[发明专利]一种制药发酵罐及发酵控制系统

权利要求书

1.一种制药发酵罐在制药用发酵培养基的灭菌中的应用，其特征在于，该制药发酵罐包括：发酵罐体；

第一加热机构，其部分设置在所述发酵罐体的外壁上且用于向所述发酵罐体的内部热传导；

压力保持与换气机构，其与所述发酵罐体连通；

第二加热机构，该第二加热机构包括第一子加热组件、第二子加热组件，所述第一子加热组件与所述发酵罐体连通，所述第二子加热组件通过所述压力保持与换气机构与所述发酵罐体连通；

冷却机构，其部分设置在所述发酵罐体的外壁上且用于使所述发酵罐体的内部降温；

控制模块，该控制模块分别与所述第一加热机构、所述压力保持与换气机构、所述第二加热机构和所述冷却机构通信连接；

所述第一加热机构的加热热源、所述第一子加热组件的加热热源、所述第二子加热组件的加热热源分别为蒸汽；

其中，所述第一加热机构包括加热夹套、第一蒸汽导入管、排水管、设置在所述第一蒸汽导入管上的第一蒸汽调节阀、设置在所述排水管上的排水调节阀，所述加热夹套分别与所述第一蒸汽导入管、所述排水管连通，所述加热夹套设置在所述发酵罐体的外壁上，所述第一蒸汽调节阀、所述排水调节阀分别与所述控制模块通信连接；

所述压力保持与换气机构包括：与所述发酵罐体的下部连通的压缩空气进气管，以及分别依次设置在所述压缩空气进气管上的压缩空气流量计、压缩空气调节阀，所述压缩空气流量计、所述压缩空气调节阀分别与所述控制模块通信连接；

所述第一子加热组件包括：与所述发酵罐体的底部连通的第二蒸汽导入管，以及分别依次设置在所述第二蒸汽导入管上的蒸汽流量计、第二蒸汽调节阀；

所述第二子加热组件包括第三蒸汽导入管、设置在所述第三蒸汽导入管上的第三蒸汽调节阀，所述第三蒸汽导入管的一端与所述第二蒸汽导入管连通，另一端与所述压缩空气进气管连通，且所述第三蒸汽导入管与所述第二蒸汽导入管的连通连接处位于所述蒸汽流量计、所述第二蒸汽调节阀之间，所述第三蒸汽导入管与所述压缩空气进气管的连通连接处位于所述压缩空气调节阀、所述发酵罐体之间；

所述蒸汽流量计、所述第二蒸汽调节阀、所述第三蒸汽调节阀分别与所述控制模块通信连接；

所述制药发酵罐包括灭菌状态，当所述制药发酵罐处于灭菌状态时，向所述发酵罐体内加入发酵培养基，并根据如下工序进行灭菌处理：

工序（ⅰ）：由公式（1）求得理论灭菌时间T，T=（1/K）×ln(M₀/M_T) 公式（1），M₀为灭菌前细菌个数；M_T为灭菌结束残留细菌个数，K为反应速度常数；反应速度常数K通过如下公式（2）求得：

K=Ae^-Ea/RTa 公式（2），A为阿伦尼乌斯常数，Ea为实验活化能常数，R为摩尔气体常数，Ta为绝对温度；

工序（ⅱ）：分别独立地控制所述第一加热机构、所述第一子加热组件、所述第二子加热组件在单位时间内的加热量，当使所述发酵罐体内部的温度升高至第一温度时，启动所述压力保持与换气机构，并使所述发酵罐体内部的压力保持在第一压力，所述第一压力为0.12-0.3MPa；

当使所述发酵罐体内部的温度升高至第二温度时，分别调低所述第一加热机构、所述第一子加热组件在单位时间内的加热量；

当使所述发酵罐体内部的温度升高至第三温度时，通过调节所述第二子加热组件在单位时间内的加热量，以使所述发酵罐体内部的温度保持在所述第三温度；

所述第三温度为灭菌温度，所述第一温度相对所述第三温度小10-30℃，所述第二温度相对所述第三温度小2-8℃；

工序（ⅲ）：当所述第三温度连续保持所述理论灭菌时间T之后，灭菌结束，通过所述冷却机构进行降温。

2.根据权利要求1所述的制药发酵罐在制药用发酵培养基的灭菌中的应用，其特征在于，工序（ⅰ）中，灭菌处理时，采用强化灭菌时间T1代替所述理论灭菌时间T进行灭菌处理以强化灭菌效果，T1为T的1.05-1.25倍；和/或，工序（ⅰ）中，当所述发酵培养基中含有多个细菌时，每个细菌均具有一个理论灭菌时间，以其中时长最长的理论灭菌时间作为对所述发酵培养基进行灭菌时实际采用的理论灭菌时间。