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深度解析发酵设备的高效清洗技术与策略

细致清洁每一环节,是为未来安全和产品质量构筑无形防线。

发酵设备和管道的洁净可使潜在的污染危险降至最小。

如杂菌可能会利用物料罐中的残留管养物质作为其生长的营养来源而迅速繁殖。

此外设备管路中的污垢还是噬菌体藏身的场所。因此对设备管路进行清洗是发酵生产的重要必须环节。

发酵设备及管路的清洗分析,我们主要从发酵设备管道污垢来源,发酵设备选择及清洗剂的技术要求三个方面进行分析,具体如下。

发酵设备管道污垢来源

发酵物料

发酵物料培养液富含糖、蛋白质等成分,很容易结垢变脏。

如果实消培养基在罐中加热灭菌,则易生成焦糖,和变性蛋白质反应之后附在罐壁上更难以去除。

若使用的水质不当,则会发生逐渐结垢的现象。特别是蒸汽进气口,与培养液接触高温结垢。

如果先把所用水经过软化处理或者使用去离子水,可以减少因水质原因产生结垢。(成本高于清理成本,低附加值产品一般不采用。)

发酵过程中

对于通气发酵或其他有泡沫生成的过程,则泡沫会把生物细胞和变性蛋白夹带留在罐顶。

放罐后底部和罐壁会残留大量的菌体,这些菌体和产物等将成为主要的污染物。

对于好氧发酵生产过程,培养基中微生物细胞浓度高,或高黏度的真菌发酵和植物细胞培养中,往往有大量的生物细胞附于管壁上生长,因此在放罐后不可避免地会在罐内残留大量的生物细胞。

发酵管路

发酵移种管路及物料管路也会因为营养物质的积聚而导致污染。

细胞及蛋白质等残留积聚并结垢,会导致发酵培养交叉感染的可能性。

对设备和管路进行彻底清洗,是消除交叉感染隐患的根本方法。

发酵培养液等往往会泄漏到设备外部,应该及时清洗去除那些会引起污染的泄漏营养物质,保持设备外部和管路等外壁的清洁,以保证发酵生产的正常进行。

发酵设备材料选择

为了更好地完成设备及管道的清洗、消毒与蒸汽杀菌的操作任务,确保设备及管道的设计、材料及制造工艺也是其整个生产过程重要的环节之一。设备及管路所用的材料应该在清洗消毒的环境下没有明显的腐蚀。

设计时需确保设备和管道易于清洗和消毒,避免死角,确保所有接触面都可被彻底清洗和消毒。

制造过程中应严格控制质量,确保焊接和连接处的密封性,防止微生物污染。

某些塑料制品虽然也有良好的抗腐蚀和绝缘、绝热特性,但是其表面光洁度较差,清洗会困难。比如天然橡胶制品,因很难避免有微孔,故给彻底清洗带来困难,且还可能溢出橡胶的添加剂而污染产品。应尽量不用低密度聚乙烯、氯丁橡胶和PVC(聚氯乙烯)。

现代化的发酵罐及相关产品分离纯化设备、管道的材料最好选用不锈钢,尤其是耐酸不锈钢,质量优良的不锈钢可耐盐、耐酸及耐碱等。

设备材料应避免使用含锌、镉、铅等的材料。

清洗效率:快速清洗,彻底溶垢,具有强反应、分散或溶解清除能力,可以加快清洗效率。

材料兼容性:对清洗对象损伤小,对设备金属可能造成的腐蚀有抑制腐蚀的措施。

成本效益:药剂便宜易得,清洗成本低,资源消耗少。

环境安全:无毒或低毒,废气、废液与废渣可处理至符合法规要求。

清洗条件:温和,无需过高的温度、压力或机械能。

无残留:不残留不溶物,不产生新污渍,不影响后续工序和产品质量。

无副作用:不产生泡沫和异味,不影响清洗过程和现场卫生。

理想的清洗剂应当具备分散固形物、溶解或分解有机物的能力,兼具漂洗和多价鳌合作用,同时拥有一定的杀菌功效。

发酵设备需要能够出色地溶解蛋白质与脂肪的洗涤剂,碱溶液便是效果甚佳的一种。碱煮罐也是最常用的清洗方式。

硅酸钠属于优良的水溶液分散剂,对于浓稠厚实的积垢,诸如细胞残渣的分散极为有效。

磷酸三钠的应用也颇为普遍,因其具备良好的分散性与乳化性,所以具有出色的漂洗性能。

在发酵设备的清洗进程中,酸的运用较少,仅用于溶解碳酸盐积垢以及某些金属盐积垢。

清洗设备的传统方法是把设备拆卸下来之后,再采用人工或半机械的方法进行清洗。

这样做缺点是:劳动强度大,效率低,也不易保障操作工人的安全,花费在清洗与装拆的时间长,且对产品的质量也易造成影响。

现在,工业上大规模的现代化生产已普遍采用CIP 清洗系统(clean in place,即在位清洗),使清洗剂在设备中循环,清洗过程可自动化或半自动化,像现在连消系统直接配备清洗系统,微滤膜自动清洗系统,但目前还是有些特殊设备还是需用人工清洗的。

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