設(shè)備和管道清洗和殺菌的培訓(xùn)

1、設(shè)備和管道清洗和殺菌的培訓(xùn) 設(shè)備與管道的清洗和殺菌 13.1 常用清洗劑、清洗方法及設(shè)備13.2 設(shè)備及管路的滅菌 13.1 常用清洗劑、清洗方法及設(shè)備 13.1.1 生物工業(yè)常用清洗劑 工業(yè)用清洗劑絕大多數(shù)都是水溶液，生物工業(yè)及食品、制藥等行業(yè)所用溶劑水水質(zhì)要求較高。1清洗劑 理想的清洗劑應(yīng)能溶解或分解有機(jī)物，分散固型物，具漂洗和多價(jià)螯合作用，而且還有一定的殺菌作用。但是至今仍未有一種單一的洗滌劑具有上述的所有性質(zhì)，所以目前的清洗劑都是由堿或酸、外表活性劑、磷酸鹽或螯合劑等復(fù)配而成。 13.1 常用清洗劑、清洗方法及設(shè)備 1堿和酸，燒堿溶液是很好的蛋白質(zhì)和脂肪洗滌劑。硅酸鈉是良好的水溶液分散

2、劑，對(duì)積垢的分散十分有效。另外，磷酸三鈉因?yàn)橛辛己玫姆稚⑿院腿榛?，使用也較普遍。2外表活性劑，為了有效發(fā)揮洗滌劑的作用，需添加外表活性劑以減小污垢的外表張力，使污垢物更易去除。外表活性劑可分成陰離子型、陽(yáng)離子型、非離子型和兩性型等類型。表13-1列舉了一些用于清洗罐或管道的清洗劑配方。 13.1 常用清洗劑、清洗方法及設(shè)備 表13-1 典型洗滌劑溶液配方 應(yīng)用場(chǎng)合罐CIP清洗系統(tǒng)用管道清洗用應(yīng)用場(chǎng)合罐CIP清洗系統(tǒng)用管道清洗用0.1mol/L NaOH4.0硅酸鈉0.4磷酸三鈉0.2碳酸鈉1.2表面活性劑0.1硫酸鈉1.2三聚磷酸鈉1.0單位：g/L 13.1 常用清洗劑、清洗方法及設(shè)備 2

3、消毒殺菌劑 最常用的化學(xué)消毒劑是次氯酸鈉，近幾年，二氧化氯逐漸取代次氯酸鈉。雖然，次氯酸溶液對(duì)許多金屬包括不銹鋼都有腐蝕作用，但在PH = 8.010.5的溶液中，及較低的溫度下，用50200mg/L的氯濃度并盡量縮短與設(shè)備的接觸時(shí)間，可使腐蝕作用降到最小。3特殊清洗試劑 在某些場(chǎng)合，需要把與有機(jī)物外表緊密結(jié)合的蛋白質(zhì)別離洗脫出來(lái)，例如色譜別離柱樹(shù)脂的處理。這些樹(shù)脂易被燒堿等破壞。 13.1 常用清洗劑、清洗方法及設(shè)備 13.1.2 設(shè)備、管路、閥門等的清洗 傳統(tǒng)的設(shè)備清洗方法是將設(shè)備拆卸后進(jìn)行人工或半機(jī)械法清洗。這種方法勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低?，F(xiàn)代化生產(chǎn)已普遍采用CIP清洗系統(tǒng)在位清洗，使清洗過(guò)

4、程到達(dá)自動(dòng)化或半自動(dòng)化。但有些特殊設(shè)備還需用人工清洗。1管件和閥門 表13-2是典型的管件清洗操作程序。 13.1 常用清洗劑、清洗方法及設(shè)備 表13-2 管件清洗的操作程序 操作步驟清洗時(shí)間/min溫度操作步驟清洗時(shí)間/min溫度1清水漂洗510常溫4消毒劑處理1520常溫2洗滌劑洗滌1520常溫755清水漂洗510常溫3清水漂洗510常溫 13.1 常用清洗劑、清洗方法及設(shè)備 2罐的洗滌 對(duì)于小型罐，常用的方法是在罐內(nèi)放入洗滌劑浸泡。對(duì)于大型罐，通常是在罐頂以一定的速度噴灑洗滌劑，通常使用的兩類噴射洗滌設(shè)備為球形靜止噴灑器和旋轉(zhuǎn)式噴射器。球形靜止噴灑器結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，價(jià)格較低，可提供連續(xù)的外表

5、噴射，即使有一兩個(gè)噴孔被堵塞，對(duì)噴洗操作影響不大，還可自我清洗，但噴射壓力不高，噴射距離有限，所以對(duì)器壁的沖洗主要是沖洗作用而非噴射沖擊作用。 13.1 常用清洗劑、清洗方法及設(shè)備 3生物加工下游過(guò)程設(shè)備的清洗 色譜別離柱的清洗有其特殊性。通常，填充的PHLC介質(zhì)對(duì)堿較敏感，不能耐受NaOH等堿性洗滌劑，這時(shí)可用硅酸鈉代替。假設(shè)色譜系統(tǒng)使用的是軟性介質(zhì)，那么只能在低壓力和流速下進(jìn)行清洗。某些情況下如在位沖洗不能提供充足的清洗度時(shí)，應(yīng)將填充基質(zhì)卸下來(lái)再用洗滌劑浸泡洗滌。 對(duì)錯(cuò)流的微濾或超濾系統(tǒng)常使用CIP系統(tǒng)清洗。 13.1 常用清洗劑、清洗方法及設(shè)備 4輔助設(shè)備的清洗 輔助設(shè)備的清洗是比較簡(jiǎn)單

6、的，但也必須注意：1空氣過(guò)濾器和液體過(guò)濾裝置不易清洗干凈，必要時(shí)需用人工進(jìn)行清洗。2無(wú)論何種熱交換設(shè)備，假設(shè)是用于培養(yǎng)基的加熱或冷卻，換熱面上的結(jié)垢或焦化是很難防止的，也不易清洗。適當(dāng)提高介質(zhì)流速對(duì)減少此問(wèn)題非常有效。 13.1 常用清洗劑、清洗方法及設(shè)備 13.1.3 CIP清洗系統(tǒng)及設(shè)備 CIP清洗系統(tǒng)有多種形式，傳統(tǒng)上是一種一次性洗滌系統(tǒng)，即消毒劑只供使用一次即舍去。一次性使用系統(tǒng)適用于那些貯存壽命短，易變質(zhì)，不宜重復(fù)使用的消毒劑。一次性使用系統(tǒng)是較小型的固定的單元裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖13-1所示。它包括一個(gè)含有進(jìn)水孔及水平探針的罐和一臺(tái)離心泵用以驅(qū)動(dòng)潔凈的洗滌劑的循環(huán)利用，并設(shè)有一噴

7、射口以通入加熱蒸汽或添加經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量的洗滌劑。 13.1 常用清洗劑、清洗方法及設(shè)備 圖13-1 一次性使用的CTP系統(tǒng) 1過(guò)濾器；2循環(huán)泵；3噴射器；4蒸汽進(jìn)口；5排污閥；6洗滌劑貯罐 13.1 常用清洗劑、清洗方法及設(shè)備 假設(shè)生產(chǎn)設(shè)備只用于生產(chǎn)單一產(chǎn)品，洗滌劑可重復(fù)利用，不僅節(jié)省洗滌劑用量，而且減少排污對(duì)環(huán)境的污染。洗滌劑重復(fù)利用系統(tǒng)如圖13-2所示。用循環(huán)回收水配置初洗滌液，可節(jié)省用水。配料罐內(nèi)有換熱蛇管，用以加熱洗滌劑，用泵使洗滌劑循環(huán)。從貯罐中心取樣測(cè)量洗滌劑濃度以保證其正常值。需配置中和罐以備加酸中和堿性洗滌劑。 13.1 常用清洗劑、清洗方法及設(shè)備 圖13-2 洗滌劑重復(fù)利用的C

8、TP系統(tǒng)1濾器；2環(huán)泵；3鮮洗滌劑貯罐；4用洗滌劑；5水罐；6回收水貯罐 13.1 常用清洗劑、清洗方法及設(shè)備 集一次性和循環(huán)使用于一體的混合系統(tǒng)是對(duì)罐和管道的CIP系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，由預(yù)定程式實(shí)行控制，如圖13-3所示。該系統(tǒng)包含洗滌劑及水的回收罐，循環(huán)泵，過(guò)濾器等。預(yù)洗用水使用回收水，用完后可直接排放或貯留一段時(shí)間以進(jìn)行中間洗滌。洗滌劑可使用混合洗滌劑，如果需要，也可用化學(xué)洗滌劑。要確保洗滌溫度在預(yù)定的范圍內(nèi)。洗滌劑及漂洗用水循環(huán)使用一定次數(shù)，當(dāng)其所含的污臟物到達(dá)一定濃度后就不宜回收而需排放廢棄。 13.1 常用清洗劑、清洗方法及設(shè)備 圖13-3 屢次使用的CTP洗滌系統(tǒng)1過(guò)濾器；2循環(huán)泵；3

9、噴射器；4混合加熱罐；5洗滌劑罐；6回用水回收罐 13.1 常用清洗劑、清洗方法及設(shè)備 13.1.4 清潔程度確實(shí)認(rèn)1清潔程度的檢驗(yàn) 清潔程度檢驗(yàn)系統(tǒng)和方法包括設(shè)備檢驗(yàn)、操作檢驗(yàn)和成效檢驗(yàn)。 設(shè)備安裝及操作期間的檢驗(yàn)應(yīng)是相應(yīng)特定的，即處于手動(dòng)狀態(tài)。執(zhí)行清洗程序時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)，確證設(shè)備不同部位殘留的污臟物的去除、清洗程序的執(zhí)行狀況，然后分析這些地方污臟物的各種殘留成分。 13.1 常用清洗劑、清洗方法及設(shè)備 2外表清潔標(biāo)準(zhǔn) 無(wú)殘留固體污贓物或垢層；在良好光線下無(wú)可見(jiàn)污染物，且在潮濕或枯燥的狀況下，外表均沒(méi)有明顯的氣味；手摸外表，無(wú)明顯的粗糙或滑溜感；把白紙印在外表后檢查無(wú)不正常顏色；在排干水后外表無(wú)

10、殘留水跡；在波長(zhǎng)340380nm光線檢查外表無(wú)熒光物質(zhì)。 除上述檢驗(yàn)外還應(yīng)進(jìn)行一些定量的檢查，主要是檢查蛋白質(zhì)和細(xì)胞殘留物。 13.1 常用清洗劑、清洗方法及設(shè)備 蛋白質(zhì)污臟物的檢測(cè)方法：先用標(biāo)準(zhǔn)濃度蛋白質(zhì)溶液把外表潤(rùn)濕后再枯燥，置于某容器或管路中作試驗(yàn)外表。然后按工藝規(guī)程對(duì)含上述試驗(yàn)外表之容器或管路進(jìn)行洗滌操作。洗滌過(guò)程結(jié)束后取出試驗(yàn)外表并把水甩干去掉，把硝化纖維紙壓在外表上以吸收蛋白質(zhì)殘留，把消化纖維紙浸入考馬斯亮藍(lán)溶液后放入醋酸溶液中，過(guò)夜，根據(jù)藍(lán)色的深淺，確定蛋白質(zhì)殘留情況。 13.1 常用清洗劑、清洗方法及設(shè)備 致熱物質(zhì)的檢測(cè)也是必要的，傳統(tǒng)試驗(yàn)方法是動(dòng)物試驗(yàn)，通常往試驗(yàn)兔子體內(nèi)注入

11、一定量的熱原試樣并檢測(cè)其體溫的升高，再根據(jù)預(yù)先繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線查出其濃度。近年，出現(xiàn)了LALLimulus amoebocyte lysate檢驗(yàn)法，可檢出10-7低濃度的內(nèi)霉素。 最后，還必須檢查最終漂洗結(jié)果，常用方法是將一滴酚酞試劑滴在漂洗過(guò)的樣本外表，假設(shè)試劑變紅那么說(shuō)明存在NaOH殘留。 返回 13.2 設(shè)備及管路的滅菌 蒸汽加熱滅菌方法是最普遍的殺菌方法，加熱滅菌可把微生物細(xì)胞及孢子全部殺死。對(duì)于一個(gè)優(yōu)良的蒸汽滅菌系統(tǒng)，加熱時(shí)間和溫度是最重要的兩個(gè)參數(shù)，常用的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如表13-3所示。 實(shí)驗(yàn)室常用的三角瓶等玻璃儀器及小量的培養(yǎng)基殺菌常用0.1的飽和蒸汽表壓即121下滅菌15min。管

12、路的殺菌，一般用121、30min，而較小型的發(fā)酵罐約需45min，假設(shè)是大型而復(fù)雜的發(fā)酵系統(tǒng)那么需1小時(shí)。系統(tǒng)越大，其熱容量也越大，熱量傳遞到其中的每一點(diǎn)所需的時(shí)間也就越長(zhǎng)。 13.2 設(shè)備及管路的滅菌 表13-3 蒸汽殺菌溫度和時(shí)間MRC建議所需時(shí)間殺菌溫度 121 126 134 15 10 3 13.2 設(shè)備及管路的滅菌 設(shè)備用蒸汽滅菌，通常選擇0.150.2的飽和蒸汽，這樣即可較快使設(shè)備和管路到達(dá)所要求的滅菌溫度，又使操作較平安。當(dāng)然，對(duì)于大型設(shè)備和較長(zhǎng)管路，可用壓強(qiáng)稍高的蒸汽。此外，滅菌開(kāi)始時(shí)，必須注意把設(shè)備和管路中存留的空氣充分排盡，否那么造成假壓而實(shí)際滅菌溫度達(dá)不到工藝要求。

13、對(duì)于哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)，蒸汽必須由特制的純蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生，并經(jīng)不銹鋼管道輸送，因普通的鋼制蒸汽設(shè)備有鐵銹等雜質(zhì)，可能污染產(chǎn)品或成為微生物的營(yíng)養(yǎng)源。 13.2 設(shè)備及管路的滅菌 為確保蒸汽加熱滅菌高效、平安，應(yīng)確保設(shè)備的所有部件均能耐受130高溫。為減少死角，盡可能采用焊接并把焊縫打磨光滑要防止死角和縫隙。假設(shè)管路死端無(wú)可防止，要保證死端的長(zhǎng)度不大于管徑的6倍，且應(yīng)裝置一蒸汽閥以用蒸汽滅菌。盡量防止在滅菌和非滅菌的空間只裝設(shè)一個(gè)閥門，以保證平安。所有閥門均應(yīng)利于清洗、維護(hù)和殺菌，最常用的是隔膜閥。設(shè)備的各局部均可分開(kāi)滅菌，且需有單獨(dú)的蒸汽進(jìn)口閥。 13.2 設(shè)備及管路的滅菌 13.2.1 發(fā)酵罐及

14、容器的滅菌1發(fā)酵罐的滅菌 發(fā)酵罐或容器的滅菌都有一定的耐壓耐溫要求，要求能承受0.15kPa飽和蒸汽的滅菌。罐和容器在使用前必須進(jìn)行耐壓和氣密性實(shí)驗(yàn)。檢查方法是：保持溫度不變，檢查壓強(qiáng)是否恒定，可檢查罐的壓強(qiáng)是否改變來(lái)確定是否存在滲透。檢測(cè)氣壓的壓力表罐體連接管應(yīng)盡量短，同時(shí)盡可能裝置小蒸汽閥以確保滅菌徹底。 13.2 設(shè)備及管路的滅菌 2容器的排料系統(tǒng)蒸汽殺菌 罐和容器的排料口設(shè)在最低點(diǎn)，首先能徹底干凈排出料液，同時(shí)便于清洗、排污及滅菌。罐排料管蒸汽滅菌管路配置如圖13-4。罐內(nèi)通氣滅菌過(guò)程時(shí)，閥門A、C和F開(kāi)啟，閥門B、D和F關(guān)閉。此管路配置既可保證罐能正常通氣加熱殺菌又能使閥門A、B和C

15、經(jīng)受徹底的通氣殺菌，雜菌要侵入，必須經(jīng)過(guò)兩個(gè)閥座才能進(jìn)入罐中，這樣的配管有利于罐系統(tǒng)的無(wú)菌保證。 13.2 設(shè)備及管路的滅菌 圖13-4 排料管蒸汽滅菌配置圖 13.2 設(shè)備及管路的滅菌 3罐的CIP清洗系統(tǒng)蒸汽殺菌配管 自動(dòng)化清洗系統(tǒng)CIP清洗系統(tǒng)的蒸汽滅菌配管如圖13-5所示。圖13-5 CIP系統(tǒng)蒸汽滅菌管路配置 在蒸汽加熱滅菌過(guò)程中，閥門B和C翻開(kāi)，閥A關(guān)閉，故整套清洗噴灑頭裝置均可經(jīng)受徹底的蒸汽加熱滅菌過(guò)程。 13.2 設(shè)備及管路的滅菌 圖13-5 CIP系統(tǒng)蒸汽滅菌管路配 13.2 設(shè)備及管路的滅菌 13.2.2 空氣過(guò)濾器的滅菌 空氣過(guò)濾器用來(lái)過(guò)濾除去空氣中的微生物為生物生產(chǎn)過(guò)程

16、提供無(wú)菌空氣?？諝膺^(guò)濾器主要有兩大類，一種是纖維介質(zhì)或帶有微孔的金屬、塑料等，另一種為膜式，現(xiàn)在膜式過(guò)濾器的應(yīng)用越來(lái)越廣。過(guò)濾器的殺菌主要是采用飽和干蒸汽。 13.2 設(shè)備及管路的滅菌 圖13-6是過(guò)濾器連同發(fā)酵罐同時(shí)加熱滅菌的管路布置。這種配管較簡(jiǎn)單，可使過(guò)濾器和罐同時(shí)殺菌。假設(shè)將空氣過(guò)濾器的進(jìn)出氣口接頭改換，并在進(jìn)空氣管道上加裝蒸汽進(jìn)出管，在操作過(guò)程中控制此蒸汽管的進(jìn)氣壓強(qiáng)高于直接通入發(fā)酵罐的蒸汽壓強(qiáng)0.025，可使蒸汽順利通過(guò)管路和過(guò)濾介質(zhì)，徹底加熱殺菌，同時(shí)蒸汽冷凝水不會(huì)聚集于過(guò)濾器或管路中，保證殺菌平安性。其管路連接如圖13-7所示。 假設(shè)發(fā)酵過(guò)程需要更換空氣過(guò)濾器，可把殺菌管路和閥

17、門等改為圖13-8的配置。 13.2 設(shè)備及管路的滅菌 圖13-6 發(fā)酵罐空氣過(guò)濾器的加熱滅菌配置 13.2 設(shè)備及管路的滅菌 圖13-7 較理想的空氣過(guò)濾器加熱滅菌配置 13.2 設(shè)備及管路的滅菌 圖13-8 過(guò)濾器單獨(dú)滅菌的管路配置 13.2 設(shè)備及管路的滅菌 13.2.3 管路和閥門的滅菌 隔膜式閥門如圖13-9所示是使用最為廣泛的一種閥門，隔膜閥蒸汽加熱殺菌有3種方法。 蒸汽直接通過(guò)閥門，閥門與管路均充滿蒸汽，可保證殺菌徹底，這是最正確的方式。 利用隔膜閥上的取樣和排污小閥門，通入蒸汽或放出蒸汽冷凝水，使隔膜兩邊充分滅菌。 是確保閥門接管的盲端管長(zhǎng)與管徑之比不大于6倍，且必須保證管內(nèi)不積存冷凝水。這種方法容易發(fā)生滅菌不徹底。 13.2 設(shè)備及管路的滅菌 圖13-9 隔膜閥的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 13.2 設(shè)備及管路的滅菌 在殺菌過(guò)程中每個(gè)罐及其管道盡可能分開(kāi)滅菌，如圖13-10所示。滅菌時(shí)，關(guān)閉閥A和F，依次翻開(kāi)閥E、D、B和C，最后開(kāi)啟蒸汽閥，通入蒸汽滅菌。滅菌結(jié)束，先關(guān)閉閥E然后關(guān)閉閥C，閥F開(kāi)啟以免管路因蒸汽冷凝而產(chǎn)生真空后漏入污染物。此時(shí)便可翻開(kāi)