專利名稱：甲醇流加在線消毒方法及自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)酵領(lǐng)域，更確切地說涉及發(fā)酵過程中甲醇的流加工藝。
背景技術(shù)：
巴氏畢赤酵母表達(dá)系統(tǒng)可使用強(qiáng)效的醇氧化酶I(AOXl)啟動(dòng)子，在甲醇誘導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)外源基因的高效表達(dá)，與自然菌株和大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)等相比，具有表達(dá)量高、穩(wěn)定性好、培養(yǎng)成本低、產(chǎn)物易分離、產(chǎn)物安全性高等多方面的發(fā)酵優(yōu)勢，利用巴氏畢赤酵母表達(dá)外源蛋白、生產(chǎn)多種生物產(chǎn)品具有重大的商業(yè)價(jià)值，解決畢赤酵母發(fā)酵工藝和設(shè)備中存在的問題具有重要的意義。巴氏畢赤酵母菌甲醇誘導(dǎo)型發(fā)酵一般采用兩步法。工程菌首先在甘油為碳源的培養(yǎng)基中擴(kuò)增，此時(shí)工程菌生長迅速，醇氧化酶I(AOXl)啟動(dòng)子(PAOXI)處于抑制狀態(tài)，無外源蛋白表達(dá)，達(dá)到很高密度后，停止加甘油而換用甲醇誘導(dǎo)，啟動(dòng)醇氧化酶1 (AOXl)啟動(dòng)子 (PAOXI)，開始外源蛋白的表達(dá)。在甲醇誘導(dǎo)表達(dá)過程中，要嚴(yán)格控制甲醇流加量。流加過高，會(huì)導(dǎo)致工程菌甲醇中毒，過低又會(huì)影響產(chǎn)量，總量一般控制在培養(yǎng)基的0. 1 1%，誘導(dǎo)時(shí)間在150小時(shí)左右。因此，對(duì)甲醇流加時(shí)間點(diǎn)、流加量、流加速率的嚴(yán)格控制顯得尤為重要。甲醇CH3OH是常溫常壓下無色透明、易流動(dòng)、易揮發(fā)的可燃性氣體，有很強(qiáng)的毒性， 內(nèi)服5 8g可導(dǎo)致失明，30g可導(dǎo)致人死亡，操作現(xiàn)場允許最高含量0. 05mg/L。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，甲醇飽和蒸汽壓并不高，但隨著溫度的升高，飽和蒸汽壓急劇上升。54. 7°C時(shí)沸騰，飽和蒸汽壓1個(gè)大氣壓；達(dá)到120 130°C時(shí)，飽和蒸汽壓上升到8 9個(gè)大氣壓，對(duì)設(shè)備提出了特殊要求。甲醇的上述特性以及發(fā)酵要求在無雜菌環(huán)境下進(jìn)行，要求在線消毒、自動(dòng)流加時(shí)，必須采取特殊裝置和處理工藝。由于甲醇特有的物理特性和使用安全要求以及發(fā)酵過程對(duì)甲醇流加的特殊要求， 如何實(shí)現(xiàn)甲醇的在線消毒滅菌、如何實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的在線流加控制具有很大的難度和重大的價(jià)值。當(dāng)前，國內(nèi)受甲醇流加過程中存在的安全隱患、染菌、自動(dòng)控制難度等綜合因素影響，畢赤酵母發(fā)酵在產(chǎn)業(yè)化推廣過程中受到了很大限制，國內(nèi)尚未見到妥善解決上述問題的設(shè)施和解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的在于提供一種簡單、安全、適用、經(jīng)濟(jì)的甲醇流加在線消毒方法。本發(fā)明的第二目的在于提供實(shí)施上述方法的自動(dòng)控制系統(tǒng)。本發(fā)明的第一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的1、采用無菌壓縮空氣吹掃管道系統(tǒng)內(nèi)殘留的甲醇，使殘留甲醇進(jìn)入儲(chǔ)水罐內(nèi)回收；
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2、利用蒸汽對(duì)甲醇管道以外的所有管道進(jìn)行消毒；3、設(shè)置甲醇預(yù)過濾器、甲醇除菌過濾器對(duì)甲醇除渣、除菌；4、設(shè)置蠕動(dòng)泵、變送器、PLC控制器組成甲醇流加自動(dòng)控制部件，根據(jù)發(fā)酵要求設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，完成甲醇流加的自動(dòng)控制。本發(fā)明的第二目的是這樣實(shí)現(xiàn)的包括若干控制閥、甲醇罐、發(fā)酵罐，其特征在于還包括儲(chǔ)水罐、甲醇預(yù)過濾器、甲醇除菌過濾器、蠕動(dòng)泵、自動(dòng)控制部件，在甲醇罐與發(fā)酵罐之間順次連接控制閥F1、控制閥.F2、甲醇預(yù)過濾器、甲醇除菌過濾器、蠕動(dòng)泵、控制閥F4 ； 所述的控制閥Fl還通過控制閥F9連接儲(chǔ)水罐，所述的甲醇預(yù)過濾器還連接控制閥F3，所述的控制閥F4還連接控制閥F5和控制閥F6，控制閥F6分別連接控制閥F7、控制閥F8，所述的蠕動(dòng)泵連接自動(dòng)控制部件。所述的控制閥Fl控制甲醇的開關(guān)，控制閥F7控制蒸汽流量，控制閥F8控制無菌
空氣流量。所述的控制閥Fl、F2、、F6、F7為塑料閥，耐高溫、耐壓，其余控制閥為聚四氟隔膜閥。如上所述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了以下功能1.在線管路系統(tǒng)、設(shè)施消毒蒸汽管路消毒是發(fā)酵領(lǐng)域常用的方法，但是，針對(duì)甲醇的物理特性和人身安全，不能直接采用蒸汽對(duì)管路消毒，否則，管道設(shè)備內(nèi)所剩余料在高溫下會(huì)產(chǎn)生高壓有毒氣體噴向周圍，導(dǎo)致嚴(yán)重后果。本發(fā)明首先采用無菌壓縮空氣和儲(chǔ)水罐清理、回收管道系統(tǒng)內(nèi)剩余甲醇。在蒸汽消毒時(shí)，蒸汽通過絕熱閥與甲醇隔離；在正常工作時(shí)，也用絕熱閥將蒸汽與甲醇隔離，阻止熱量傳導(dǎo)。消毒部位主要是甲醇除菌過濾器到蠕動(dòng)泵、發(fā)酵罐之間的管路、閥門。2.甲醇除菌甲醇不適合高溫消毒，否則，設(shè)備造價(jià)高，安全隱患大，無法保證工業(yè)化大生產(chǎn)。本方案采用先對(duì)甲醇除渣過濾，然后除菌過濾。甲醇分子量小、易流動(dòng)，因而除菌效果好。3.甲醇流加自動(dòng)計(jì)量甲醇流動(dòng)性好，易溶于水，濃度可以精準(zhǔn)控制，但易燃、易爆，需嚴(yán)防明火與甲醇接觸，采用智能蠕動(dòng)泵外加變送器、PLC等控制部件可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)甲醇流加的起止時(shí)間、流加速率、流加量的控制。同時(shí)，甲醇封閉在耐壓、耐高溫的特種柔性硅膠管內(nèi)，外界的明火不會(huì)影響管內(nèi)甲醇的安全。因此，本專利巧妙地將管道清理、蒸汽消毒、防爆防漏、過濾除菌、自動(dòng)流加等過程結(jié)合在一起，處理流程清晰，針對(duì)性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)流程的整體結(jié)構(gòu)部件簡單，有效地解決了畢赤酵母發(fā)酵中甲醇自動(dòng)流加存在的各項(xiàng)問題，具有很高的使用價(jià)值。


附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，F(xiàn)1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9-控制閥，1.甲醇罐，2.儲(chǔ)水罐，3.甲醇預(yù)過濾器，4.甲醇除菌過濾器，5.蠕動(dòng)泵，6.發(fā)酵罐，7.自動(dòng)控制部件。
具體實(shí)施例方式如附圖所示，本發(fā)明包括若干控制閥、甲醇罐1、儲(chǔ)水罐2、甲醇預(yù)過濾器3、甲醇除菌過濾器4、蠕動(dòng)泵5、發(fā)酵罐6、蠕動(dòng)泵控制部件7等，在甲醇罐1與發(fā)酵罐6之間順次連接控制閥F1、控制閥F2、甲醇預(yù)過濾器3、甲醇除菌4、蠕動(dòng)泵5、控制閥F4 ；所述的控制閥Fl 還通過控制閥F9連接儲(chǔ)水罐2，所述的甲醇預(yù)過濾器3、甲醇除菌過濾器4之間設(shè)置一個(gè)支路連接控制閥F3，所述的控制閥F4還連接控制閥F5，并通過控制閥F6連接控制閥F7、控制閥F8，所述的蠕動(dòng)泵5連接自動(dòng)控制部件7。所述的控制部件包括變送器、PLC等。所述的控制閥Fl控制甲醇的開關(guān)，控制閥F7控制蒸汽的流量，控制閥F8控制無菌空氣的流量。本發(fā)明的操作工藝流程為空氣管道殘留甲醇清理一蒸汽管路消毒一甲醇除渣、 除菌一自動(dòng)流加一發(fā)酵。具體如下1.空氣管道殘留清理關(guān)閉F1、F3、F4、F7，打開F9、F2、F6，將蠕動(dòng)泵5的硅膠管從腔中取出，然后打開無菌空氣控制閥F8，利用空氣吹凈管道中殘留甲醇，進(jìn)入儲(chǔ)水罐2中吸收。2.蒸汽管路消毒關(guān)閉F1、F9、F2、F8、F4，打開F3、F6，這時(shí)蠕動(dòng)泵5的硅膠管還在腔外，然后打開控制蒸汽的控制閥F7，蒸汽從F3排出，完成甲醇除菌過濾器4到F4之間管路的蒸汽消毒；打開F5，發(fā)酵罐6通蒸汽，完成F4到發(fā)酵罐6的消毒。由于F2是塑料閥，有很好的隔熱效果， 在消毒時(shí)不會(huì)影響到甲醇管道。3.甲醇除渣、除菌關(guān)閉F9、F3、F5、F6、F7、F8，打開F2、F4，將蠕動(dòng)泵5的硅膠管置于腔中，蠕動(dòng)泵5 處于正常工作狀態(tài)，然后，打開F1。蠕動(dòng)泵5根據(jù)發(fā)酵需要啟動(dòng)，甲醇預(yù)過濾器3、甲醇除菌過濾器4開始工作，對(duì)甲醇除渣、除菌。F6、F7為塑料閥，起到了很好的隔熱效果，使蒸汽不會(huì)影響流加的甲醇正常工作。4.自動(dòng)流加蠕動(dòng)泵5、變送器、PLC控制器組成甲醇流加自動(dòng)控制部件7，根據(jù)發(fā)酵要求設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，完成甲醇流加的自動(dòng)控制。
權(quán)利要求
1.一種甲醇流加在線消毒方法，其特征在于包括以下步驟(1)采用無菌壓縮空氣吹掃管道系統(tǒng)內(nèi)殘留的甲醇，使殘留甲醇進(jìn)入儲(chǔ)水罐內(nèi)回收；(2)利用蒸汽對(duì)甲醇管道以外的所有管道進(jìn)行消毒；(3)設(shè)置甲醇預(yù)過濾器、甲醇除菌過濾器對(duì)甲醇除渣、除菌；(4)設(shè)置蠕動(dòng)泵、變送器、PLC控制器組成甲醇流加自動(dòng)控制部件，根據(jù)發(fā)酵要求設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，完成甲醇流加的自動(dòng)控制。
2.一種甲醇流加在線消毒自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括若干控制閥、甲醇罐、發(fā)酵罐，其特征在于還包括儲(chǔ)水罐O)、甲醇預(yù)過濾器(3)、甲醇除菌過濾器0)、蠕動(dòng)泵(5)、自動(dòng)控制部件 (7)，在甲醇罐(1)與發(fā)酵罐(6)之間順次連接控制閥F1、控制閥F2、甲醇預(yù)過濾器(3)、甲醇除菌過濾器(4)、蠕動(dòng)泵( 、控制閥F4 ；所述的控制閥Fl還通過控制閥F9連接儲(chǔ)水罐 O)，所述的甲醇預(yù)過濾器C3)還連接控制閥F3，所述的控制閥F4還連接控制閥F5和控制閥F6，控制閥F6分別連接控制閥F7、控制閥F8，所述的蠕動(dòng)泵(5)連接自動(dòng)控制部件(7)；所述的控制閥Fl控制甲醇的開關(guān)，控制閥F7控制蒸汽流量，控制閥F8控制無菌空氣流量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種甲醇流加在線消毒方法及自動(dòng)控制系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在安全隱患、染菌、自動(dòng)控制難等問題，通過空氣管道殘留甲醇清理、蒸汽管路消毒、甲醇除渣、除菌、自動(dòng)流加等步驟和設(shè)置相關(guān)的設(shè)備，處理流程清晰，針對(duì)性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)流程的整體結(jié)構(gòu)部件簡單，有效地解決了畢赤酵母發(fā)酵中甲醇自動(dòng)流加存在的各項(xiàng)問題，具有很高的使用價(jià)值。
文檔編號(hào)C12M1/12GK102399688SQ201110278200
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月18日
發(fā)明者吳友標(biāo) 申請(qǐng)人:淮北市三和諾生物工程有限責(zé)任公司