[发明专利]甲醇流加在线消毒方法及自动控制系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及发酵领域，更确切地说涉及发酵过程中甲醇的流加工艺。

背景技术

巴氏毕赤酵母表达系统可使用强效的醇氧化酶1(AOX1)启动子，在甲醇诱导下实现外源基因的高效表达，与自然菌株和大肠杆菌表达系统等相比，具有表达量高、稳定性好、培养成本低、产物易分离、产物安全性高等多方面的发酵优势，利用巴氏毕赤酵母表达外源蛋白、生产多种生物产品具有重大的商业价值，解决毕赤酵母发酵工艺和设备中存在的问题具有重要的意义。

巴氏毕赤酵母菌甲醇诱导型发酵一般采用两步法。工程菌首先在甘油为碳源的培养基中扩增，此时工程菌生长迅速，醇氧化酶1(AOX1)启动子(PAOXI)处于抑制状态，无外源蛋白表达，达到很高密度后，停止加甘油而换用甲醇诱导，启动醇氧化酶1(AOX1)启动子(PAOXI)，开始外源蛋白的表达。在甲醇诱导表达过程中，要严格控制甲醇流加量。流加过高，会导致工程菌甲醇中毒，过低又会影响产量，总量一般控制在培养基的0.1～1％，诱导时间在150小时左右。因此，对甲醇流加时间点、流加量、流加速率的严格控制显得尤为重要。

甲醇CH₃OH是常温常压下无色透明、易流动、易挥发的可燃性气体，有很强的毒性，内服5～8g可导致失明，30g可导致人死亡，操作现场允许最高含量0.05mg/L。在标准状况下，甲醇饱和蒸汽压并不高，但随着温度的升高，饱和蒸汽压急剧上升。54.7℃时沸腾，饱和蒸汽压1个大气压；达到120～130℃时，饱和蒸汽压上升到8～9个大气压，对设备提出了特殊要求。甲醇的上述特性以及发酵要求在无杂菌环境下进行，要求在线消毒、自动流加时，必须采取特殊装置和处理工艺。

由于甲醇特有的物理特性和使用安全要求以及发酵过程对甲醇流加的特殊要求，如何实现甲醇的在线消毒灭菌、如何实现精准的在线流加控制具有很大的难度和重大的价值。

当前，国内受甲醇流加过程中存在的安全隐患、染菌、自动控制难度等综合因素影响，毕赤酵母发酵在产业化推广过程中受到了很大限制，国内尚未见到妥善解决上述问题的设施和解决方案。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种简单、安全、适用、经济的甲醇流加在线消毒方法。

本发明的第二目的在于提供实施上述方法的自动控制系统。

本发明的第一目的是这样实现的：

1、采用无菌压缩空气吹扫管道系统内残留的甲醇，使残留甲醇进入储水罐内回收；

2、利用蒸汽对甲醇管道以外的所有管道进行消毒；

3、设置甲醇预过滤器、甲醇除菌过滤器对甲醇除渣、除菌；

4、设置蠕动泵、变送器、PLC控制器组成甲醇流加自动控制部件，根据发酵要求设置相应参数，完成甲醇流加的自动控制。

本发明的第二目的是这样实现的：包括若干控制阀、甲醇罐、发酵罐，其特征在于还包括储水罐、甲醇预过滤器、甲醇除菌过滤器、蠕动泵、自动控制部件，在甲醇罐与发酵罐之间顺次连接控制阀F1、控制阀.F2、甲醇预过滤器、甲醇除菌过滤器、蠕动泵、控制阀F4；所述的控制阀F1还通过控制阀F9连接储水罐，所述的甲醇预过滤器还连接控制阀F3，所述的控制阀F4还连接控制阀F5和控制阀F6，控制阀F6分别连接控制阀F7、控制阀F8，所述的蠕动泵连接自动控制部件。

所述的控制阀F1控制甲醇的开关，控制阀F7控制蒸汽流量，控制阀F8控制无菌空气流量。

所述的控制阀F1、F2、、F6、F7为塑料阀，耐高温、耐压，其余控制阀为聚四氟隔膜阀。

如上所述技术方案，本发明实现了以下功能：

1.在线管路系统、设施消毒：

蒸汽管路消毒是发酵领域常用的方法，但是，针对甲醇的物理特性和人身安全，不能直接采用蒸汽对管路消毒，否则，管道设备内所剩余料在高温下会产生高压有毒气体喷向周围，导致严重后果。本发明首先采用无菌压缩空气和储水罐清理、回收管道系统内剩余甲醇。在蒸汽消毒时，蒸汽通过绝热阀与甲醇隔离；在正常工作时，也用绝热阀将蒸汽与甲醇隔离，阻止热量传导。消毒部位主要是甲醇除菌过滤器到蠕动泵、发酵罐之间的管路、阀门。

2.甲醇除菌：

甲醇不适合高温消毒，否则，设备造价高，安全隐患大，无法保证工业化大生产。本方案采用先对甲醇除渣过滤，然后除菌过滤。甲醇分子量小、易流动，因而除菌效果好。

3.甲醇流加自动计量：