专利名称：甲醇流加在线消毒方法及自动控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及发酵领域，更确切地说涉及发酵过程中甲醇的流加工艺。
背景技术：
巴氏毕赤酵母表达系统可使用强效的醇氧化酶I(AOXl)启动子，在甲醇诱导下实现外源基因的高效表达，与自然菌株和大肠杆菌表达系统等相比，具有表达量高、稳定性好、培养成本低、产物易分离、产物安全性高等多方面的发酵优势，利用巴氏毕赤酵母表达外源蛋白、生产多种生物产品具有重大的商业价值，解决毕赤酵母发酵工艺和设备中存在的问题具有重要的意义。巴氏毕赤酵母菌甲醇诱导型发酵一般采用两步法。工程菌首先在甘油为碳源的培养基中扩增，此时工程菌生长迅速，醇氧化酶I(AOXl)启动子(PAOXI)处于抑制状态，无外源蛋白表达，达到很高密度后，停止加甘油而换用甲醇诱导，启动醇氧化酶1 (AOXl)启动子 (PAOXI)，开始外源蛋白的表达。在甲醇诱导表达过程中，要严格控制甲醇流加量。流加过高，会导致工程菌甲醇中毒，过低又会影响产量，总量一般控制在培养基的0. 1 1%，诱导时间在150小时左右。因此，对甲醇流加时间点、流加量、流加速率的严格控制显得尤为重要。甲醇CH3OH是常温常压下无色透明、易流动、易挥发的可燃性气体，有很强的毒性， 内服5 8g可导致失明，30g可导致人死亡，操作现场允许最高含量0. 05mg/L。在标准状况下，甲醇饱和蒸汽压并不高，但随着温度的升高，饱和蒸汽压急剧上升。54. 7°C时沸腾，饱和蒸汽压1个大气压；达到120 130°C时，饱和蒸汽压上升到8 9个大气压，对设备提出了特殊要求。甲醇的上述特性以及发酵要求在无杂菌环境下进行，要求在线消毒、自动流加时，必须采取特殊装置和处理工艺。由于甲醇特有的物理特性和使用安全要求以及发酵过程对甲醇流加的特殊要求， 如何实现甲醇的在线消毒灭菌、如何实现精准的在线流加控制具有很大的难度和重大的价值。当前，国内受甲醇流加过程中存在的安全隐患、染菌、自动控制难度等综合因素影响，毕赤酵母发酵在产业化推广过程中受到了很大限制，国内尚未见到妥善解决上述问题的设施和解决方案。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种简单、安全、适用、经济的甲醇流加在线消毒方法。本发明的第二目的在于提供实施上述方法的自动控制系统。本发明的第一目的是这样实现的1、采用无菌压缩空气吹扫管道系统内残留的甲醇，使残留甲醇进入储水罐内回收；
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2、利用蒸汽对甲醇管道以外的所有管道进行消毒；3、设置甲醇预过滤器、甲醇除菌过滤器对甲醇除渣、除菌；4、设置蠕动泵、变送器、PLC控制器组成甲醇流加自动控制部件，根据发酵要求设置相应参数，完成甲醇流加的自动控制。本发明的第二目的是这样实现的包括若干控制阀、甲醇罐、发酵罐，其特征在于还包括储水罐、甲醇预过滤器、甲醇除菌过滤器、蠕动泵、自动控制部件，在甲醇罐与发酵罐之间顺次连接控制阀F1、控制阀.F2、甲醇预过滤器、甲醇除菌过滤器、蠕动泵、控制阀F4 ； 所述的控制阀Fl还通过控制阀F9连接储水罐，所述的甲醇预过滤器还连接控制阀F3，所述的控制阀F4还连接控制阀F5和控制阀F6，控制阀F6分别连接控制阀F7、控制阀F8，所述的蠕动泵连接自动控制部件。所述的控制阀Fl控制甲醇的开关，控制阀F7控制蒸汽流量，控制阀F8控制无菌
空气流量。所述的控制阀Fl、F2、、F6、F7为塑料阀，耐高温、耐压，其余控制阀为聚四氟隔膜阀。如上所述技术方案，本发明实现了以下功能1.在线管路系统、设施消毒蒸汽管路消毒是发酵领域常用的方法，但是，针对甲醇的物理特性和人身安全，不能直接采用蒸汽对管路消毒，否则，管道设备内所剩余料在高温下会产生高压有毒气体喷向周围，导致严重后果。本发明首先采用无菌压缩空气和储水罐清理、回收管道系统内剩余甲醇。在蒸汽消毒时，蒸汽通过绝热阀与甲醇隔离；在正常工作时，也用绝热阀将蒸汽与甲醇隔离，阻止热量传导。消毒部位主要是甲醇除菌过滤器到蠕动泵、发酵罐之间的管路、阀门。2.甲醇除菌甲醇不适合高温消毒，否则，设备造价高，安全隐患大，无法保证工业化大生产。本方案采用先对甲醇除渣过滤，然后除菌过滤。甲醇分子量小、易流动，因而除菌效果好。3.甲醇流加自动计量甲醇流动性好，易溶于水，浓度可以精准控制，但易燃、易爆，需严防明火与甲醇接触，采用智能蠕动泵外加变送器、PLC等控制部件可以自动实现甲醇流加的起止时间、流加速率、流加量的控制。同时，甲醇封闭在耐压、耐高温的特种柔性硅胶管内，外界的明火不会影响管内甲醇的安全。因此，本专利巧妙地将管道清理、蒸汽消毒、防爆防漏、过滤除菌、自动流加等过程结合在一起，处理流程清晰，针对性强，实现流程的整体结构部件简单，有效地解决了毕赤酵母发酵中甲醇自动流加存在的各项问题，具有很高的使用价值。
附图是本发明的结构示意图。图中，F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9-控制阀，1.甲醇罐，2.储水罐，3.甲醇预过滤器，4.甲醇除菌过滤器，5.蠕动泵，6.发酵罐，7.自动控制部件。
具体实施例方式如附图所示，本发明包括若干控制阀、甲醇罐1、储水罐2、甲醇预过滤器3、甲醇除菌过滤器4、蠕动泵5、发酵罐6、蠕动泵控制部件7等，在甲醇罐1与发酵罐6之间顺次连接控制阀F1、控制阀F2、甲醇预过滤器3、甲醇除菌4、蠕动泵5、控制阀F4 ；所述的控制阀Fl 还通过控制阀F9连接储水罐2，所述的甲醇预过滤器3、甲醇除菌过滤器4之间设置一个支路连接控制阀F3，所述的控制阀F4还连接控制阀F5，并通过控制阀F6连接控制阀F7、控制阀F8，所述的蠕动泵5连接自动控制部件7。所述的控制部件包括变送器、PLC等。所述的控制阀Fl控制甲醇的开关，控制阀F7控制蒸汽的流量，控制阀F8控制无菌空气的流量。本发明的操作工艺流程为空气管道残留甲醇清理一蒸汽管路消毒一甲醇除渣、 除菌一自动流加一发酵。具体如下1.空气管道残留清理关闭F1、F3、F4、F7，打开F9、F2、F6，将蠕动泵5的硅胶管从腔中取出，然后打开无菌空气控制阀F8，利用空气吹净管道中残留甲醇，进入储水罐2中吸收。2.蒸汽管路消毒关闭F1、F9、F2、F8、F4，打开F3、F6，这时蠕动泵5的硅胶管还在腔外，然后打开控制蒸汽的控制阀F7，蒸汽从F3排出，完成甲醇除菌过滤器4到F4之间管路的蒸汽消毒；打开F5，发酵罐6通蒸汽，完成F4到发酵罐6的消毒。由于F2是塑料阀，有很好的隔热效果， 在消毒时不会影响到甲醇管道。3.甲醇除渣、除菌关闭F9、F3、F5、F6、F7、F8，打开F2、F4，将蠕动泵5的硅胶管置于腔中，蠕动泵5 处于正常工作状态，然后，打开F1。蠕动泵5根据发酵需要启动，甲醇预过滤器3、甲醇除菌过滤器4开始工作，对甲醇除渣、除菌。F6、F7为塑料阀，起到了很好的隔热效果，使蒸汽不会影响流加的甲醇正常工作。4.自动流加蠕动泵5、变送器、PLC控制器组成甲醇流加自动控制部件7，根据发酵要求设置相应参数，完成甲醇流加的自动控制。
权利要求
1.一种甲醇流加在线消毒方法，其特征在于包括以下步骤(1)采用无菌压缩空气吹扫管道系统内残留的甲醇，使残留甲醇进入储水罐内回收；(2)利用蒸汽对甲醇管道以外的所有管道进行消毒；(3)设置甲醇预过滤器、甲醇除菌过滤器对甲醇除渣、除菌；(4)设置蠕动泵、变送器、PLC控制器组成甲醇流加自动控制部件，根据发酵要求设置相应参数，完成甲醇流加的自动控制。
2.一种甲醇流加在线消毒自动控制系统，包括若干控制阀、甲醇罐、发酵罐，其特征在于还包括储水罐O)、甲醇预过滤器(3)、甲醇除菌过滤器0)、蠕动泵(5)、自动控制部件 (7)，在甲醇罐(1)与发酵罐(6)之间顺次连接控制阀F1、控制阀F2、甲醇预过滤器(3)、甲醇除菌过滤器(4)、蠕动泵( 、控制阀F4 ；所述的控制阀Fl还通过控制阀F9连接储水罐 O)，所述的甲醇预过滤器C3)还连接控制阀F3，所述的控制阀F4还连接控制阀F5和控制阀F6，控制阀F6分别连接控制阀F7、控制阀F8，所述的蠕动泵(5)连接自动控制部件(7)；所述的控制阀Fl控制甲醇的开关，控制阀F7控制蒸汽流量，控制阀F8控制无菌空气流量。
全文摘要
本发明公开了一种甲醇流加在线消毒方法及自动控制系统，解决了现有技术存在安全隐患、染菌、自动控制难等问题，通过空气管道残留甲醇清理、蒸汽管路消毒、甲醇除渣、除菌、自动流加等步骤和设置相关的设备，处理流程清晰，针对性强，实现流程的整体结构部件简单，有效地解决了毕赤酵母发酵中甲醇自动流加存在的各项问题，具有很高的使用价值。
文档编号C12M1/12GK102399688SQ201110278200
公开日2012年4月4日 申请日期2011年9月18日 优先权日2011年9月18日
发明者吴友标 申请人:淮北市三和诺生物工程有限责任公司