sy3000发酵罐操作使用说明修订版Word下载.docx
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3、pH电极的维护和保养
4、pH值的控制
4.4溶解氧（DO）的标定、测量与控制
1、溶氧测量的电极
1）溶氧（DO）测量的电极
2）极谱型耐高温溶氧电极的极化
2、溶氧（DO）电极测量的标定
3、溶氧（DO）的测量
4、溶氧（DO）的控制
5、溶氧关联控制的操作
4.5消泡控制
五、下位机控制器的操作
5.1键盘及符号说明
5.2下位机控制器的操作步骤
5.2.1下位机的启动
5.2.2下位控制器的设定与操作
1、下位机自动控制前的准备
2、控制周期Ts的设定
3、手动自动操作方式的切换
4、手动操作
5、自动控制方式的操作
5.3推荐的PID参数的最优值
六、上位机的操作使用方法说明
6.1上位机软件的安装及IP地址设置
6.2工艺流程操作面板（ProcessDisplayPanel）的操作步骤
1、打开上位机软件SY-3000E
2、上位机的操作步骤
●输入此次实验的批号和文件名
●进入相应控制和显示操作
6.3仪表校准（Calibration）操作
6.4控制回路（ControlloopDisplayandSet）的设定与操作
6.5变量显示（Display）的操作
6.6动态趋势（X-YTrendGraphs）的操作
6.7报警显示（Alarms）操作
6.8关联控制（CascadeControl）操作
6.9以电机转速控制的操作过程为例进行说明
6.10界面的结构图
七、发酵罐系统的维护、清洗和保养
7.1发酵罐系统的日常检查维护和定期检查维护
7.2发酵罐罐体的清洗、维护和保养
7.3搅拌系统的维护
7.4灭菌空气系统的维护和保养
7.5蒸汽系统的维护和保养
7.6溶氧电极的维护
7.7电磁阀的维护
7.8其它维护
八、常见故障与排除方法
九、人员培训
附录：
5、10L玻璃罐管路图及灭菌操作简要说明
0、SY-3000发酵罐灭菌与发酵的简要操作步骤
SY-3000发酵罐系统包括SY-3×
×
系列的搅拌式发酵罐。
SY-3030发酵罐系统灭菌与发酵的简要操作步骤如下:
1.SY-3000发酵罐系统的蒸汽、空气、水和排水管路按图2-1所示安装；
2.进行pH电极的标定；
3.按3.1灭菌过程的操作步骤打开灭菌的阀和管路,进行升温灭菌;
4.打开下位机控制箱的电源，显示升温灭菌过程的变量变化；
5.灭菌升温至1200C，作为溶氧电极的零点标定值标定；
6.灭菌过程结束，将阀和管路切换为发酵状态，开始降温冷却；
7.待温度降到50-600C，可将温度控制回路切换为自动，并将温度控制回路的设定值设为发酵温度；
8.待温度降到发酵温度并稳定后，转速控制回路切换为自动，并将转速控制回路的设定值设为600转/分，作为溶氧电极的100%满度标定值，按溶氧电极的《标定》按纽，完成整个溶氧电极的标定；
9.接种并通过下位机控制面板，按《发酵开始》按纽，开始发酵，并与上位机通讯；
10.设置和调整好各个参数值，开始正常发酵。
一、
SY-3000发酵罐基本配置
1.1SY-3000发酵罐系统的特点
SY3000发酵罐系列编号如下表：
SY-3000发酵罐系列统一编号表
序号
发酵罐容积
材质
型号
备注
1
5L（全玻璃）
全玻璃
SY3005QB
在位灭菌
2
5L（常规）
玻璃＋不锈钢316L（常规）
SY3005B
3
5L
全不锈钢316L
SY3005
4
10L（玻璃）
玻璃＋不锈钢316L
SY3010B
5
10L（常规）
316L全不锈钢（常规）
SY3010
6
15L
316L不锈钢
SY3015
7
20L
SY3020
8
30L
SY3030
9
50L
SY3050
10
100L
SY3100
11
150L
SY3150
12
200L
SY3200
13
300L
SY3300
14
500L
SY3500
15
1000L（1T）
SY3001T
16
2000L（2T）
SY3002T
17
5000L（5T）
SY3005T
18
10T
SY3010T
SY3×
B符号表示说明：
1、SY3－表示发酵罐；
2、×
－表示发酵罐的容积大小：
例如：
5升为SY3005、10升为SY3010、15升为SY3015、100升为SY3100，以此类推；
3、后缀B,QB等表示材质：
无后缀－全不锈钢，
后缀B－玻璃＋不锈钢316L，
后缀QB－全玻璃。
●罐体：
采用优质316L不锈钢板氩弧焊加工，加工精细、结构紧凑，内外抛光精度达到镜面效果。
●搅拌轴：
采用进口专用316L轴材料，电脑数控加工中心加工，尺寸精度高、外观好、不易变形。
●机械密封：
采用优质进口发酵专用优质机械密封，可靠性和耐用性更强。
●专用放料底阀：
用316L不锈钢加工，仿国外进口设计，结构简单、操作方便，可微量取样、可反复彻底灭菌。
●控温系统：
采用优质水泵和电磁阀，PID控制可精确控制罐温在±
0.2℃以内，省电30%以上，夹套内中采用新型导流结构，避免流体短路造成冷热不均。
●通气系统：
全部使用不锈钢管道配合卡套式接头，密封性好不易泄漏，滤芯采用0.02μ滤芯可靠性高、经久耐用。
●不锈钢罐系列产品：
采用全不锈钢框架结构，使整个罐体耐用、造型也十分美观。
●玻璃罐系列产品：
在位式灭菌，全自动灭菌、罐体自产蒸汽、无需灭菌锅，可以避免搬上搬下的麻烦，避免操作事故。
●30L以上提供压力容器证书：
整套发酵设备严格按照国家对压力容器的要求设计和委托专业厂家加工，所以可按客户要求提供压力容器证书。
1.2基发酵罐系统的本配置
1、优质不锈钢、夹套式加热、带搅拌的釜式发酵罐一套；
采用优质316L不锈钢板氩弧焊加工，加工精细，内外抛光精度达到镜面效果，夹套内中采用新型导流结构，避免流体短路造成冷热不均。
2、阀、管路和支架一套；
全部使用不锈钢管道配合卡套式接头，密封性好不易泄漏，滤芯采用美国进口0.02μ滤芯可靠性高、经久耐用，并采用全不锈钢框架结构，使整个罐体耐用、造型也十分美观。
3、电加热器一套；
4、下位机控制箱一套；
包括基于工业以太网的嵌入式智能控制器；
工业以太网和485、232等通讯接口；
10个A/D输入口；
4个D/A输出口；
11个开关量输入输出口；
搅拌转速调速板；
4个蠕动泵；
功率输出控制板；
2个温度、2个液位、pH、和溶氧（DO）等电极和隔离式信号变送器。
5、下位机控制软件一套；
6、传感器；
包括2个温度pt100铂电阻、2个液位电极、pH电极、和溶氧（DO）电极等，并有转子流量计、夹套式加热和冷水回流液位控制器。
7、加酸、加碱、补料和加消泡剂料瓶四个；
8、上位PC机监控软件SY-3000E一套。
1.3SY-3000发酵罐配套设备要求
1、发酵罐配套设备
发酵罐型号
蒸汽发生器
无油空气压缩机
功率
3KW
气量
0.02米³
/分
压力
3～4公斤/厘米²
4～7公斤/厘米²
10L、15L
SY3010、SY3015
6KW
9KW
9KW－12KW
12KW
18KW
2、水压>
1公斤/厘米²
3、占地面积
约3－10米²
发酵罐离壁>
0.5米
4、电源
AC220V，2.5千瓦（不包括空压机、蒸汽发生器）
5、用户自配置上位机电脑一台
上位机电脑，256M以上。
二、
系统的安装及连接
图2-1发酵罐外接管道连接与安装
SY3000发酵罐系统需放置于一坚固的操作台上，操作台的高度为550～600（毫米）,SY3015发酵罐系统尺寸〈长×
宽×
高〉为1100*800*1600（毫米），安装时整机离墙的距离不得小于1米。
电源采用220伏,50赫兹交流电,10安培，连接方式为三眼插座。
必需严格按规定接地。
发酵罐外接管道连接与安装如图2-1所示。
管径:
进气管为1/2寸，与罐连接的管径为12×
1.5（毫米）
管材:
不锈钢或无缝钢管
蒸汽用量：
15公斤/时（最大）
阀门材料:
不锈钢或铜质
蒸汽压力:
主管道≤3bar，进罐压力1.5～2.Obar
若有许多发酵罐同时共用一根主蒸汽管，那么主管道应增大管径。
在与发酵罐连接的蒸汽管道之前均需保留一根蒸汽冷凝水排放管，以排放蒸汽冷凝水。
安全阀通常选择1.5～2.Obar，用户可根据需要自定，必须注意的是安全阀上的排气管管径不得小子减压阀之后的管径。
此管应直接接至敞开的阴井内。
水质:
自来水或深井水
管材：
供水管径为1/2寸，罐上连接管径为1O*1.5（毫米）
水压：
主管为3bar以上，进罐时减压至1.5～2bar
耗水量:
最大10升/分，主要用于消毒后的冷却
空气在进入基本单元之前必须经过预处理，以除去空气中的油、札颗粒等杂物。
管径：
进气主管为1/2寸，进罐为10×
空气压力：
不得低于3bar
空气用量：
210升/分
不锈钢
废水及废气的连接一般采用镀铮管即可，若采用塑料管，则首先应考虑其耐热性，因为排出的废水、废气有时温度可达95℃左右。
管径应选大一些，尽量使废水和废气排出畅通。
2.6SY-3000发酵罐系统的操作步骤:
1、SY-3000发酵罐系统的蒸汽、空气、水和排水管路按图2-1所示安装；
2、进行pH电极的标定；
3、按3.1灭菌过程的操作步骤打开灭菌的阀和管路,进行升温灭菌;
4、打开下位机控制箱的电源，显示升温灭菌过程的变量变化；
5、灭菌升温至1200C，作为溶氧电极的零点标定值标定；
6、灭菌过程结束，将阀和管路切换为发酵状态，开始降温冷却；
7、待温度降到50-600C，可将温度控制回路切换为自动，并将温度控制回路的设定值设为发酵温度；
8、待温度降到发酵温度并稳定后，转速控制回路切换为自动，并将转速控制回路的设定值设为600转/分，作为溶氧电极的100%满度标定值，按溶氧电极的《标定》按纽，完成整个溶氧电极的标定；
9、接种并通过下位机控制面板，按《发酵开始》按纽，开始发酵，并与上位机通讯；
10、设置和调整好各个参数值，开始正常发酵。
3.1发酵罐相关管路与阀门（如下图所示）
设备
进冷水（绿色）和
进气阀（黄色）
排水、排气阀（黑色）
蒸汽阀（红色）
101
空气流量计
201
进水电磁阀（绿色）
301
加热器循环水液位溢流排水球阀
401
进过滤器蒸汽球阀
102
循环水泵
202
循环水电磁阀（绿色）
302
夹套排水球阀
402
夹套灭菌蒸汽球阀
103
加热器
203
进水球阀（绿色）
303
空气过滤器排水、放空球阀
403
取样灭菌蒸汽球阀
104
空气过滤器
204
循环水球阀（绿色）
304
发酵罐内放空球阀
105
冷凝器
205
冷凝器进水球阀（绿色）
106
取样、出料阀
206
空气隔膜阀
107
发酵罐压力表
207
空气过滤器进气球阀（黄色）
108
安全阀
208
清洗发酵罐冷水球阀
109
夹套压力表
209
空气减压阀
110
空气过滤器压力表
1、进冷水阀5个（201、202、203、204、205），手柄为绿色。
201－进水电磁阀
202－循环水电磁阀
203－进水球阀
204－循环水球阀
205－冷凝器进水球阀
2、进空气阀4个，
206－隔膜阀
207－空气过滤器进气球阀（手柄为黄色）
208－清洗发酵罐冷水阀球阀
209－空气减压阀
3、排水、放空阀4个（301、302、303、304）手柄均为黑色；
301－加热器循环水液位溢流排水针形阀
302－夹套水排水球阀
303－过滤器排水针形阀
304－发酵罐内放空球阀
4、蒸汽阀3个（401、402、403），手柄为红色；
401－进过滤器蒸汽球阀
402－进夹套蒸汽阀
403－底部取样灭菌蒸汽球阀
5、出料取样阀（106）、安全阀（108）
106－出料与取样阀
108－安全阀
本系统采用就地蒸汽灭菌，所需蒸汽压力应在0.2Mpa~0.3Mpa。
蒸汽用量为8～10公升/时。
系统的灭菌包括发酵罐培养基的灭菌，空气过滤器及空气管道的灭菌和取样阀的灭菌。
为保证培养基的浓度，一般采用夹套间接蒸汽灭菌。
灭菌操作过程大致如下
打开下位机的电源开关和上位机的SY3000E控制软件，就可显示有关的过程变量，供操作使用；
发酵罐进行蒸汽灭菌前的准备工作
●发酵罐在进行蒸汽灭菌之前，要把供水管路及空气管路所有阀门关闭，即进水阀（203、204和205）及进气阀（206、207、208、和209），手柄为绿色的阀全部关闭；
●把排水阀（106、301）和发酵罐内放空阀304打开。
●应注意：
Ø
加热器循环水液位溢流排水阀301应始终常开,只有在发酵罐试压时才打开；
打开发酵罐放空阀304，但应开得小一点；
即逐个打开手柄为红色的3个蒸汽阀（401、402、403）其步骤如下：
发酵罐蒸汽灭菌主要是通过夹套蒸汽灭菌
（1）再把夹套排水阀（302）打开。
（2）首先打开进夹套蒸汽阀（402）；
注意一定要慢慢打开，听一听，摸一摸是否蒸汽进来，
（3）开始升温，
●此时发酵罐的转速可在200rpm，使发酵液受热均匀。
当温度升到95℃以上时，即可停止搅拌。
●将控制箱键盘按到灭菌显示，加温到120℃时自动计时，罐内压力到0.11～0.14Mpa；
●温度高了可以将蒸汽阀门关小和通过发酵罐放气阀（304）放掉一点蒸汽；
●控制稳定时，发酵罐放气阀（304）必须关到能看到有气出来就可以了；
（4）控制灭菌温度和时间
●培养基高温120℃灭菌。
一般温度在120℃－124℃之间波动。
●根据灭菌要求和培养基的性质确定灭菌时间，一般为30分钟。
在此时间内应保证温度不低于120℃。
如果控制不好，温度低于118℃时，则需加温至120℃重新计时。
当发酵罐蒸汽灭菌温度达到120℃时开始灭菌计，空气过滤器和空气分布器灭菌。
（1）当发酵罐蒸汽灭菌温度达到120℃后，打开进空气过滤器蒸汽阀（401）；
（2）同时慢慢打开过滤器排水阀（303），看到过滤器蒸汽出来为止；
（3）关过滤器排水阀（303），打开隔膜阀（206）。
蒸汽通过过滤器和隔膜阀（206）进入发酵罐内，对空气过滤器、空气管路和发酵罐内空气分布器进行蒸汽灭菌，灭菌时间控制在10～15分钟；
（4）应注意隔膜阀（206）要开得小一点，以免蒸汽进入太多而影响培养基的浓度。
（1）当灭菌温度达到120℃时，将取样出料阀（106）及灭菌蒸汽阀（403）稍开，看到取样出料阀（106）有蒸汽出来即可，保证该管路灭菌，但亦不要开得很大，以免蒸汽进入太多而影响室内环境。
（2）与此同时，在发酵罐的盖上接种口，同样需要放汽，使其达到灭菌要求。
当灭菌时间到后，结束灭菌，其操作步骤如下：
1）将空气压缩机电源打开，压力设置到7Kg，
2）关闭各路蒸汽阀门401、402和403
3）关闭各放空阀（夹套放空阀302、空气过滤器排水放空阀303和发酵罐内放空阀304）。
并用发酵罐内放空阀（304）控制压力，不能低于0.05Mpa。
4）关闭空气管路中的隔膜阀（206）以及关闭接种口螺帽；
5）打开空气过滤器进气阀（207）、进空气流量计的针形阀（208）、空气减压阀（209）和空气过滤器的排水放空阀（303）（应注意，在开排水放空阀（303）时，应开得小一点），把空气过滤器吹干。
待空气过滤器吹干后，再关闭空气过滤器的排水放空阀（303）。
6）此时再打开空气管路中的隔膜阀（206）和发酵罐内放空阀304，调节罐压到0.05Mpa左右。
7）此时灭菌结束，打开冷凝器进水阀（205）和进水阀（203）、（204），
8）将温度切换到自动，人工设置温度所需的设定值，程序就自动关闭循环水电磁阀（202），打开循环水泵（102）和进水电磁阀（201）进行发酵罐降温。
9）此时必须注意罐压的变化，罐压绝对不能低于0.05Mpa，当罐压低于0.05Mpa时，立即将空气管路打开，保证发酵罐的罐压在0.05Mpa左右。
10）自动降温和发酵温度自动控制：
11）将控制箱面板上显示状态切换到温度控制栏；
然后设定要求的发酵温度；
再按自动挡，就由手动快速降温切换为自动降温控制，直到温度降至设定的发酵温度，就进入发酵温度自动控制状态。
12）当培养液达到恒温发酵温度时，灭菌过程即告结束，就可准备接种。
注意：
●操作人员必须充分熟悉管路及阀门的作用。
仔细操作以免不必要的失误。
●灭菌过程结束后，各阀门所处的状态为：
绿色手柄5个进冷水阀（201、202、203、204、205）
201－进水电磁阀－处于自动
202－循环水电磁阀－处于自动
203－进水球阀－处于打开
204－循环水球阀－处于打开
205－冷凝器进水球阀－处于打开
绿色手柄4个进空气阀
206－隔膜阀－处于稍开
207－空气过滤器进气球阀－处于打开
208－进空气流量计针形阀－处于打开
209－空气减压阀－处于打开
黑色手柄4个排水、放空阀（301、302、303、304）；
301－加热器循环水液位溢流排水阀－处于打开
302－夹套水排水球阀－处于打开
303－过滤器排水球阀－处于关闭
304－发酵罐内放空球阀－处于稍开
红色手柄3个蒸汽球阀（401、402、403）－处于关闭；
出料取样阀（106）－处于关闭。
3.3发酵过程的接种
在灭菌过程结束，待温度控制恒定在发酵温度后，即可接种。
本系统的接种方法可采用火焰接种法或差压接种法。
1）火焰接种法是在接种口，用酒精火圈消毒，然后打开接种口盖，迅速将接种液倒入罐内，再把盖拧紧。
2）采用差压法，则可在补料口上操作，先拔出塞子，倒入一定量的酒精消毒。
待片刻后，把种液瓶的针头插入接种口的垫片。
利用罐内压力与种液瓶内的压力差，将种液引入罐内。
接种完后，应拧紧塞子。
用户可视具体的情况，任意选用接种方法。
在发酵过程中须控制罐压。
本装置的罐压是由手动控制的。
即用发酵罐内放空阀304来控制罐内压力。
所以如果要调节空气流量时，必须同时调节放空阀304，以保持罐内压力恒定。
如果没有特殊要求，罐压通常控制在0.05Mpa。
3、手动切换为自动控制
通过控制面板将转速、pH等由手动切换为自动控制，并将设定值设置为要求的值。
进入发酵过程。
发酵液的温度测量采用传感器为Pt100铂电阻温度电极，经铂电阻温度变送器将电讯号转化成标准的4-20ma信号，经250欧姆精密电阻转化为1-5V直流信号输入过程控制器；
铂电阻温度变送器的量程范围为0-1500C。
控制器根据温度的变化,将发出指令控制电加热器的开启或冷却水电磁阀的启闭。
加热元件为两根400瓦的电热管，寿命长。
●当发酵罐内发酵液温度高于设定值时，程序进行自动冷却：
自动关闭循环水电磁阀（202）；
自动打开进水电磁阀（201）和循
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