一种抗生素发酵培养基的灭菌方法及其装置制造方法
【专利摘要】本发明披露了一种灭菌效果稳定可靠、设备简易、节能高效的抗生素发酵培养基灭菌方法，该方法技术方案如下：一种抗生素发酵培养基的灭菌方法，包括以下步骤：将培养基输送到连消器；在连消器中对培养基加热至灭菌温度；将加热后的培养基输送到发酵罐；在发酵罐中维持培养基灭菌温度；在发酵罐中将培养基冷却至发酵温度。本发明还同时披露了一种用于实现上述抗生素发酵培养基灭菌方法的装置；不仅节省了维持罐和冷却装置的费用，发挥了灭菌稳定可靠的优势，同时也能够快速升温消毒、节省蒸汽用量、保持了培养基营养成分，灭菌效果良好。
【专利说明】一种抗生素发酵培养基的灭菌方法及其装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及抗生素发酵生产【技术领域】，更具体地涉及一种抗生素发酵培养基的灭菌方法及其装置。
【背景技术】
[0002]在目前的抗生素生产发酵过程中多采用液体培养基，为了保证发酵过程稳定可靠、不易染菌，需要对培养基进行灭菌。一般常规采取的灭菌方式主要有分批灭菌法和连续灭菌法。分批灭菌也称实罐灭菌或实消，指将配制好的培养基全部输送至发酵罐，通过蒸汽和料液直接混合加热和/或蒸汽通入发酵罐内盘管利用间壁传热使料液加热，达到灭菌所需温度后维持此温度一定的时间，再冷却至发酵所需温度的灭菌过程。
[0003]另一方面，连续灭菌指的是将配置好的并经预热(60~75°C)的培养基用泵连续输入由直接蒸汽加热的加热塔，使其在短时间内达到灭菌温度(126~132°C)。然后进入维持罐(或维持管)，使在灭菌温度下维持5~10分钟后再进入冷却管，使其冷却至接种温度并直接进入已事先灭菌(空罐灭菌)过的发酵罐内。其过程均包括加热、维持和冷却等灭菌操作过程。培养基的冷却方式有喷淋冷却式、真空冷却式、薄板换热器式等几种方式。
[0004]连续灭菌的基本设备一般包括:
[0005]①配料预 热罐，将配制好的料液预热到60_75°C，以避免连续灭菌时由于料液与蒸汽温差过大而产生水汽撞击声；
[0006]②连消塔，连消塔的作用主要是使高温蒸汽与料液迅速接触混和，并使料液的温度很快升高到灭菌温度(126-132) V ;
[0007]③维持罐，连消塔加热的时间很短，光靠这段时间的灭菌是不够的，维持罐的作用是使料液在灭菌温度下保持5-10min，以达到灭菌的目的；
[0008]④冷却管，从维持罐出来的料液要经过冷却排管进行冷却，生产上一般采用冷水喷淋冷却，冷却到40-50°C后，输送到预先已经灭菌过的发酵罐内。
[0009]连续灭菌法的优点是连续性强,快速灭菌消毒,培养基营养成分破坏少,适用于大容积发酵罐物料的连续灭菌消毒。加热时间短，提高了热的利用率；操作条件恒定，灭菌质量稳定；易于实现管道化和自控操作；发酵设备利用率高。另一方面，连续灭菌法的缺点是对设备的要求高，需另外设置加热、冷却装置；操作较麻烦；染菌的机会较多，染菌涉及面广；不适合于含大量固体物料的灭菌；对蒸汽的要求高。由此可见，无论在理论上或者在实践上，连续灭菌的优点十分明显。因此，连续灭菌越来越多地被用于培养基的灭菌。连续灭菌也称连消，先把发酵罐预先空罐灭菌，然后将配制好的培养基料通过泵送入连消塔，利用连消塔内通入的高压蒸汽快速将培养基料加热至灭菌温度，再进入维持罐内维持一定时间，通过冷却器冷却至所需发酵温度之后，进入事先灭菌好的发酵罐内的灭菌过程。
[0010]对比连续灭菌法与实罐灭菌法:实罐灭菌的优点是无需专用灭菌设备，所有灭菌过程即可在发酵罐内完成，操作简单，染菌机率要比连续灭菌小，灭菌效果比较稳定可靠；但其缺点就是加热时间长，蒸汽用量大，如果在灭菌过程中，培养基不能被迅速加热升温到灭菌温度，则培养基内的有效营养成分有被破坏的可能，而且实罐灭菌由于是间歇阶段性操作，对于大型发酵罐，实罐灭菌的缺点就越突出。而连消的优点是由于培养基加热过程在高温短时内完成，可以极大的保持营养成分，而且连续灭菌由于是连续性操作，对于大规模发酵生产的培养基灭菌，连消发挥很大的优势；但连消过程也有缺点，就是连续灭菌法涉及的设备较多，管道较长，在连续输送过程中，如果蒸汽压力不稳定或系统密封性不好，会引起灭菌不彻底从而导致染菌。
【发明内容】
[0011]本发明要解决的技术问题是提供一种灭菌效果稳定可靠、设备简易、节能高效的抗生素发酵培养基灭菌方法及装置。
[0012]为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下:
[0013]一种抗生素发酵培养基的灭菌方法，包括以下步骤:
[0014]将培养基输送到连消器；
[0015]在连消器中对培养基加热至灭菌温度；
[0016]将加热后的培养基输送到发酵罐；
[0017]在发酵罐中维持培养基灭菌温度；
[0018]在发酵罐中将培养基冷却至发酵温度。
[0019]进一步地，所述的抗生素发酵培养基的灭菌方法中，步骤“在连消器中对培养基加热至灭菌温度”具体包括:使用压强为0.45-0.6MPa的蒸汽对培养基加热至灭菌温度。
[0020]进一步地，所述的抗生素发酵培养基的灭菌方法中，所述灭菌温度为130-140°C。
[0021]进一步地，所述的抗生素发酵培养基的灭菌方法中，步骤“在连消器中对培养基加热至灭菌温度”中，对培养基的加热速率为12-25°C /s。
[0022]进一步地，所述的抗生素发酵培养基的灭菌方法中，步骤“在发酵罐中维持培养基灭菌温度”具体包括:使用压强为0.25-0.35MPa的蒸汽调节并维持发酵罐中培养基温度为灭菌温度，维持时间为10-25分钟。
[0023]进一步地，所述的抗生素发酵培养基的灭菌方法中，所述连消器为喷射式连消器。
[0024]进一步地，所述的抗生素发酵培养基的灭菌方法中，步骤“在发酵罐中将培养基冷却至发酵温度”具体包括:在发酵罐中使用冷却介质将培养基冷却至发酵温度。
[0025]进一步地，所述的抗生素发酵培养基的灭菌方法中，所述使用冷却介质包括使用常温水或低温水，或常温水和低温水的先后联合使用。
[0026]进一步地，所述的抗生素发酵培养基的灭菌方法中，步骤“将培养基输送到连消器”具体包括:使用离心泵将培养基输送到连消器。
[0027]一种抗生素发酵培养基的灭菌装置，包括配料罐，连消器与发酵罐，所述配料罐与连消器的进料口之间通过配料管道连接；所述连消器的出料口直接连接于发酵罐，所述发酵罐内设有加热和冷却装置。
[0028] 本发明利用连消器对培养基进行快速升温加热，节省了实消法发酵罐缓慢升温过程的时间，减少蒸汽用量和营养成分的损失率，再利用在发酵罐内通入蒸汽并调整温度，维持一定时间进行灭菌，最后通过内盘管冷却水或冷冻水对培养基料进行冷却至发酵温度。由于维持和冷却过程都在发酵罐完成，节省了维持罐和冷却装置的费用，同时发挥了实消过程灭菌稳定可靠的优点。这样既解决了体积较大的发酵罐升温慢、蒸汽用量大和培养基营养成分的破坏问题，也克服了连消过程设备多、费用大和易染菌的劣势。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为本发明一实施方式中抗生素发酵培养基的灭菌装置的结构示意图；
[0030]图2为本发明另一实施方式中抗生素发酵培养基的灭菌方法的流程图。
[0031]标号说明:
[0032]1-配料罐
[0033]2-输送装置
[0034]3-连消器
[0035]4-发酵罐
[0036]5-加热装置
【具体实施方式】
[0037]为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予 说明。
[0038]请参阅图1，为本发明一实施方式中抗生素发酵培养基的灭菌装置的结构示意图。所述装置包括配料罐1，连消器3与发酵罐4，所述配料罐I与连消器3的进料口之间通过配料管道连接；所述连消器3的出料口直接连接于发酵罐4，所述发酵罐内设有加热和冷却
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[0039]本实施方式中，配料罐I与连消器3之间的配料管道内设有输送装置2，输送装置2可以是离心泵等能够实现物料输送功能的设备
[0040]在实际抗生素发酵培养基灭菌的过程中，首先在配料罐I中配置培养基，然后将培养基从配料罐I通过配料管道输送至连消器3，在连消器3中采用压强为0.45-0.6MPa的蒸汽对培养基加热至灭菌温度，本实施方式中所述的灭菌温度为130-140°C。这一加热过程需要在尽量快的时间内完成，本实施方式中的加热速率为12-25°C /s。连消器3为喷射式连消器，其喷嘴出口处设有一个扩大管，培养基与高压蒸汽充分混合均匀并升温后，迅速喷入发酵罐4内。在发酵罐4中，通过高压蒸汽调整培养基的温度，使其温度维持在灭菌温度，并在此温度下维持10-25分钟。然后，采用冷却介质将培养基冷却至发酵温度。所述冷却介质包括常温水或低温水，所述低温水一般为温度为TC左右的水，或先使用常温水后使用低温水进行冷却。在实际工厂的生产过程中常用的冷却介质为水，业内人士根据习惯将作为冷却介质的水分类称为“循环水”(又称“冷却水”)或“冷冻水”，其中“循环水”/ “冷却水”的温度通常在室温上下，而“冷冻水”则温度较低，常在7°C左右。本实施方式中，发酵罐4设有内盘管，冷却是通过在内盘管中通入冷却介质完成的，以使培养基温度较快速地降至所设定的发酵温度。
[0041]请参阅图2，为本发明另一实施方式中抗生素发酵培养基的灭菌方法的流程图。所述方法包括如下步骤:
[0042]S1、在配料罐I中配置培养基；
[0043]S2、将培养基输送到连消器3 ;[0044]S3、在连消器3中对培养基加热至灭菌温度；
[0045]S4、将加热后的培养基输送到发酵罐4 ；
[0046]S5、在发酵罐4中维持培养基灭菌温度；
[0047]S6、在发酵罐4中将培养基冷却至发酵温度。
[0048]具体地，步骤S2中将培养基输送到连消器可以是通过配料管道内设有的输送装置2完成的，输送装置2可以是离心泵等能够实现物料输送功能的设备。
[0049]步骤S3中，在连消器3中采用压强为0.45-0.6MPa的蒸汽对培养基加热至灭菌温度，本实施方式中所述的灭菌温度为130-140°C。这一加热过程需要在尽量快的时间内完成，故本实施方式中的加热速率为12-25°C /s。连消器3为喷射式连消器，其喷嘴出口处设有一个扩大管，培养基与高压蒸汽充分混合均匀并升温后，迅速喷入发酵罐4内。
[0050]步骤S5中，在发酵罐4中，通过0.25-0.35MPa的蒸汽调整培养基的温度，使其温度维持在灭菌温度，并在此温度下维持10-25分钟。不同压强的蒸汽灭菌效果不同，在步骤S3中，连消器内对培养基高温消毒所用的蒸汽压强为0.45-0.6MPa，是因为在连消器中对培养基加热消毒所需要的条件更为苛刻，而本步骤中只需要维持灭菌温度即可，因而使用的蒸汽压强要略低于步骤S3，为0.25-0.35MPa即可，这样能在保证各步骤技术效果的基础上最大程度地节约蒸汽、降低能耗。
[0051]步骤S6中，采用冷却介质将培养基冷却至发酵温度。所述冷却介质包括常温水或低温水，所述低温水一般为温度为TC左右的水，或先使用常温水后使用低温水进行冷却。对冷却介质的选择可以根据生产的实际情况如气温等因素进行选择，以最大程度地提高效率、减少能耗。本实施方式中，发酵罐4设有内盘管，冷却是通过在内盘管中通入冷却介质完成的，以使培养基温度较快速地降至所设定的发酵温度。
[0052]请参阅下表，表中以公称体积为100m3、装液量为60m3的发酵罐为例，从灭菌的时间、蒸汽消耗量、水消耗量、营养损失、染菌率等指标对比本发明方案和传统的实消、连消方案，从中可以看出本发明与传统实消、连消方案相比，在各种技术效果上结合了实消和连消的优点，在灭菌时间、蒸汽消耗、水消耗、营养损失几个方面比实消有明显进步，而在染菌率上又比连消有明显优势，仅略高于实消。
[0053]
【权利要求】
1.一种抗生素发酵培养基的灭菌方法，其特征在于，包括以下步骤: 将培养基输送到连消器； 在连消器中对培养基加热至灭菌温度； 将加热后的培养基输送到发酵罐； 在发酵罐中维持培养基灭菌温度； 在发酵罐中将培养基冷却至发酵温度。
2.如权利要求1所述的抗生素发酵培养基的灭菌方法，其特征在于，步骤“在连消器中对培养基加热至灭菌温度”具体包括:使用压强为0.45-0.6MPa的蒸汽对培养基加热至灭菌温度。
3.如权利要求1或2所述的抗生素发酵培养基的灭菌方法，其特征在于，所述灭菌温度为 130-140 0C ο
4.如权利要求1或2所述的抗生素发酵培养基的灭菌方法，其特征在于，步骤“在连消器中对培养基加热至灭菌温度”中，对培养基的加热速率为12-25°C /s。
5.如权利要求1或2所 述的抗生素发酵培养基的灭菌方法，其特征在于，步骤“在发酵罐中维持培养基灭菌温度”具体包括:使用压强为0.25-0.35MPa的蒸汽调节并维持发酵罐中培养基温度为灭菌温度，维持时间为10-25分钟。
6.如权利要求1或2所述的抗生素发酵培养基的灭菌方法，其特征在于，所述连消器为喷射式连消器。
7.如权利要求1或2所述的抗生素发酵培养基的灭菌方法，其特征在于，步骤“在发酵罐中将培养基冷却至发酵温度”具体包括:在发酵罐中使用冷却介质将培养基冷却至发酵温度。
8.如权利要求7所述的抗生素发酵培养基的灭菌方法，其特征在于，所述使用冷却介质包括使用常温水或低温水，或常温水和低温水的先后联合使用。
9.如权利要求1或2所述的抗生素发酵培养基的灭菌方法，其特征在于，步骤“将培养基输送到连消器”具体包括:使用离心泵将培养基输送到连消器。
10.一种抗生素发酵培养基的灭菌装置，其特征在于，包括配料罐，连消器与发酵罐，所述配料罐与连消器的进料口之间通过配料管道连接；所述连消器的出料口直接连接于发酵罐，所述发酵罐内设有加热和冷却装置。
【文档编号】A61L2/07GK104001191SQ201410147149
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月14日 优先权日:2014年4月14日
【发明者】林开建, 何敏, 陈余 申请人:福建医工设计院有限公司