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上海高机100L发酵罐说明书

尊敬的用户:

首先感谢您选择了中国丽产品,我们将以优质的产品、周到的服务,竭尽全力使您满意,与此同时也请您在使用前务必仔细阅读本操作说明书。胡乱操作会导致重大事故的发生。

重要事项

1.空气稳压阀(ZK9.4)的输出压力应该调整到0.25MPa;

2.控制气稳压阀(ZKT9.3)的输出压力应该调整到0.6MPa;

3.蒸汽稳压阀(ZS9.0)的输出压力应该调整到0.25MPa;

4.在使用蒸汽之前,请先将阀门ZS9.3、ZS9.6打开;

5.在系统正常使用时,请留意ZK9.1并不定时的排出其内的积水;

6.泡沫、液位、水位电极以及白色绝缘体每3-5个批次需清洗掉表面污垢。

7.DO、pH电极的使用保养必须按要求进行,否则极易损坏。

8.所有O型圈在第一次使用前必须涂抹一层薄薄的硅脂,使用2-3个月后,必须重新涂

抹。有缺陷的O型圈不能使用。O型圈是易耗品,用户应备足。

9.所有电器装置严禁进水、受潮、受污染。

10.灭菌完毕,由于开始时搅拌轴、机械密封及顶盖的温度较高,水汽不易凝聚到机械密

封系统,高速搅拌会造成机械密封尖叫,导致降低机械密封寿命,为此要求在灭菌完后一小时内先进行低速运行(100 rpm以下),等顶盖温度降至常温时再设置到要求的速度。

11.本仪器使用的电源必须有良好的接地和足够的功率。以免发生危害。

12.任何问题,敬请按以下方法联系:

上海高机生物工程有限公司

地 址 :上海市浦东康桥东路1365弄16号

邮政编码 :201319

电 话 :021-********

传 真 :021-********

网 址 :https://www.doczj.com/doc/e25271100.html,

电子邮件 :bcn@https://www.doczj.com/doc/e25271100.html,

目录

1.系统概述 (2)

1.1 使用环境和工作条件 (2)

1.2主要技术性能指标 (2)

2.罐体系统组成与设备安装 (3)

2.1 系统原理图 (3)

2.2 罐体部分 (3)

2.3 罐盖部分 (3)

2.4 进气部分 (3)

2.5 水路部分 (4)

2.6 蒸汽部分 (4)

2.7 辅助设备 (4)

2.8 系统安装 (5)

3.发酵罐电气系统 (5)

3.1 开机关机 (5)

3.2 系统程序功能 (5)

4. 发酵准备工作与设备检查 (5)

4.1 罐体、罐盖 (38)

4.2 管阀系统 (38)

4.3 电气控制系统 (38)

4.4 辅助设备 (38)

5. 灭菌 (38)

5.1灭菌准备工作 (38)

5.2空罐灭菌 (39)

5.3实罐灭菌 (39)

5.4罐体灭菌过程注意事项 (40)

6. 发酵罐运行 (41)

7. 接种、补料、取样及放料 (41)

7.1 接种 (41)

7.2 培养基与酸、碱、消泡剂添加(补料、换液) (42)

7.3 取样 (42)

7.4 放料 (42)

8.清洁保养方法 (42)

8.1 清洗工作 (42)

8.2 试车 (43)

8.3 发酵罐待用 (43)

9. 维护 (43)

9.1 日常检查维护后 (43)

9.2 定期检查维护 (43)

10. 常见故障与排除方法 (44)

11. 进气过滤器使用注意事项 (45)

12. 电极的使用及维护 (46)

1.系统概述

1.1 使用环境和工作条件

环境温度: 5 ~35℃

冷却水压力: 0.2 ~ 0.3 MPa

冷却水温度:5~30℃(自来水)

输入空气压力: 0.5~0.7 MPa(须经干燥、预过滤)

电源电压及容量: AC 380V±10%、50Hz±2%; 5.0 KW(不含蒸汽发生器、空气压缩机的消耗功率)

警告:本仪器使用的电源必须有良好的接地和足够的功率,否则对人身和设备安全产生危险!

1.2主要技术性能指标

罐体容积:100升,工作容积:70升

温控范围:冷却水温+5 ~ 65℃,控制精度:±0.2℃,分辨率:0.1℃

灭菌温度: 100~ 130℃

搅拌转速: 50~600rpm连续平稳可调;控制精度±0.5%×最高转速

pH控制:控制范围:2 ~12,控制精度:±0.02,分辨率0.01

溶氧测量:范围:0~300%;控制精度±5%

工作罐压: 0.01~ 0.2MPa

2.罐体系统组成与设备安装

2.1 系统原理图

见附图。

2.2 罐体部分

罐体带有夹套,用于培养基预热和温度控制。

罐体中下部有几个φ25专用口,分别为DO、pH传感器、取样阀接口和一个温度传感器接口。

罐体正面装有矩形视镜,照明灯配用可观察罐内状况和培养过程。

取样阀:罐体中下部的取样阀QY1.0,与蒸汽管道连接以达到灭菌、取样的目的。

底阀:罐体底部装有底阀HV1.0,并与蒸汽管道连接以达到灭菌、放料的目的。

罐体温度电极:测量指示罐内的温度。

夹套温度电极:测量指示加热器的温度。(装于管路上)

水位电极:检测加热器水位,防止加热器缺水。(装于管路上)

DO电极:检测发酵液的溶解氧浓度。

pH电极:检测发酵液pH值。

2.3 罐盖部分

罐盖上有搅拌电机、搅拌轴、机械密封;

罐盖上多个安装口分别作为接种、补料口、消泡电极、液位电极等安装之用。

液位电极:发酵前调整液位电极的高低,发酵时选择自动补液功能便可控制液位。一旦进入发酵状态,液位电极再往下调整可能会导致染菌。

泡沫电极:发酵前调整泡沫电极的高低,发酵时选择自动消泡功能便可控制泡沫的位置。一旦进入发酵状态,泡沫电极再往下调整可能会导致染菌。

2.4 进气部分

转子流量计:发酵时指示通气流量。

进气过滤器:用于过滤空气中细菌。空气应是无油无水无杂质的。

空气减压阀:具有油、水分离与压力调节作用。如用户用的不是无油无水空压机,此前还必须安装预过滤器。

空气管路隔离阀:切断蒸汽反冲的通路。

尾气调节阀:调节罐压和尾气流量。

罐体进气阀:打开,空气可通入罐底;灭菌时打开, 蒸汽对过滤器灭菌。

过滤器压力表:与罐内压力的差值就是过滤器的阻力。

罐体压力表:代表罐内压力。

2.5 水路部分

水路电磁阀:罐体降温、夹套补水时自动打开。

水路循环泵:控制水循环,有三挡流量可调。

夹套进水隔离阀:灭菌时必须关闭,以防止夹套蒸汽进入循环泵。发酵控温时必须打开,否则冷热水不能循环。

夹套回水隔离阀:灭菌时必须关闭,以防止夹套蒸汽进入加热器。发酵控温时必须打开,否则冷热水不能循环。

夹套水、汽排放阀:夹套、加热器排水。

夹套手动进水阀:夹套手动进水用。

水气分离器:循环系统水位限制,将溢出的水排放掉。

加热器:对罐体加温,冷却时用自来水。

2.6 蒸汽部分

过滤器进蒸汽阀:对过滤器正向灭菌时用。操作此阀须小心,稍有不慎,会造成过滤器堵塞。

另外,此阀打开时必须关闭GS1.0阀,否则会损坏流量计。

夹套进蒸汽阀:对罐体进行灭菌时用。

取样阀进蒸汽阀:对取样阀灭菌时用。

取样阀出蒸汽阀:对取样阀灭菌时用,调节排放蒸汽量。

底阀进蒸汽阀:对底阀灭菌时用。

底阀出蒸汽阀:对底阀灭菌时用,排放蒸汽。

机封进蒸汽阀:对机封灭菌时用。

机封出蒸汽阀:对机封灭菌时用,调节排放蒸汽量。

过滤器排水排汽阀:排放过滤器中的冷凝水及反向灭菌时排放蒸汽。

尾气调节阀:调节罐压和尾气流量。

夹套压力表:显示夹套的压力。

2.7 辅助设备

空气压缩机—气源,通气及使罐内保持正压。

蒸汽发生器―蒸汽源,罐、阀及管道的灭菌。

2.8 系统安装:

·发酵罐应安装在通风良好、空气洁净的房间,房间内应经常消毒。

·将罐体与控制电箱放置在平整地面上,调节支撑脚确保水平与垂直度。

·连接进水、排水、空气进气管,并用卡箍固定挟紧。

·将搅拌电机、pH电极、DO电极、消泡电极、温度电极、水位电极、加热器、电磁阀的电缆接

头与控制箱上相应处相连接。

·安装好黄绿接地线,保证罐体有良好的接地。

3.发酵罐电气系统

3.1 开机关机

1)开机步骤:

检查电控箱上主控开关和内部断路器是否都在“OFF”的位置,打开电源供电开关(外部配电盘上),电控箱电源指示灯亮,打开主控电源放到“—”位置,先打开控制电源开关,登陆触摸屏,查看是否处于异常启动状态,系统状态和发酵状态应该处于停止状态。(如果是异常启动报警请查看报警和故障处理。)打开速度驱动开关和外部驱动开关。

2)关机步骤:

确认整个操作已经结束,关闭罐体监控功能开关,关闭全体系统开关,断开控制电源开关,断开速度驱动开关和外部驱动开关,把主控开关放到“O”位置,断开外部配电盘的供电电源。

3.2 系统程序功能

BIOF-6000B型高性能PLC发酵控制系统(以下简称6000B系统),是本公司在6000型基础上推出的基于西门子PLC内核的版本,其数据控制精度和工作稳定性有了很大的提高,以多年的大型生产型发酵工程和大型实验室工程为实践所积累的经验,6000B系统使用更高级的控制算法和更完善的系统保护策略,不但能更好、更有效地控制发酵参数,更从软件角度避免多种软、硬件故障的发生。

下位机控制和操作说明:

系统启动界面

主控界面

整个BIOF6000B触摸屏的控制界面主要由主控、报警、曲线、数据、校正和设置六个主要界面组成,各主要界面的切换按钮放在画面的底部用图标和文字来表示,被选中的当前界面用不同其他界面的底色突出显示,同时在主界面切换按钮上方是登录按钮、系统信息提示栏、系统时间和在线帮助按钮。

z主控界面 系统启停、发酵启停、灭菌启停和各参数控制功能的操作界面

z报警界面 系统报警信息、报警记录和报警设置等报警相关功能的操作界面

z曲线界面 系统总参数曲线和各参数曲线的操作界面

z数据界面 系统数据记录查看和导出数据的操作界面

z校正界面 系统的pH和DO传感器校正的操作界面(管理员权限)

z设置界面 系统参数设置、用户管理和出厂恢复的操作界面(管理员权限)

用户登录界面

z按下登录按钮弹出密码输入框,本系统密码权限分为操作员(默认密码100)、管理员级别(默认密码500),管理员级别可以进行系统的设置、密码管理和报警参数的设置。

z点击“输入密码”的,输入密码。

z本软件默认为管理员和操作员两个用户,不同的用户拥有不同的操作权限,通常分配给管理员更高的权限来更改部分重要的数据和使用部分关键的功能,而对于操作员,只提供正常生产所需要的常规的操作权限。

z用户输入正确密码登录后主控界面中将显示当前用户如图

z系统停止后可点击来退出,在系统退出前必须确认系统是否处在停止状态。

z在用户未登录的情况下主控界面显示当前用户如图,此时只能查看系统工况参数,不能对系统任何操作。

屏幕锁定界面

z如果需要暂时锁定操作屏幕,可在用户登录界面点击,系统进入锁屏界面,同时系统默

认设置为20分钟无任何操作将自动进入锁屏界面

z在锁屏状态下,如图想重新登录系统来进行操作,可在状态栏左侧点击,选择相应权限并输入正确密码登录将回到主控界面。

系统控制界面

z点击主控界面上方“系统”按钮,进入“系统控制界面”,控制系统一切自动控制功能只有在系统状态“启动”的情况下才起作用,所以在进行发酵或者灭菌操作前都必须先启动“系统”,在完成发酵和灭菌操作后先关闭“系统”再退出操作界面。

z系统批次将在每次启动后自动增加,同时系统运行时间自动计时本次运行时间。

发酵控制界面

z点击主控界面上方“发酵”按钮,进入“发酵控制界面”,发酵控制提供“标准启动”和“自动启动”两种启动方式,通常情况下使用“标准启动”来开启发酵批次的计时,而“自动启动”将按照原来设定好的罐温、转速、pH、DO、补料功能的设置值来启动参数控制(带有一定危险性,推荐

有经验的工程师使用)。

z点击“停止”按钮将停止发酵控制,并同时关闭罐温、转速、pH、DO、补料等子功能。

z发酵批次将在每次启动后自动增加,同时系统运行时间自动计时本次运行时间。

灭菌控制界面

z点击主控界面上方“灭菌”按钮,进入“灭菌控制界面”,灭菌控制的流程是外部手动进蒸汽的同时启动罐内的辅助搅拌,到达停转温度后自动停止搅拌,再罐温继续升高到达设定灭菌温度后开始灭菌计时,直到灭菌时间到发出持续报警提示操作者进行后续操作。

z在灭菌界面上点击“停止”按钮将停止灭菌控制,并同时关闭灭菌辅助搅拌子功能。

z灭菌批次将在每次启动后自动增加,同时灭菌计时从罐温达到设定的灭菌温度开始计时。

罐温控制界面

z在使用罐温自动控制之前,要先确认电磁阀、蠕动泵或其他有关设备的电源是否打开。

z设定好罐温设定值后,然后将“罐温控制”点击为后,系统首先分析两个安全问题,如果有一个存在,那么将先不进行罐温控制。

z第一,夹套温度,如果当前水温高于“加热高限”的话,那么系统强制关闭加热器,即使当前罐内温度比设定的温度低,加热器也不会打开,这样做是对加热器的保护,避免温度过高。如果的确需要更高的温度,可以通过改变设定的方式来完成。

z第二,下水位,为保证温控系统的正常使用,当水位电极报警时,系统会暂停对温度的控制,优先打开夹套进水阀向夹套进水,直到夹套水位足够切水位电极不报警时,温度控制程序才会继续执行。这样才能避免循环泵空转造成损坏和加热器空烧而烧坏。

z在确认这两者都没有问题后,系统根据当前温度和设定温度的差值,计算出PID的输出值,然后根据输出值的大小来执行控制。

z当罐温控制开关从打开状态转换成关闭状态时,系统自动将循环泵、加热器和夹套进水阀关闭。

PID智能控制介绍

(以温度为例)

比例参数PK值的作用:

PK值被称为比例参数,在智能控制中,首先由PK值根据设定值和实际值的偏差,来决定输出的调节值。以温度为例,比如实际温度比设定温度低0.3度或者高1度,PK值会首先判断和计算出应该加热还是冷却,执行的时间是多少,偏差小和偏差大所计算出来的执行时间当然是不一样的。

由于环境、发酵工艺等等的不同,我们不能保证PK值所设定的值是完全能够满足控制需要的,比如在温度控制中,当实际温度比设定温度低0.3度时,很有可能由于PK值设定的数值过小而导致输出的加热功率太小,在环境温度比较低的地方,这样的加热功率可能还不足以弥补罐体的热量散失。还有可能由于PK值的设定的数值过大而导致输出的加热功率太大,导致温度上升太多,同样不能达到满意的控制效果。由此,如果希望系统能够智能地调节控制输出,以弥补PK值设置的偏差,那么就有必要使用TI值。

积分参数TI值的作用:

TI值被称为积分参数,如果由于PK值的设置还不能达到控制要求,那么TI值会根据偏差的状况来自动调节,以弥补PK值的不足。

TD值的作用:

当输出功率高,调节速度快时,为了避免调节过冲,我们使用TD值来起到缓冲的效果,TD值可以使调节效果更快更稳定。

PID输出:

在经过了PID计算后,系统会得出一个参考值(OutPut),系统按照这个数值的大小,作为打开加热器或者冷水阀(以温度为例)的时间长短的依据,系统规定,当这个数值为正值时,打开加热器,为负值时,打开冷水阀,打开的时间为(输出值 / 50)* 周期时间。

需要说明的是,在设定温度和实际温度相同(接近没有偏差)时,PID计算得到的输出值并不一

定是0(或者说并不一定说明不需要加热和冷却了),因为PID的计算并不只有温度的差值来决定,在温度偏差很小的时候,往往积分参数PK值对温度控制的开关动作产生的影响更大,举例来说,在环境温度比较低的环境中,即使设定温度和实际温度已经控制到相同了,但是我们不能停止加热,因为我们还需要继续的补充热量来弥补罐体在环境中的热量散失。

系统规定,当PID输出值为正值时,系统按比例执行打开加热器加热,当PID输出值为负值时,系统按比例执行打开冷水阀冷却。

转速监控界面

z将转速的设定值设定好,然后点击“转速控制功能”使之为,系统自动进入转速的自动控制。

z设定好需要的转速后,电机就要按照PID调节规律来进行输出,一直达到所要求的转速,注意转速控制有安全控制机制,当转速反馈回路出现故障或者电机有故障时,将关闭转速控制,并发出电机故障报警来提示操作者。

z系统在电机故障重要的参数报警时已经加了自动保护限值功能,所以一定程度上减少了人为误操作带来的损失。

z如果需要通过改变转速的方式来改变DO值的话,那么请在DO监控界面先设置好“关联系数”,然

后将转速DO关联功能点击。

z在使用转速与DO关联功能后,转速根据DO值的偏差和DO设置的PID来自动控制,而不再受转速设定值的限制。

z在使用转速与DO的关联功能后,系统会通过增加转速来提高DO值,但是转速的提高受到转速上限的限制,也就是说,转速不会DO值不够而无休止地增加;同样系统会通过降低转速来降低DO 值,但是转速的降低受到转速的下限的限制,也就是说,转速不会因为DO值不够或过高而无休止地增加或降低转速,一旦接近转速的上下限时,就不再改变了。

pH监控界面

z将pH的设定值设定好,然后点击“控制”使之为,系统自动进入pH的自动控制。

z在pH的自动控制中还有个1#泵的补酸补碱问题和2#泵的补碱消泡问题。

z1号泵有个补酸、补碱的问题,也就是说不是“补酸”就是“补碱”,只能有一个选择,首先要确认这个开关选择的补酸或是补碱性是否正确,也就是说补的是酸还是碱。

z2#泵有个补碱、补消泡剂问题,也就是说不是“补碱”就是“消泡”,只能有一个选择,首先要确认这个开关选择的补碱、补消泡剂是否正确,也就是说补的是碱还是消泡剂。

DO监控界面

z由于选购的原因,本设备的DO为手动控制,自动控制功能只有在DO与转速关联时才能部分实现。z将DO的设定值及“转速DO关联系数”设定好,关联系数范围为5~50,值越大关联的效果对速度

的影响越,小然后点击”转速DO关联”使之为,最后点击“控制”使之为,系

统方能进入DO的自动控制。(此时DO与转速关联)

z在使用转速与DO关联功能后,转速根据DO值的偏差和DO设置的PID来自动控制,而不再受转速设定值的限制。

z在使用转速与DO的关联功能后,系统会通过增加转速来提高DO值,但是转速的提高受到转速上限的限制,也就是说,转速不会DO值不够而无休止地增加;同样系统会通过降低转速来降低DO 值,但是转速的降低受到转速的下限的限制,也就是说,转速不会因为DO值不够或过高而无休止地增加或降低转速,一旦接近转速的上下限时,就不再改变了。

1#泵监控界面

z1#泵补料有“补酸”和“补碱”类型的选择,在pH自动控制系统后将自动启动泵1控制,泵1根据pH的PID输出值和类型来输出。

2#泵监控界面

z2#泵补料有“补碱”和“消泡”类型的选择,在pH自动控制系统后将并且类型是“补碱”将自动启动泵2控制,泵2根据pH的PID输出值来输出,当类型选择为“消泡”时,泵2需要手动启动,在设定好消泡的输出后,泵2将根据消泡电极的状态来自动添加消泡剂,并且在发出消泡报警提示。

3#泵监控界面

z3#泵补料有手动补料、单次定时、循环定时、液位控制、高于pH高值补料、低于pH低值补料等6种补料类型,此6种功能只能单一选择。

z当3#泵补料选择为“手动控制”时,一定要设置好“手动值”,此时蠕动泵将按照设定值来补料。z3#泵还可以选择“单次定时”补料,根据“定时时间”和“手动值”进行自动补料。

z3#泵还可以选择“循环定时”补料,根据“定时时间”、“循环间隔”、“循环次数”、“手动值”进行自动补料。

z3#泵可以和液位控制关联,只要将按钮点击为“液位控制”,此时3#泵将与液位关联,泵3将自动补料直到相应液位电极放置的液位。

z当3#泵选择为“高于pH高值”时,需要先设置好“PH高值”的参数,然后点击,当料液的当前pH值高于所设定的高值时,3#泵将自动补加料液。

z当3#泵选择为“低于pH低值”时,需要先设置好“PH低值”的参数,然后点击。当料液的当前pH值低于所设定的低值时,3#泵将自动补加料液。

z3#泵的开始补料后,系统将自动累计补料时间和累计量,累计量的精确度需要依赖整定后的“最大流量值”

4#泵监控界面

z4#泵补料有手动补料、单次定时、循环定时、高于DO高值补料、低于DO低值补料等5种补料

类型,此5种功能只能单一选择。

z当4#泵补料选择为“手动控制”时,一定要设置好“手动值”,此时蠕动泵将按照设定值来补料。z4#泵还可以选择“单次定时”补料,根据“定时时间”和“手动值”进行自动补料。

z4#泵还可以选择“循环定时”补料,根据“定时时间”、“循环间隔”、“循环次数”、“手动值”进行自动补料。

z当4#泵选择为“高于DO高值”时,需要先设置好“DO高值”的参数,然后点击,当料液的当前DO值高于所设定的高值时,4#泵将自动补加料液。

z当4#泵选择为“低于DO低值”时,需要先设置好“DO低值”的参数,然后点击。当料液的当前DO值低于所设定的低值时,3#泵将自动补加料液。

z4#泵的开始补料后,系统将自动累计补料时间和累计量,累计量的精确度需要依赖整定后的“最大流量值”

报警界面

z点击“报警”主界面按钮,进入到报警的主界面,这里可显示报警相关信息。

z当系统报警时,底层的报警主界面按钮将改变底色为“红色”和并且状态信息栏将滚动显示当先的报警信息,操作者应立即查看现场的报警指示,并根据相应的报警做出处理。报警参数恢复正

常后,操作者方可点击的把报警输出消除。

z本界面可以查看系统的详细报警,某一项报警,那么相应项后面的灯会亮起。

z同时考虑到发酵操作的周期长的特性,还可以设置一项定时提醒报警功能,方便现场操作者按预定时间加料或者进行其他操作。

报警记录界面

z本界面可以查看系统的报警和系统事件记录,系统按天分批记录,可以按“前一天”、“当天”、“后一天”查看。

z在管理员的操作权限下可以对各个参数的上下限报警值来进行设定。

全体曲线界面

z点击“曲线”主界面按钮,进入到曲线的主界面,这里可显示罐温、转速、pH、DO、P3流量累计

和P4流量累计的百分比曲线,单个画面可记录最近60分钟的曲线,最长可记录30个小时。

数据记录界面

z点击“数据”主界面按钮,进入到数据记录的主界面,这里可显示罐温、转速、pH、DO、P3流量累计量和P4流量累计量,记录的保存是上电启动后每分钟记录一次,最长可连续记录180天(按7×24小时运行)。

z数据记录按天来分开记录,可点击数据记录主界面上方的“前一天”、 “当天”、 “后一天”、进行查看,查看时可拖动窗口的滚动条。

数据记录保存界面

z选择需要导出数据的具体时期,然后可点击数据记录主界面上方的“导出数据”按钮弹出数据导出操作界面,根据提示插上U盘,等待上传/下载窗口自动关闭,然后按“导出”按扭,等待约十秒钟,数据讲以*.CSV格式(保护相应日期的一天的数据)导出到U盘上。

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