发酵生产的影响因素

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发酵生产的影响因素

发酵生产中存在着诸多影响因素，而四大主要影响因素，使之困扰着发酵能否正常运作；能否发酵指标持续保持较好水平；能否达到降成本增效益的方向目标。另外还有一大辅助因素，是保证生产是否顺利运行和稳定提高的基本条件。

四大主要影响因素包括：

1.适合大生产的优质菌种；

2.匹配的设备条件；

3.符合质量标准的原材料；

4.完善的配方和严谨的工艺控制。

一大辅助影响因素包括：

蒸汽——设备和培养基灭菌

动力——压缩空气的制备

电网——搅拌的驱动

冷却水——循环水制冷

为了减少这些因素给我的生产造成的影响，需要各个部门的基础工作，扎实认真、有效配合、严格把关、共同维护，尽量减少生产波动。避免生产异常，并将损失降到最低，达到满意抗生素生产指标的高效完成。

一.生产菌种

它是理想的发酵生产水平的内因因素。菌种工作做好了，发酵生产就取得了一半的成功，这是因为，好的菌种在外因强有力的推动下，能发挥出他应有的能力和水平，使发酵生产指标达到一个较高的水平。

1.对优质菌种的要求

1）.满足大生产需求的斜面瓶数，并按时制备成孢子悬浮液。

靠压差法接入一级种子罐进行培养，达到孢子发芽、繁殖菌丝的目的，一级种子长好后移入二级种子罐，达到继续扩大菌丝的目的，之后，二级种子移入发酵罐，进行前期菌丝繁殖扩大的初级代谢，之后进入次级代谢，初级代谢与次级代谢交替进行，最后得到具有产物生成的抗生素；

2）.优质菌种必须是纯种，只有抗生素生产菌的一个菌体，不带有其它杂菌；

3）.种子生产必须旺盛，迅速，产生所需的产物时间短，在规定的时间里，菌种必须产出预期数量的产物，并保持相对稳定；

4）.在遗传上必须稳定，比较容易分离提纯；

2.做好菌种保藏工作

根据微生物的生理生化特性，人工创造适宜的条件（低温、干燥、缺氧、营养缺乏）使微生物的代谢活动处于不活泼和生长繁殖受抑制的休眠状态。（砂土保藏法、真空冷冻干燥保藏法）

菌种保藏的目的：

1）.保持菌种的存活，不退化、不死亡；

2）.保持菌种的纯粹，减少种子污染；

3）.保持菌种遗传性状稳定，保证较高的抗生素生产能力

4）.避免菌种的退化和变异，退化和变异会使抗生素产量下降，孢子形成的能力减少，以及孢子存活率的降低。会造成生产的大波动走下坡路。

3.不断的进行菌种的选育

培养基成份的改变和发酵条件的改进只能发挥菌种的潜能，要想使菌种的生产能力不断提高，最根本的还是依靠菌种本身固有的特性，这就必须不断进行菌种的培育。

菌株筛选的方向：

1）菌种的特性，符合贴近生产的需要，满足高产量低能耗、低消耗的条件；

2）菌种的特性能达到与大生产工艺很好的衔接，能推广有效果；

3）菌种的特性能达到产品质量的稳定和收率的提高，不合格的产品会使收益大打折扣。

二.设备

发酵生产是个繁杂的过程，设备条件是抗生素生产基础的保证。设备条件达不到，生产就不能顺利有序的运行，同时满足不了安全生产。因此保证设备条件要符合以下要求：

1.完成全程运转

土霉素生产是个长周期、多因素的过程，是微生物活动孢子

到产物的过程。

微生物发酵生产——是有生命的菌丝体在必备的设备条件下，在一定的通气、搅拌、罐温、罐压、适宜的环境条件下补充营养物质，经过生长繁殖，分解合成代谢及一系列生化反应得到的次级代谢产物的过程。

小罐、中罐经过各30小时左右周期各1天多的时间培养完成。

大罐156h周期，需要7天的时间完成。

因此，对设备的要求比较高，要求设备的维护保养，设备的检查和定期检修必须做到位。

设备的保证是使我们投进去的原料，变成我们需要的次级代谢产物。得到效益，设备的生产故障，会影响生产顺利进行，如果中途因为设备原因停止运行，将会给生产造成惨重损失。案例1：曾有一大罐接种后空气分布管断裂，进气不均匀，倒罐后继续培养，对生产影响大；

案例2：曾有一大罐皮带没有护网，运转到中程皮带断裂甩出，幸亏周边没有人，但换皮带停搅拌，关空气对生产也有相当影响；

案例3：一大罐罐壁有沙眼，运转到中途，料液沫过沙眼，往外跑料，随着时间的推移，对生产造成损失；

我来贵厂有一段时间了发现也存在设备上的一些问题，虽然得到了及时解决，但应吸取教训；

327电机被烧，69h倒罐

324进罐后罐温高，46h倒罐

321蛇管结垢严重，3月份放了3批低单位罐

2.不污染染菌

微生物发酵生产中如果污染了杂菌对生产的影响非常大。

1).染菌罐代谢异常，掉单位，减产量；

2).掉滤速，影响收率，甚至颗粒无收；

3)杂菌的代谢物质对产品的质量影响大；

4).杂菌污染厉害还打乱正常的生产进度，造成进度凌乱；倒种增加，染菌蔓延。

5)提前放罐，影响产量。

因此，设备需要安装合理，焊接合格，阀门配备合适，处理好死角，避免污染杂菌。

有个厂子，曾在不具备某生产能力下，进行新工艺，有过八代倒种，染菌严重，生产水平下降。有的厂罐上刷漆，外观看不到漏点，但罐里有死角，连续染了多批。有的厂为节约原料，移种管道上只安装了一道移种阀，移种管道污染，中罐染菌多。我厂刚投产时，蛇管焊接不合格，渗露，染菌厉害，生产不能正常运行，损失非常大。

3.生产运转中满足工艺控制要求

设备设施要配套、完善、配合工艺控制完成全程生产，如果小故障不断，工艺控制不到位，生产也不会达到理想水平。如：压力表不准确，流量对不上，温度计误差大，就会造成生产波动大。即便现在勉强使用生产，但因为数据不准，会影响我们对生产的准确分析。会使今天有价值的数据，却因为不准确，误导以后的生产。

4. 设备需匹配，保证输送生产中所需物料

设备上配备必要的管道阀门，是为了完成：移种、培养基打料、通氨、补料、加剂，代放等一系列操作，同时蒸汽、空气、冷却水的输送也是满足菌丝体生命活动的条件，前边说过，微生物生长是生命体生长、繁殖、代谢、合成活动的过程，不及时补充营养成分，不满足其生存的条件，部分生命体就会提前自溶，使生产水平下降。

一个企业没有备用氨水罐，氨水用完后，需要停通氨打氨水20-30分钟，造成pH忽高忽低，对菌丝体影响大，造成生产波动；

原来华药，最早的时候只有15%左右的接种量，后来为了提高发酵单位增加了接种量，同时增加了带放量，由于设备不匹配，提取时常腾不出酸化罐，造成溅逃闷罐，成本增加；

第三部分：符合质量标准的原材料

土霉素生产中需要12——15种原材料，要保证这些原材料在运输、储存、使用过程中都要复合质量标准要求，才会减少生产波动，否则，生产中的波动会造成生产水平不稳或造成生产损失。

1.主要原材料

包括：玉米浆、黄豆饼粉、碳酸钙。用量大，对生产影响大，保证质量尤为重要。

1)进货，符合质量标准，厂家稳定，换厂家先拿小样

实验，无异常在进货；

2)及时出质量检验报告，不合格及时退货；

3)换批号提前打招呼，提前试用，生产人员跟踪，确定对生产没

有影响后在大量用于生产。

玉米浆质量要求：起泡物质，PH 4.0左右沉淀体积35%以上，乳酸杆菌，要求中长菌多些，短菌尽量少，溶P 4000——6000ug/ml 干物质40——42%, 蛋白质含量48%±外观黄棕

黄豆饼粉质量要求：起泡物质，溶磷2000——2800ub/ml，干物质，42%±，蛋白质含量43%±脂肪含量≥10，曾有案例，脂肪含量低于7%，泡沫大（中罐加剂少）控制不住泡沫，PH高峰后PH 不下，造成异常，最后一个罐放下水

碳酸钙质量要求：起泡物质，存放一段时间，碱度变小再使用碱度≤0.03% PH 9——11 小罐需专用≤0.015%，因为碳酸钙碱度大时使用，泡沫大不好控制，泡沫大使溶解氧降低，尤其是种子罐要选择碱度低的，不然影响种子质量。另外，配料时，碳酸钙不能与KH2PO4同时加，降低有效磷量。因为我们做的溶磷存在水中，碳酸钙与磷酸二氢钾反应生成不溶解的磷酸钙沉淀物，做不出来，又因为沉淀物不再溶解，变成杂质，故降低了有效磷量。

2.其它原材料

其他原材料不是不主要，而是用量少或性能稳定，对生产的相对小，但在换厂家时，一定要提前取小样实验。

1）酵母粉：有机氮源磷源物质，小罐使用

细胞数≥60亿/g 主要保证细胞数，溶P 5000——7000ug/ml 蛋白质含量45—50%

如：案例：小罐菌丝有小网状后不再生长，后来发现酵母

粉细胞数没有达到质量要求，换厂家时没有试验即批量进货，给生产造成了影响。

2）消沫剂

达到质量要求的消沫剂生产中使用，加剂后，泡沫消除快，维持时间长；质量差的消沫剂加剂后维持时间短，

造成异常发酵，大罐放不出体积，需要及时换厂家。

3）淀粉

含水量≤14% 报告要真实准确，及时调整，减少生产波动，蛋白含量≤3%，淀粉乳波美度≥18 溶P≤50ub/ml

(2014年4月12日溶P高108ug/ml——83ug/ml 大罐消后，补料消后P高，170—200ug/ml 调整玉米浆加量后，消后磷恢复150ug/ml以下)

3.配制

配制人员要按要求配制各级罐的培养基。

按料单备料后，检查配制罐设备、管道、阀门，保证处于正常使用状态，先按要求加水，开搅拌，首先加入无机原料及小料，再加入有机原料，最后加玉米浆、无机磷、固剂。加够体积，联系打料；按步骤顺序加料可减少原材料相互间的反应碰撞，减少反应，保证有效成分的减少。

华药生产土霉素1958年投产，因为碳酸钙和无机磷加到一个配制罐里，2005年初大罐消后磷波动大，因为碳酸钙的质量影响，47年后反映出来，没有查出原因之前，消小料磷补入，增加蒸汽消耗，

还打乱了生产进度，影响了生产水平。查出原因好后，规避了这两种原材料的碰撞，减少了异常情况的发生，保证了生产顺利进行。

2016年3月下旬规范了配料操作，明确加料顺序，统一操作方法，也是为了减少生产波动。

四、工艺配方和工艺控制要求

工艺配方和工艺控制要求虽然是发酵生产的外因，但也十分重要，他们都是在老一辈技术人员的经心归纳、总结、完善、改进后的收获成果。使发酵菌种发挥了极大的潜能。几千单位提高到现在的最高4万3的发酵高水平。

1.工艺配方

1）满足C源，N源的协调（主要是有机物的加量）；

2）满足PH氨氮的协调（碳酸钙和硫酸铵的加量）

PH和残C的协调（通氨与补料的协调）；

3）满足种子和发酵的协调；（种子量大，培养基浓些）

4）满足发酵与补料的协调；（培养基浓，补料可稀，如果培养基浓，补料液稠，会造成菌丝体代谢慢）

5）满足培养基浓度与容积比的协调

容积比：即接完种开搅拌以后的罐内体积与发酵罐全容积的比值；

（培养基稠时，容积比可大些，容积比小，培养基可稀些，不然造成没有带放或发酵体积不好控制）

6）满足代放与放罐体积的协调；（控制首次补料周期并保证不断

补充营养物质）

7）满足消后P与发酵单位的协调；（p耗尽，进入次级代谢，消后P高，进入合成期相对晚）

8）满足初级代谢与次级代谢的协调；（蛋白质含量要控制，有机物尽量代谢完）

工艺配方选择适合本厂设备条件，原材料质量、能源配制条件的，并不断摸索节能降耗的好配方，使生产能发挥最好水平，生产质量达到合格。

2.工艺控制

1）要满足生产需要控制条件，不断摸索、总结、制定复合菌体生长、代谢、繁殖、合成的罐温、罐压、空气流量、接种量、菌龄。

2）不断完善工艺控制要求

我厂两个车间的工艺控制要求都下发到了各个班组，这是我厂生产中经过多年摸索总结出来的，适合我厂现生产需求的最佳的工艺控制条件；

另外还有工艺控制标准：

包括：中小罐、大罐消后、接后质量参数

中小罐、大罐放罐质量参数

中小罐关键点（周期）的质量参数

如：我厂两个车间都及时跟踪种子代谢情况，根据参数、液面、外观等及时采取控制措施。

两个霉菌室跟踪小罐pH高峰和下降的周期；

跟踪中罐氨氮代谢情况并加以控制，保证种子质量做的都很好。

大罐的pH控制范围，残C控制范围，制定后加强控制，严格把关，较少生产中的波动。看罐比较有经验，根据补料量，罐内液面确定带放体积。

3）认真落实工艺控制要求

为了保证生产稳定和减少异常情况的发生，各组人员一定要认真落实工艺控制要求，做好交接班工作。

消毒组：要严格按照SOP操作规程规范操作，保证培养基消后质量，保证消后体积符合工艺控制要求；保证无菌要求。

进罐前做好设备检查复核工作，避免因为设备问题耽误进度如：208因为设备故障倒不进种子，重新调整了进度，造成培养基重消。

配料组：按要求备料，检查，加料，打料，保证消后培养基参数的准确；

看罐组：认真执行各项工艺控制的要求，及时对霉菌室工艺调整内容进行落实，加强对工艺控制项目和工艺控制原料的管理，加强巡检，及时反映异常情况，争取时间尽快采取补救措施，将生产损失降到最低。加剂是个严谨的控制，操作中，需复核加剂，并做到，做我所写，写我所做，及时记录。原则是前期少加，少量多次，减少对菌体的伤害，保证溶氧条件，中后期可适量多加，后期菌体的抵抗能力

增加了，体积也大了，发酵液稠了，相对对菌体的影响降低。染菌罐可多加，定期加剂提高滤速。

霉菌组：按时按要求下发各种工艺通知单

例如：落实生产进度、下发配料料单、通氨、补料、移种、温度调整、流量调整等通知单等

异常情况处理、突发情况处理的决定通知单；

无菌样的跟踪，消后样质量的跟踪，滤速、粘度、菌丝形态的跟踪等。

如：残C有时一个班偏低，主要是消流加管路，这需要霉菌和消毒很好的衔接，提前把C控制高限，避免残C抄标。

3.工艺改进

1）定期对生产进行分析，总结、不断完善配方和工艺控制；

2）及时对低单位罐进行分析查找原因，加以控制，减少生产波动。

如：321发烧罐，蛇管水垢多，造成罐发烧，最多一批发烧八次，一个月三批低单位罐，及时除垢后，现在正常。

如：311罐，连续四批低单位罐，代放多，基础配方浓缩，需跟踪，摸索最合适的工艺控制和配方，减少异常发酵和减少低单位罐。

3）对高单位罐进行分析，好经验推广，提高整体水平。

4）不断提高种子质量，根据各罐特征，特殊控制，达到理想水平。

5）工艺变化后，出以工艺变更的书面通知，严格落实，加以追踪，及时调整。

五、辅助影响因素

水、电、汽、气十分重要，生产中不能缺少，但又随之影响而困扰

1.断水、电、汽、气前需提前通知，发酵车间，提前做好准备。

2.发酵车间要有断水、电、汽、气的应急预案，进行培训，全面掌握。以备有序操作，避免发酵异常，较少损失。

3.有条件的工厂配备应急灯，两路电。

4.保质保量供给水、电、汽、气

如：蒸汽压力保证压力4—6kg，蒸汽使用不当，杂菌趁虚而入，蒸汽本身自带菌，锅炉出问题，蒸汽管路安装不合理，造成蒸汽污染。

蒸汽分配站各路用汽应分管使用。

如：空气压力要稳定，保证不能停空气，空气压力低，溶解氧降低，对生产影响大。停空气，菌体缺氧，自溶。短时停空气，需提前通知，各罐提前降温，减缓菌体代谢速度，降低菌体需氧量如：循环水温的保证，18℃以下，夏天设备条件不配套的条件下，水温随天气温度有变化。应每天跟踪天气预报，气温高的天，提前降1—2℃，罐温高的罐跟踪发酵液和菌丝形态以及效价增长幅度的情况，

及时补些小料，减少异常。

如：断电前提前通知，工艺配合，提前降温降PH，减少异常，必要时补葡糖糖小料，以及玉米浆小料。

2016年4月15日（王工）