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分的破壞問題，也克服了連消過程設(shè)備多、費(fèi)用大和易染菌的劣勢(shì)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式中抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明另一實(shí)施方式中抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法的流程圖。
[0031]標(biāo)號(hào)說明:
[0032]1-配料罐
[0033]2-輸送裝置
[0034]3-連消器
[0035]4-發(fā)酵罐
[0036]5-加熱裝置
【具體實(shí)施方式】
[0037]為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予 說明。
[0038]請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明一實(shí)施方式中抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。所述裝置包括配料罐1，連消器3與發(fā)酵罐4，所述配料罐I與連消器3的進(jìn)料口之間通過配料管道連接；所述連消器3的出料口直接連接于發(fā)酵罐4，所述發(fā)酵罐內(nèi)設(shè)有加熱和冷卻
>j-U ρ?α裝直。
[0039]本實(shí)施方式中，配料罐I與連消器3之間的配料管道內(nèi)設(shè)有輸送裝置2，輸送裝置2可以是離心泵等能夠?qū)崿F(xiàn)物料輸送功能的設(shè)備
[0040]在實(shí)際抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌的過程中，首先在配料罐I中配置培養(yǎng)基，然后將培養(yǎng)基從配料罐I通過配料管道輸送至連消器3，在連消器3中采用壓強(qiáng)為0.45-0.6MPa的蒸汽對(duì)培養(yǎng)基加熱至滅菌溫度，本實(shí)施方式中所述的滅菌溫度為130-140°C。這一加熱過程需要在盡量快的時(shí)間內(nèi)完成，本實(shí)施方式中的加熱速率為12-25°C /s。連消器3為噴射式連消器，其噴嘴出口處設(shè)有一個(gè)擴(kuò)大管，培養(yǎng)基與高壓蒸汽充分混合均勻并升溫后，迅速噴入發(fā)酵罐4內(nèi)。在發(fā)酵罐4中，通過高壓蒸汽調(diào)整培養(yǎng)基的溫度，使其溫度維持在滅菌溫度，并在此溫度下維持10-25分鐘。然后，采用冷卻介質(zhì)將培養(yǎng)基冷卻至發(fā)酵溫度。所述冷卻介質(zhì)包括常溫水或低溫水，所述低溫水一般為溫度為TC左右的水，或先使用常溫水后使用低溫水進(jìn)行冷卻。在實(shí)際工廠的生產(chǎn)過程中常用的冷卻介質(zhì)為水，業(yè)內(nèi)人士根據(jù)習(xí)慣將作為冷卻介質(zhì)的水分類稱為“循環(huán)水”(又稱“冷卻水”)或“冷凍水”，其中“循環(huán)水”/ “冷卻水”的溫度通常在室溫上下，而“冷凍水”則溫度較低，常在7°C左右。本實(shí)施方式中，發(fā)酵罐4設(shè)有內(nèi)盤管，冷卻是通過在內(nèi)盤管中通入冷卻介質(zhì)完成的，以使培養(yǎng)基溫度較快速地降至所設(shè)定的發(fā)酵溫度。
[0041]請(qǐng)參閱圖2，為本發(fā)明另一實(shí)施方式中抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法的流程圖。所述方法包括如下步驟:
[0042]S1、在配料罐I中配置培養(yǎng)基；
[0043]S2、將培養(yǎng)基輸送到連消器3 ;[0044]S3、在連消器3中對(duì)培養(yǎng)基加熱至滅菌溫度；
[0045]S4、將加熱后的培養(yǎng)基輸送到發(fā)酵罐4 ；
[0046]S5、在發(fā)酵罐4中維持培養(yǎng)基滅菌溫度；
[0047]S6、在發(fā)酵罐4中將培養(yǎng)基冷卻至發(fā)酵溫度。
[0048]具體地，步驟S2中將培養(yǎng)基輸送到連消器可以是通過配料管道內(nèi)設(shè)有的輸送裝置2完成的，輸送裝置2可以是離心泵等能夠?qū)崿F(xiàn)物料輸送功能的設(shè)備。
[0049]步驟S3中，在連消器3中采用壓強(qiáng)為0.45-0.6MPa的蒸汽對(duì)培養(yǎng)基加熱至滅菌溫度，本實(shí)施方式中所述的滅菌溫度為130-140°C。這一加熱過程需要在盡量快的時(shí)間內(nèi)完成，故本實(shí)施方式中的加熱速率為12-25°C /s。連消器3為噴射式連消器，其噴嘴出口處設(shè)有一個(gè)擴(kuò)大管，培養(yǎng)基與高壓蒸汽充分混合均勻并升溫后，迅速噴入發(fā)酵罐4內(nèi)。
[0050]步驟S5中，在發(fā)酵罐4中，通過0.25-0.35MPa的蒸汽調(diào)整培養(yǎng)基的溫度，使其溫度維持在滅菌溫度，并在此溫度下維持10-25分鐘。不同壓強(qiáng)的蒸汽滅菌效果不同，在步驟S3中，連消器內(nèi)對(duì)培養(yǎng)基高溫消毒所用的蒸汽壓強(qiáng)為0.45-0.6MPa，是因?yàn)樵谶B消器中對(duì)培養(yǎng)基加熱消毒所需要的條件更為苛刻，而本步驟中只需要維持滅菌溫度即可，因而使用的蒸汽壓強(qiáng)要略低于步驟S3，為0.25-0.35MPa即可，這樣能在保證各步驟技術(shù)效果的基礎(chǔ)上最大程度地節(jié)約蒸汽、降低能耗。
[0051]步驟S6中，采用冷卻介質(zhì)將培養(yǎng)基冷卻至發(fā)酵溫度。所述冷卻介質(zhì)包括常溫水或低溫水，所述低溫水一般為溫度為TC左右的水，或先使用常溫水后使用低溫水進(jìn)行冷卻。對(duì)冷卻介質(zhì)的選擇可以根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況如氣溫等因素進(jìn)行選擇，以最大程度地提高效率、減少能耗。本實(shí)施方式中，發(fā)酵罐4設(shè)有內(nèi)盤管，冷卻是通過在內(nèi)盤管中通入冷卻介質(zhì)完成的，以使培養(yǎng)基溫度較快速地降至所設(shè)定的發(fā)酵溫度。
[0052]請(qǐng)參閱下表，表中以公稱體積為100m3、裝液量為60m3的發(fā)酵罐為例，從滅菌的時(shí)間、蒸汽消耗量、水消耗量、營(yíng)養(yǎng)損失、染菌率等指標(biāo)對(duì)比本發(fā)明方案和傳統(tǒng)的實(shí)消、連消方案，從中可以看出本發(fā)明與傳統(tǒng)實(shí)消、連消方案相比，在各種技術(shù)效果上結(jié)合了實(shí)消和連消的優(yōu)點(diǎn)，在滅菌時(shí)間、蒸汽消耗、水消耗、營(yíng)養(yǎng)損失幾個(gè)方面比實(shí)消有明顯進(jìn)步，而在染菌率上又比連消有明顯優(yōu)勢(shì)，僅略高于實(shí)消。
[0053]
【權(quán)利要求】
1.一種抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法，其特征在于，包括以下步驟: 將培養(yǎng)基輸送到連消器； 在連消器中對(duì)培養(yǎng)基加熱至滅菌溫度； 將加熱后的培養(yǎng)基輸送到發(fā)酵罐； 在發(fā)酵罐中維持培養(yǎng)基滅菌溫度； 在發(fā)酵罐中將培養(yǎng)基冷卻至發(fā)酵溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法，其特征在于，步驟“在連消器中對(duì)培養(yǎng)基加熱至滅菌溫度”具體包括:使用壓強(qiáng)為0.45-0.6MPa的蒸汽對(duì)培養(yǎng)基加熱至滅菌溫度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法，其特征在于，所述滅菌溫度為 130-140 0C ο
4.如權(quán)利要求1或2所述的抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法，其特征在于，步驟“在連消器中對(duì)培養(yǎng)基加熱至滅菌溫度”中，對(duì)培養(yǎng)基的加熱速率為12-25°C /s。
5.如權(quán)利要求1或2所 述的抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法，其特征在于，步驟“在發(fā)酵罐中維持培養(yǎng)基滅菌溫度”具體包括:使用壓強(qiáng)為0.25-0.35MPa的蒸汽調(diào)節(jié)并維持發(fā)酵罐中培養(yǎng)基溫度為滅菌溫度，維持時(shí)間為10-25分鐘。
6.如權(quán)利要求1或2所述的抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法，其特征在于，所述連消器為噴射式連消器。
7.如權(quán)利要求1或2所述的抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法，其特征在于，步驟“在發(fā)酵罐中將培養(yǎng)基冷卻至發(fā)酵溫度”具體包括:在發(fā)酵罐中使用冷卻介質(zhì)將培養(yǎng)基冷卻至發(fā)酵溫度。
8.如權(quán)利要求7所述的抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法，其特征在于，所述使用冷卻介質(zhì)包括使用常溫水或低溫水，或常溫水和低溫水的先后聯(lián)合使用。
9.如權(quán)利要求1或2所述的抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法，其特征在于，步驟“將培養(yǎng)基輸送到連消器”具體包括:使用離心泵將培養(yǎng)基輸送到連消器。
10.一種抗生素發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌裝置，其特征在于，包括配料罐，連消器與發(fā)酵罐，所述配料罐與連消器的進(jìn)料口之間通過配料管道連接；所述連消器的出料口直接連接于發(fā)酵罐，所述發(fā)酵罐內(nèi)設(shè)有加熱和冷卻裝置。
【文檔編號(hào)】A61L2/07GK104001191SQ201410147149
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】林開建, 何敏, 陳余 申請(qǐng)人:福建醫(yī)工設(shè)計(jì)院有限公司