리얼탱크멸균(real sterilization)은 준비된 모든 배양액을 생물반응기-발효조 에 투입하는 멸균 공정입니다. 또는 다른 장치에서는 그림 1과 같이 증기를 도입하여 배양액과 사용하는 장비를 멸균온도까지 가열하고 일정시간 유지한 후 접종온도까지 냉각시킨다.
그림 1 실제 제거의 개략도
이 공정은 간헐적 멸균 또는 배치 멸균(연속 멸균과 비교)이라고도 합니다.
전체 탱크 멸균 작업에는 실제로 가열, 보온, 냉각의 세 가지 프로세스가 포함됩니다. 그림 2는 배양 배지의 전체 탱크 멸균 중 온도 변화를 보여줍니다.
그림
그림 2 캔 소독 중 온도 변화
캔 살균을 위한 구체적인 단계:
1. 탱크 청소 점검
청소하기 전에 밸브 상태가 올바른지 확인하십시오. 청소할 때 장비 및 파이프라인, 주로 냉각 파이프라인에 누출이 있는지 주의 깊게 확인하십시오.
발효기 재킷 의 응축수가 배수되었는지 확인하여 재킷에 냉각수가 없는지 확인하십시오.
청소 후 탱크 내부를 확인하여 눈에 띄는 오염 없이 원래의 색상을 확인하세요.
2. 멸균 전 준비사항
발효기 의 에어 필터를 소독 하고 멸균 공기로 건조시킵니다.
탱크의 압력이 낮아지는지 확인하십시오. 세척 및 교정된 전극을 탱크에 삽입하고 전극선을 연결합니다. 탱크 바닥 밸브가 닫혀 있는지 확인하십시오.
그런 다음 준비된 재료를 탱크에 넣고 필요한 물을 추가하여 공정 요구 사항에 따라 용량을 채운 다음 소포제를 추가하고 누락된 재료가 있는지 확인합니다. 완료 후 액체가 침전되지 않도록 저어줍니다.
3. 난방
(1) 간접가열
탱크 본체의 배기 밸브를 열고 동시에 재킷 냉각수를 끄고 재킷 또는 코일 증기 밸브를 열고 재킷 또는 코일에 증기를 도입하여 액체를 간접적으로 가열하고 재킷 물 입구 파이프 배수구를 약간 엽니다. 밸브를 열고 탱크 본체와 재킷의 응축수를 배출합니다.
탱크온도가 80~90℃로 올라가면 배기밸브를 서서히 닫아주세요.
재킷 증기 예열의 역할:
①응결수 발생을 줄이고 소독 후 배양액량의 정확성을 확보한다.
처음에는 증기가 탱크에 직접 유입되고 탱크의 차가운 물질이 직접 증기로 돌진하므로 다량의 응축수가 생성되고 소비 후 배양 배지의 부피가 너무 커질 가능성이 높습니다. . 일부 공장에서는 이 단계를 생략하고 배양액의 농도를 보장하기 위해 실험을 통해 생성되는 응축수의 양을 제어해야 합니다.
②소음을 줄인다.
재료와 증기 사이의 온도 차이가 너무 커서 증기가 직접 유입되면 장비 진동이 발생합니다.
③ 전분질 원료의 호화 및 액화에 도움이 된다. (전분이 없는 원료에는 적용되지 않음)
재킷의 온도는 상대적으로 느리게 상승하며, 이는 전분질 물질의 배양 배지에서 완전히 용해되지 않을 수 있는 물질의 완전한 용해에 유리하고 너무 빠른 온도 상승으로 인한 물질 표면의 젤라틴화 및 응집을 방지합니다. 살균효과에 영향을 미칩니다.
(2) 직접 가열
재킷을 80~90 ℃ 로 예열한 후 재킷 증기 입구 밸브를 닫고(닫을 수도 있음) 탱크 증기 입구 밸브를 열어 증기가 탱크로 직접 유입되도록 하여 탱크 온도를 118-121 ℃ 로 올립니다. . 각종 배기 밸브를 열고 교반을 멈춥니다.
4. 열 및 압력 절연
재료의 온도가 공정에서 지정한 온도에 가까워지면 점차적으로 증기 밸브를 줄이고 각 밸브의 밸런스를 조정하여 압력과 온도가 공정에서 요구하는 압력과 온도(일반적으로 배양 온도보다 약간 높음)에 꾸준히 도달하도록 합니다. 0.5-2℃ 정도 떨어지면 너무 낮게 떨어집니다.)
이때, 반응기에 연결된 모든 배관은 배관을 살균하기 위해 증기 입구 또는 증기 출구의 두 가지 상태에 있어야 합니다.
단열 단계에서는 배양 배지의 액체 수위 아래에 있는 모든 파이프에 증기를 도입해야 합니다. 증기는 액체 레벨 위의 다른 파이프에서 배출되어야 하며 사각지대 없이 철저한 멸균을 보장해야 합니다. 절연은 일반적으로 25-30분 동안 121℃입니다.
일반 발효조 에는 일반적으로 증기 흡입을 위한 3개의 개구부(공기 흡입관, 배출관, 샘플링 파이프)가 있는데, 이를 소위 "삼방향 증기 흡입구"라고 합니다.
"4방향 증기 배출구"는 증기가 배기, 접종, 공급 및 소포제 파이프에서 직접 배출되는 것을 의미합니다. 주로 이 네 가지 방법으로 증기 입구 및 출구 밸브도 열어야 합니다.
5. 콜링
멸균 후 먼저 모든 증기 흡입 밸브를 닫고 배기 밸브를 약간 줄입니다. 그런 다음 공기 흡입 밸브를 열어 멸균 공기를 유입시켜 탱크 압력을 유지합니다. 배양액이 역류하는 것을 방지하려면 탱크 내 압력이 공기 필터 압력보다 낮아야 한다는 점에 유의해야 합니다.
마지막으로 냉각수 밸브를 열고 재킷이나 코일에 찬물을 통과시켜 급속 냉각시킨 후 교반을 시작하고 배양액을 발효 과정에 필요한 온도까지 냉각시킵니다.
멸균 후 냉각을 위해 냉각수를 추가하기 전에 탱크 내부의 압력을 보장하기 위해 적시에 멸균 공기를 도입해야 합니다(일반적으로 탱크 압력은 0.1MPa로 조정됩니다).
멸균 공기를 도입하는 기능은 냉각을 가속화하고 탱크 내 양압을 유지하여 배양 배지의 냉각으로 인해 탱크 내 음압이 형성되는 것을 방지하여 박테리아에 감염되거나 생물 반응기의 작동을 방해하기 쉽습니다 . 발효기가 손상됩니다( 생물반응기-발효기 의 탱크 압력이 0으로 떨어지고 탱크 본체가 평평하게 흡입됩니다). 이는 스테인레스 자켓형 발효조 의 살균작업 중 자주 발생하는 사고입니다 . 이는 심각한 생산사고입니다.
배양액 탱크의 멸균 품질을 판단하는 데는 다음 네 가지 기준이 사용됩니다.
① 멸균 후 멸균 요구사항을 충족합니다.
②영양소 파괴가 적다.
③ 멸균 후 배양액의 양은 사료의 양과 일치한다.
④거품이 적습니다.
멸균 과정에서 다음과 같은 몇 가지 문제에 주의를 기울여야 합니다.
(1) 살균교반의 역할
캔 전체 멸균에서는 교반이 매우 중요한 역할을 합니다.
교반을 켜는 목적:
① 캔의 멸균과정에서 가압이 발생하지 않도록 멸균물을 균일하게 가열 및 이송시킨다.
② 물질의 침전을 피한다. 일단 침전과 층화가 발생하면 가열 온도가 일정하지 않게 되고 쉽게 잘못된 압력이 발생하게 됩니다.
(2) 멸균 후 액량의 변화
배양액을 조제할 때에는 멸균 후 배양액의 양이 증가하는 점을 충분히 고려하여야 한다.
멸균 시간이 길어질수록 용량이 증가합니다. 온도가 낮을수록 유입되는 증기의 양이 많아지고 일반적으로 약 10% 정도 증가하는데 이는 증기의 품질과 관련이 있습니다.
재킷이 예열되지 않거나 예열이 충분하지 않거나, 증기관의 응축수가 완전히 배수되지 않거나, 보일러실에서 보내지는 증기에 물이 너무 많이 포함되어 있어 응축수가 많이 형성되어 부피가 증가합니다.
(3) 캔 살균시간 고려
산업적 발효 생산에서는 일반적으로 보온 단계를 멸균 시간으로 간주합니다. 현재는 121℃, 30분이 일반적으로 사용됩니다.
발효조 에서 동일한 살균 효과를 얻기 위해 필요한 살균 유지 시간은 이론적으로 다릅니다.
40m 3 생물반응기-발효조 는 멸균되고 이론적인 멸균 시간은 다음 공식으로 계산됩니다.
그림 4 이론적인 멸균 시간을 계산합니다.
t——이론적 멸균 시간, s를 나타냅니다.
N0—멸균 시작 시 생존 박테리아의 원래 수(t=0), 세포/mL;
Nt - 시간 t 후 남아있는 살아있는 박테리아의 수, 세포/mL;
k—세균 사멸률 상수, s-1은 미생물의 종류 및 온도와 관련이 있습니다.
배양배지에는 2×107 내열균 포자가 포함되어 있고, 121 ℃ 에서의 살균속도상수는 0.0287s-1이라고 가정한다.
멸균 실패 확률 0.001을 얻는 데 소요되는 시간은 23.9분이다. 여기서는 상온에서 121 ℃ 까지 상승 하고 121 ℃ 에서 발효 배양온도 로 하강하는 두 단계의 배양배지의 살균효과 는 고려하지 않는다.
실제로, 가열 및 온도 증가는 배양 배지의 살균에 기여하며, 특히 배양 배지를 100 ℃ 이상으로 가열할 때 이러한 효과는 더욱 분명해집니다.
가열단계에서의 배양액의 살균효과를 고려하고, 배양액의 온도를 100 ℃ 에서 121 ℃ 까지 올리는 데 15분이 소요된다면 , 보온단계에서의 살균시간은 21.1로 계산된다. 분, 단열시간이 12% 단축됩니다.
발효 탱크 의 부피가 클수록 탱크 살균을 위한 가열 시간이 길어지고, 가열 단계가 살균에 미치는 영향이 커지고 해당 단열 시간이 짧아집니다.
작은 탱크는 빠르게 가열되며 가열 시간은 무시할 수 있습니다. 현재 발효산업에서 사용되는 발효 탱크 는 비교적 큰 규모(60~100m3) 로 , 가열단계에서의 살균효과를 고려하여 영양소 파괴를 최소화해야 한다.
부피가 40m3 미만인 발효 탱크 의 경우 이 효과는 무시할 수 있습니다.
또한 냉각 단계도 어느 정도 살균에 기여하지만 요즘에는 급속 냉각 조치가 일반적으로 사용되며 이는 시간이 짧고 일반적으로 계산에 고려되지 않습니다.