生物發(fā)酵系統(tǒng)與設(shè)備的URS (1)

1、 隨著我國(guó)生物醫(yī)藥技術(shù)的蓬勃發(fā)展，生物發(fā)酵系統(tǒng)（也稱為生物培養(yǎng)）項(xiàng)目越來越多，無論是工業(yè)化大發(fā)酵，如抗生素原料藥的發(fā)酵、氨基酸和有機(jī)酸（檸檬酸，乳酸）的發(fā)酵、酶制劑、酵母或淀粉糖的發(fā)酵，還是各種生物疫苗、動(dòng)植物細(xì)胞的發(fā)酵等。品種眾多，生產(chǎn)規(guī)模大小也不一，大到幾百立方米容積，小到幾千升容積的發(fā)酵罐，在項(xiàng)目的實(shí)施過程中都要系統(tǒng)或設(shè)備的需求標(biāo)準(zhǔn)的建立。對(duì)URS而言，生物發(fā)酵系統(tǒng)設(shè)備的URS編寫就越顯其重要性。 因此，如何切合生產(chǎn)實(shí)際、結(jié)合發(fā)酵的品種和培養(yǎng)工藝的要求，編寫出既合理又實(shí)用的URS是生物發(fā)酵系統(tǒng)項(xiàng)目能夠順利實(shí)施的第一步，這也是生物發(fā)酵項(xiàng)目的招投標(biāo)、設(shè)備制造、工程系統(tǒng)安裝調(diào)試的基本依據(jù)條件。

2、 1 生物發(fā)酵系統(tǒng)設(shè)備URS的范圍 生物發(fā)酵系統(tǒng)設(shè)備的URS文件可以分兩個(gè)部分，即生物發(fā)酵主系統(tǒng)設(shè)備和與之配套的輔助系統(tǒng)設(shè)備（亦稱發(fā)酵支持系統(tǒng)）組成。其中，生物發(fā)酵主系統(tǒng)由菌種保存、解凍復(fù)活、移種、生物培養(yǎng)器（發(fā)酵罐）及其支持控制系統(tǒng)、培養(yǎng)基的配制與滅菌以及輸送系統(tǒng)組成；生物發(fā)酵的輔助系統(tǒng)是由與之相關(guān)聯(lián)的工藝用水系統(tǒng)（純化用水及注射用水）、無菌壓縮氣體系統(tǒng)（空氣，氮?dú)?，CO2氣體等）、固液分離系統(tǒng)（如離心分離、膜過濾、板框過濾等）、發(fā)酵液的收集系統(tǒng)、發(fā)酵液的貯存與冷藏等組成。2生物發(fā)酵主系統(tǒng)設(shè)備URS的編制依據(jù)2.1發(fā)酵流程 生物發(fā)酵的過程是一組涉及多相、多組分、非線性的生物化學(xué)反應(yīng)，也是一組

3、群體性的生物生長(zhǎng)過程，是人們把預(yù)先選定的微生物或動(dòng)植物細(xì)胞在一組密閉的系統(tǒng)中按其生長(zhǎng)規(guī)律與生長(zhǎng)發(fā)育條件的代謝過程，常見的流程見圖1 。2.2 GMP對(duì)生物發(fā)酵設(shè)備的要求 結(jié)合GMP對(duì)設(shè)備的要求以及生物發(fā)酵本身的特點(diǎn),在編制生物發(fā)酵系統(tǒng)設(shè)備URS文件時(shí)應(yīng)具備下列幾個(gè)條件： (1)設(shè)備(發(fā)酵罐)的材質(zhì)要求。與培養(yǎng)基(包括補(bǔ)料物質(zhì)) 、發(fā)酵液(微生物、細(xì)菌、疫苗、細(xì)胞等)相接觸的材質(zhì)必須是無毒性、耐腐蝕、不吸收上述物質(zhì)、不與上述物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的材料制成。經(jīng)常選用的材料是316L、304L、304、316； (2)生物發(fā)酵罐因整個(gè)生物培養(yǎng)需在無菌條件下進(jìn)行,罐體要有SIP過程,所以在制作過程中應(yīng)符合

4、鋼制壓力容器(150-1998)、鋼制壓力容器焊接規(guī)程(JB/T4709-2000)、承壓設(shè)備無損檢測(cè)(JB/T4730-2005)以及壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程等標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，發(fā)酵罐的內(nèi)表面應(yīng)光滑、無死角,防止積沉物料,發(fā)酵結(jié)束后易清洗滅菌； (3)生物發(fā)酵罐的外接件應(yīng)堅(jiān)持三個(gè)方便，即安裝拆卸、清洗滅菌與操作維修方便,并能承受高壓蒸汽滅菌； (4)生物發(fā)酵罐在培養(yǎng)過程中涉及活性物質(zhì),因此須符合生物安全標(biāo)準(zhǔn),既要做到防止一切外界微生物的污染，也要能防止發(fā)酵罐內(nèi)的培養(yǎng)物質(zhì)不污染周圍環(huán)境。因而，生物發(fā)酵罐應(yīng)該是一個(gè)密封性能良好的系統(tǒng)裝置,其放空、排放罐內(nèi)氣體與液體等需經(jīng)過濾裝置除去活性物質(zhì)； (5)生

5、物發(fā)酵罐應(yīng)具備優(yōu)良的傳質(zhì)/傳熱效果、優(yōu)良的物料混合性能，以便于提供培養(yǎng)物的最佳生長(zhǎng)溫度。在進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，除了能充分混合均勻外，又要做到不能打碎動(dòng)物細(xì)胞，以保證生物發(fā)酵培養(yǎng)過程的順利進(jìn)行。2.3培養(yǎng)工藝對(duì)生物發(fā)酵系統(tǒng)的要求2.3.1培養(yǎng)基的配制、滅菌和輸送方式 生物發(fā)酵是一群生物體的生長(zhǎng)繁殖過程，而培養(yǎng)基是提供給微生物或細(xì)胞生長(zhǎng)、繁殖并按一定比例配制而成的一組營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 一個(gè)良好的合適的培養(yǎng)基配比是經(jīng)過不斷實(shí)踐、調(diào)整與改進(jìn)而篩選出來的最優(yōu)化組合，它的基本組分是由碳源、氮源、無機(jī)鹽類（微量元素）等組成。培養(yǎng)基（包括發(fā)酵過程中的補(bǔ)料物質(zhì)）的理化性質(zhì)、配制方式都應(yīng)描述清楚，作為制訂URS文件的依

6、據(jù)。 培養(yǎng)基配制后的滅菌方式是采用熱力滅菌還是過濾除菌、配料罐的大小、攪拌型式等也應(yīng)一一描述出來。此外，配比后的貯存方式以及輸送到下工序（種子罐，發(fā)酵罐）的方式是用壓縮氣體輸送、真空輸送，還是采用泵輸送，這些須在URS文件中描述。 2.3.2生物發(fā)酵過程 編制生物發(fā)酵系統(tǒng)技術(shù)文件的基礎(chǔ)是為了解生物發(fā)酵的過程。影響發(fā)酵過程的主要因素如下，其應(yīng)在URS文件中詳細(xì)注明其控制范圍和控制方式。 (1)溫度對(duì)生物發(fā)酵過程的影響。溫度是影響微生物或細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育的主要因素之一，大多數(shù)微生物或細(xì)胞的培養(yǎng)溫度都是嗜中性的，這要求對(duì)培養(yǎng)過程中發(fā)酵液的溫度加以控制。根據(jù)不同品種及不同的生長(zhǎng)階段對(duì)發(fā)酵罐內(nèi)的溫度加以控制

7、調(diào)節(jié)，從而選擇最適合的培養(yǎng)溫度，以利發(fā)酵過程的順利進(jìn)行。 (2)pH對(duì)發(fā)酵過程的影響。發(fā)酵液的pH值會(huì)直接影響微生物或細(xì)胞的生長(zhǎng)與繁殖。培養(yǎng)基的種類、微生物或細(xì)胞的代謝過程都會(huì)影響發(fā)酵液的pH值。為了保障生物發(fā)酵的正常進(jìn)行，必須隨時(shí)對(duì)發(fā)酵液中pH進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制。方式有多種，可以直接加入酸堿進(jìn)行調(diào)節(jié)，也可以選擇合適的培養(yǎng)基，或加入某些不影響發(fā)酵的緩沖劑進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，pH調(diào)節(jié)方式及pH值控制范圍的描述關(guān)系到生物發(fā)酵系統(tǒng)中pH調(diào)節(jié)裝置的配備。 (3)通氣攪拌（溶解氧）對(duì)發(fā)酵過程的影響。對(duì)培養(yǎng)液進(jìn)行通氣攪拌直接關(guān)系到氧在培養(yǎng)液中的溶解量，并影響發(fā)酵物的產(chǎn)量。對(duì)需氧發(fā)酵的品種而言，必須在有氧的條件下才

8、能正常生長(zhǎng)繁殖，為了增加培養(yǎng)液中氧的含量，須對(duì)培養(yǎng)液進(jìn)行通氣攪拌加速氧在培養(yǎng)液中的溶解和傳遞。微生物或細(xì)胞在不同的生長(zhǎng)期對(duì)氧的需求量也不同，用什么方式與如何調(diào)節(jié)含氧量均應(yīng)描述清楚。一般可以通過調(diào)節(jié)攪拌的轉(zhuǎn)速和通氣的流量，來加以控制。 (4)泡沫的產(chǎn)生對(duì)發(fā)酵的影響。由于大量空氣的通入并與培養(yǎng)液進(jìn)行氣液混合，發(fā)酵過程中的通氣加上機(jī)械攪拌，極易產(chǎn)生泡沫。大量泡沫的產(chǎn)生不僅使發(fā)酵罐的裝填系數(shù)降低，而且能使發(fā)酵液從排氣管或軸封處產(chǎn)生逃液現(xiàn)象，相應(yīng)產(chǎn)量減少，通氣效果下降，抑制了生物的生長(zhǎng)與繁殖。而這種以無菌空氣和生物代謝時(shí)產(chǎn)生的氣體為分散相，以培養(yǎng)液為連續(xù)相形成的泡沫，可以用機(jī)械方式或加入化學(xué)消泡劑辦法加

9、以消除，在編制文件時(shí)也應(yīng)注明用什么方式消除泡沫。 (5)中間補(bǔ)料對(duì)生物發(fā)酵系統(tǒng)的影響。中間補(bǔ)料指的是在發(fā)酵過程中，針對(duì)生物生長(zhǎng)的不同時(shí)期補(bǔ)充某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其可以滿足生物生長(zhǎng)繁殖的需要，提高發(fā)酵的產(chǎn)量。中間補(bǔ)料以補(bǔ)充碳源和能量物質(zhì)，如糖類(液化淀粉、麥芽糖、葡萄糖、乳糖等)、氮源（如酵母粉、蛋白胨、尿素等）及微量元素（如磷酸鹽，ZnSO4、CoCl2等），當(dāng)然中間也有補(bǔ)水或補(bǔ)全料（按培養(yǎng)基配比）。另外，中間補(bǔ)料方式有流加式或滴加式，這種方式兼用或單獨(dú)使用。 (6)培養(yǎng)物（生物）的代謝對(duì)發(fā)酵過程的影響。微生物或細(xì)胞在培養(yǎng)過程中在一系列酶的作用下，不斷地生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖與增大，培養(yǎng)液中的成分也不斷地

10、變化。如何去掌握這些因生物代謝而發(fā)生的變化？使生物發(fā)酵朝著有利于提高產(chǎn)量的方向發(fā)展，可以通過分析監(jiān)控與調(diào)節(jié)細(xì)胞的數(shù)量（含量，效價(jià)，表達(dá)率等）、pH值、糖的含量、氨基酸與氨氮的含量、磷的含量以及細(xì)胞濃度與形態(tài)來加以控制。 (7)特殊要求對(duì)生物發(fā)酵過程的影響。在生物發(fā)酵系統(tǒng)中，還有一些特殊方式常被采用，尤其是在哺乳動(dòng)物細(xì)胞的發(fā)酵培養(yǎng)過程中，常用微載體發(fā)酵的方式進(jìn)行生物培養(yǎng)，在URS文件中也必須加以描述。微載體顧名思義指的是直徑50250m，能夠適合細(xì)胞貼壁生長(zhǎng)繁殖的一種微珠，微載體發(fā)酵是常用的一種細(xì)胞培養(yǎng)方式。在生物發(fā)酵中常用的培養(yǎng)方式有二種：一種是懸浮培養(yǎng)（培養(yǎng)對(duì)象懸浮于發(fā)酵培養(yǎng)液中生長(zhǎng)繁殖）；

11、另一種是貼壁培養(yǎng)（培養(yǎng)物附著于固體表面生長(zhǎng)繁殖），如某些哺乳動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)可以利用微載體比表面積大、均勻性好、表面光滑，利于細(xì)胞貼壁附著生長(zhǎng)，采用微載體貼壁培養(yǎng)加懸浮培養(yǎng)的方式進(jìn)行發(fā)酵。由于微載體對(duì)細(xì)胞無毒害作用，與動(dòng)物細(xì)胞相容性好，更利于這種表面比較脆弱的細(xì)胞的生長(zhǎng)與繁殖。 (8)對(duì)進(jìn)行微載體發(fā)酵的項(xiàng)目在發(fā)酵罐、工藝管道、泵、配料罐等裝置都要與之相適應(yīng)。此外，還有氣升式發(fā)酵，若培養(yǎng)工藝有此要求也應(yīng)列出加以說明。2.3.3發(fā)酵液分離方式與收集 生物發(fā)酵結(jié)束后，有的品種收集發(fā)酵液的上清液，有的品種收集固形物（如菌絲體或細(xì)胞），無論收集液體或固體發(fā)酵后都要進(jìn)行固液分離。 常采用的方式有離心分離、板

12、框過濾、碟式過濾器及膜分離等幾種?？筛鶕?jù)發(fā)酵液的物理性狀，如黏度、固含量、菌絲體的形態(tài)來選擇一項(xiàng)合適的分離方式。分離后需進(jìn)行貯存，選擇合適的收集罐，把分離后的清夜或細(xì)胞收集貯藏，備下工序提取純化使用。3 生物發(fā)酵系統(tǒng)工程設(shè)備URS文件要點(diǎn)3.1發(fā)酵工藝流程和主設(shè)備的URS要點(diǎn)3.1.1工藝流程 生物發(fā)酵系統(tǒng)無論項(xiàng)目大小，其工藝流程均要描述清楚，是采用單級(jí)（單罐），還是采用多級(jí)（二級(jí)、三級(jí)發(fā)酵）。一般視發(fā)酵品種，生產(chǎn)規(guī)模大小而定。單級(jí)（單罐）常用在小規(guī)模的項(xiàng)目，多級(jí)發(fā)酵指的是常被采用的三級(jí)發(fā)酵(見圖2所示）。發(fā)酵工藝流程確定后再對(duì)主體設(shè)備（發(fā)酵罐）進(jìn)行技術(shù)要求的描述。3.1.2.發(fā)酵罐（生物培養(yǎng)

13、器）的構(gòu)成及技術(shù)要求首先根據(jù)項(xiàng)目的生產(chǎn)規(guī)模列出發(fā)酵系統(tǒng)所需用的發(fā)酵罐的規(guī)格大小及數(shù)量。3.1.2.1可用下列表格形式明確標(biāo)示出來：名稱物料工作容積全容積臺(tái)數(shù)說明一級(jí)種子培養(yǎng)罐二級(jí)種子培養(yǎng)罐三級(jí)生產(chǎn)發(fā)酵罐配料罐收獲罐3.1.2.2發(fā)酵罐（種子罐與生產(chǎn)罐）本體 發(fā)酵罐又被稱為生物反應(yīng)器，或生物培養(yǎng)罐。先定罐體的規(guī)格大小，如有效工作容積、全容積、最小工作容積、徑高比例（常用2：13：1）、工作環(huán)境(如溫度、濕度、電源配置)、罐內(nèi)工作狀況、工作溫度（常用35 37 ）、滅菌溫度(121 ，30分鐘)、最高設(shè)計(jì)溫度(135 )、設(shè)計(jì)壓力(0.30 0.40MPa)、材質(zhì)(本體316L、夾套及外保溫層30

14、4）等。加工制造規(guī)范為中國(guó)壓力容器規(guī)范。此外，還有與發(fā)酵罐相關(guān)聯(lián)的工藝管接口種類與方位。 (1)發(fā)酵罐上封頭工藝管接口。常有人/手孔、攪拌器口、壓力表口、燈視鏡、CIP接口、排氣口、液位計(jì)探頭、壓力探頭、泡沫劑加入口、進(jìn)料/補(bǔ)料口以及滅菌蒸汽口等； (2)發(fā)酵罐筒身工藝管接口。常有取樣口、檢測(cè)口（pH、DO、T、濁度等）、混合氣體加入口以及條型視鏡等； (3)筒體夾套(如整體夾套、半管夾套、蜂窩夾套）接口。常有加熱蒸汽/熱水入口、冷卻水出口、加熱蒸汽出口/冷卻水進(jìn)口； (4)發(fā)酵罐下封頭工藝管接口，攪拌機(jī)口（下攪拌用）出料口； (5)發(fā)酵罐內(nèi)附件，如擋流板（或冷卻蛇管）、空氣分布器、噴淋球；

15、(6)發(fā)酵罐的操作架臺(tái)。 3.1.2.3發(fā)酵罐的攪拌裝置 攪拌裝置在發(fā)酵罐中起重要作用，在技術(shù)文件中應(yīng)重點(diǎn)描述。具體有：攪拌軸及連軸器、軸封（雙端面機(jī)械密封）、槳葉型式（有效選擇）、攪拌功率、攪拌轉(zhuǎn)速以及調(diào)節(jié)方式等。此外還有材質(zhì)與表面處理的要求( Ra0.4m),特殊要求電拋Ra0.3m。其槳葉選擇見圖3。 假若工程項(xiàng)目為動(dòng)物細(xì)胞的話,發(fā)酵時(shí)宜選擇剪切力小的槳葉,避免打碎動(dòng)物細(xì)胞。有特殊要求的,還可以根據(jù)細(xì)胞脆弱程度試驗(yàn)設(shè)計(jì)特殊結(jié)構(gòu)槳葉的攪拌裝置,既能使發(fā)酵液充分混合均勻,又不打碎動(dòng)物細(xì)胞。槳葉的層數(shù)可以根據(jù)發(fā)酵罐的大小及發(fā)酵工藝對(duì)攪拌要求選擇單層、雙層或三層攪拌裝置的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速,宜選用變頻器進(jìn)

16、行變頻調(diào)速,并與控制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。3.1.3生物發(fā)酵系統(tǒng)工藝參數(shù)的檢測(cè)與控制3.1.3.1生物發(fā)酵的過程控制 在技術(shù)文件中對(duì)發(fā)酵的控制要引入生物發(fā)酵系統(tǒng)過程控制的概念，這樣可以規(guī)避因?yàn)樵O(shè)備和管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本身的缺陷，以及因?yàn)榘l(fā)酵過程中各種因素造成的失誤帶來的偏差和污染。 生物發(fā)酵的過程控制，包括下列幾個(gè)方面： (1)物料（培養(yǎng)基、發(fā)酵液）輸送轉(zhuǎn)移過程的控制； (2)發(fā)酵接種，移種過程的控制； (3)生物培養(yǎng)過程的控制； (4)取樣閥及管道的滅菌過程的控制； (5)罐體與管道CIP過程的控制； (6)罐體與管道SIP過程的控制。3.1.3.2生物發(fā)酵常見的檢測(cè)控制參數(shù) (1)溫度，如發(fā)酵罐內(nèi)培養(yǎng)液

17、的溫度()、空罐滅菌時(shí)的溫度()、排放管末端(最冷點(diǎn))的溫度()等?？刂品绞?測(cè)定、顯示與記錄； (2)pH值，發(fā)酵液pH值的測(cè)定、顯示、記錄與控制。調(diào)節(jié)方式為調(diào)節(jié)酸堿的加入量； (3)溶氧(DO)，測(cè)定、記錄與控制。溶氧與通氣流量的關(guān)聯(lián)控制，溶氧與攪拌轉(zhuǎn)速的關(guān)聯(lián)控制； (4)壓力，發(fā)酵罐內(nèi)壓力顯示、記錄與控制?？捎谜{(diào)節(jié)發(fā)酵罐的排氣量來控制罐內(nèi)壓力,隔膜式壓力表現(xiàn)場(chǎng)顯示,壓力傳感器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制； (5)攪拌轉(zhuǎn)速，由變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制； (6)氣體（空氣、氧氣、CO2等）流量的控制、顯示、調(diào)節(jié)和監(jiān)控； (7)濁度的測(cè)定，以檢測(cè)罐內(nèi)細(xì)胞濃度； (8)進(jìn)料量的調(diào)節(jié)與控制，如對(duì)培養(yǎng)基、補(bǔ)料等流量的控

18、制，可使用流量計(jì)、流量傳感器和控制系統(tǒng)； (9)消泡控制，用控制化學(xué)消沫劑的加入量進(jìn)行控制，同時(shí)攪拌裝置上的消沫槳葉也起消泡作用； (10)發(fā)酵罐內(nèi)液位控制，液位顯示與記錄； (11)自動(dòng)報(bào)警裝置。 常用參數(shù)指標(biāo)及控制范圍可參見表2。3.1.3.3生物發(fā)酵控制系統(tǒng)的組成 (1)發(fā)酵現(xiàn)場(chǎng)控制（又稱下位機(jī)） 數(shù)據(jù)顯示與控制操作為圖解式觸摸屏，有中文菜單與界面，用于數(shù)據(jù)處理。如：1)當(dāng)前數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)顯示與運(yùn)行狀態(tài)的顯示；2)發(fā)酵培養(yǎng)曲線的顯示；3)操作功能的切換，人工手動(dòng)與自動(dòng)操作的相互切換；4)T、pH、DO、轉(zhuǎn)速、液位、補(bǔ)料量等的實(shí)時(shí)記錄與控制。 (2)發(fā)酵過程的遠(yuǎn)程控制（又稱上位機(jī)） 發(fā)酵工藝參

19、數(shù)的設(shè)定、校正與修改，密碼授權(quán)，數(shù)據(jù)的貯存，批極的形成，自動(dòng)打印，越限報(bào)警，發(fā)酵歷史培養(yǎng)曲線的顯示與貯存。 對(duì)控制系統(tǒng)的要求: 性能先進(jìn)，運(yùn)行穩(wěn)定，模塊化組合設(shè)計(jì)，操作簡(jiǎn)便，維護(hù)方便。 (3)發(fā)酵控制系統(tǒng)的編程(又稱軟件包) 發(fā)酵系統(tǒng)中各工藝過程的數(shù)據(jù)顯示與記錄，遠(yuǎn)程控制接口，中央操作平臺(tái)，符合GMP要求的工藝文件管理，操作人員與管理技術(shù)人員的授權(quán)，可以追蹤的工藝參數(shù)記錄。網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)可以自動(dòng)形成符合要求的發(fā)酵生產(chǎn)批板，與其它儀器和部門的連結(jié)工作。3.1.3.4生物發(fā)酵項(xiàng)目控制的關(guān)鍵點(diǎn) (1)攪拌。攪拌轉(zhuǎn)速的控制，變頻調(diào)速，并與DO相關(guān)聯(lián)，培養(yǎng)基與生物之間的均勻混合，利用培養(yǎng)可增加產(chǎn)量； (2

20、)溫度。 三個(gè)控制關(guān)鍵點(diǎn)。1)培養(yǎng)溫度，按工藝要求進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；2)滅菌溫度121，30分鐘；3)排放管末端溫度； (3)通氣。經(jīng)過氣體分布器進(jìn)入罐體內(nèi)，流量控制直接影響發(fā)酵液中氧的傳送速率與泡沫的形成； (4)溶氧。與攪拌、通氣相關(guān)聯(lián)，檢測(cè)與控制發(fā)酵液中氧的含量； (5)pH 。以酸、堿緩沖劑的加入量調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH值； (6)補(bǔ)料 。各類補(bǔ)料品種的加入流量、方式、時(shí)間，控制生物的培養(yǎng)。 生物發(fā)酵的控制項(xiàng)目與參數(shù)視發(fā)酵品種的不同以及培養(yǎng)工藝的不同而發(fā)生變化。3.1.4發(fā)酵罐附屬部件的選擇 調(diào)節(jié)pH用的酸堿罐及其輸送泵，排氣過濾器及換熱器，消泡劑貯罐及其輸送泵，補(bǔ)料液貯罐及其輸送泵，夾套加熱用

21、的熱水罐及泵，夾套冷卻用的冷水罐及泵。3.2生物發(fā)酵罐CIP與SIP部分的URS要點(diǎn)3.2.1發(fā)酵系統(tǒng)的CIP工作站 設(shè)備的清洗驗(yàn)證也是GMP規(guī)范中不可缺少的一環(huán)，對(duì)生物發(fā)酵系統(tǒng)也不例外。在不拆開或移位的狀態(tài)下，對(duì)發(fā)酵罐及其工藝管道使用噴淋球，在一定的溫度、壓力和時(shí)間下，對(duì)發(fā)酵罐及管道系統(tǒng)的內(nèi)表面進(jìn)行噴淋清洗，達(dá)到清洗的目的。常采用設(shè)立移動(dòng)式CIP工作站（對(duì)中小型發(fā)酵罐）及固定式CIP 工作站的方式來完成。 (1)發(fā)酵罐中難清洗的部位(見圖4)。發(fā)酵罐中難清洗部位，如槳葉部位、檔板部分、空氣分布器、連軸器、上封頭、配管末端等。 (2)常用的清洗方法。一般先用7090熱水清洗，再用10 20%濃

22、度的堿液清洗，最后用純化水沖洗干凈。對(duì)于難清洗的物料或者大型發(fā)酵罐，除了在罐頂部安裝噴淋球外，還應(yīng)考慮在罐體的側(cè)面或底部安裝噴淋球清洗裝置。 (3)一個(gè)實(shí)用性的CIP工作站的組成：1)水罐（熱水）,夾套加熱或換熱器加熱；2)酸罐（清洗劑）,夾套加熱或換熱器加熱；3)堿罐（清洗劑）,夾套加熱或換熱器加熱；4)純水罐 ,夾套加熱或換熱器加熱；5)管道、泵、閥和切換板；6)電氣自控系統(tǒng)。 用于生物發(fā)酵工程上典型CIP工作站(見圖5、圖6)。依據(jù)發(fā)酵系統(tǒng)生產(chǎn)的規(guī)模、罐體大小、管道構(gòu)成等來選擇合適的CIP工作站。 3.2.2發(fā)酵系統(tǒng)SIP過程3.2.2.1常用SIP過程(見表2) 3.2.2.2常用SI

23、P控制要求 可進(jìn)行PLC人機(jī)對(duì)話界面，觸摸屏圖示，操作平臺(tái),控制參數(shù)有：T、P、時(shí)間、電導(dǎo)率、液位、流量、流速等。3.2.2.3SIP注意點(diǎn) SIP滅菌后，發(fā)酵系統(tǒng)的罐及管道在規(guī)定的有效待用時(shí)間使用,越時(shí)需重新滅菌。3.3生物發(fā)酵輔助系統(tǒng)URS的要點(diǎn)3.3.1生物發(fā)酵系統(tǒng)工程的輔助系統(tǒng)組成 生物發(fā)酵系統(tǒng)工程的輔助系統(tǒng)又稱為支持系統(tǒng)，主要方面見表3。4.3.2輔助系統(tǒng)的URS要點(diǎn) 依據(jù)生物發(fā)酵生產(chǎn)規(guī)模的大小選擇合適的上面三個(gè)輔助系統(tǒng)的材料、用量和指標(biāo)。 (1)工藝管道系統(tǒng)。包括管道、管接件、泵、閥等。按用途分類列表，說明材質(zhì)、規(guī)格大小、數(shù)量以及品牌； (2)工藝用水系統(tǒng)。計(jì)算三種工藝用水的耗用量，以確定管徑大小，且描述用水的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。尤其是純化水及蒸餾水，應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范的規(guī)定； (3)工藝用氣系統(tǒng)。在業(yè)主提供無油、無水的壓縮空氣后，可以按不同的用途配置相應(yīng)的過濾裝