發(fā)酵罐報(bào)廢的故障分析

吳士棟，柳薔，崔曉宇，崔軍

北京天壇生物制品股份有限公司 乙肝疫苗室，北京 100024

發(fā)酵罐報(bào)廢的故障分析

吳士棟，柳薔，崔曉宇，崔軍

北京天壇生物制品股份有限公司 乙肝疫苗室，北京 100024

本文對發(fā)酵罐發(fā)生的工作原理進(jìn)行講述，針對由夾套壓力過高引起發(fā)酵罐報(bào)廢的故障進(jìn)行分析，查找故障的原因，最終徹底解決故障。

發(fā)酵罐；滅菌程序；故障處理

0 前言

以某單位自國外某廠家購買的一套發(fā)酵罐報(bào)廢故障為例，分析其原因，從中吸取教訓(xùn)。該發(fā)酵罐工作體積750 L，罐體與產(chǎn)品接觸部分為316 L不銹鋼，其他部分為304不銹鋼。這套發(fā)酵罐工作時(shí)間不長，就由于一個(gè)小的失誤，造成了罐體報(bào)廢。

設(shè)備發(fā)生故障后，應(yīng)該徹底分析出引起設(shè)備工作異常的原因，如果只是解決故障點(diǎn)，找不到引起故障的根本原因，草率地判斷，故障現(xiàn)象可能會(huì)消失，但是隱患依然存在，可能會(huì)發(fā)生更嚴(yán)重的事故，造成巨大的損失。

1 工作原理簡介

發(fā)酵罐有兩種工作模式：正常培養(yǎng)模式和滅菌模式。正常培養(yǎng)時(shí)，壓力控制在200 kPa，攪拌為120 r/min。溫度控制由夾層內(nèi)的水通過循環(huán)泵帶動(dòng)，通過冷、熱交換板，控制系統(tǒng)溫度。滅菌模式時(shí)，夾層循環(huán)泵帶動(dòng)內(nèi)套DI水循環(huán)，通過熱交換板給夾層內(nèi)的水加熱，使得罐內(nèi)培養(yǎng)基升溫，到達(dá)121℃后保溫30 min，然后系統(tǒng)通過冷交換板為罐降溫，通過除菌過濾器給罐內(nèi)補(bǔ)充空氣，防止降溫時(shí)產(chǎn)生真空，當(dāng)溫度＜80℃時(shí)，系統(tǒng)恢復(fù)培養(yǎng)狀態(tài)運(yùn)行。

2 故障實(shí)例

2.1 故障現(xiàn)象

購買這套發(fā)酵罐是作為原有發(fā)酵罐的備份設(shè)備，由于原有設(shè)備工作正常，該發(fā)酵罐使用頻率很低，自報(bào)批試驗(yàn)后，5年共計(jì)生產(chǎn)100個(gè)批次，使用時(shí)一直很正常，各種工藝參數(shù)控制的很好，都能達(dá)到生產(chǎn)的要求。一次，在清洗發(fā)酵罐時(shí)，發(fā)現(xiàn)管內(nèi)壁向內(nèi)凸起，罐內(nèi)壁嚴(yán)重變形，此發(fā)酵罐報(bào)廢。

2.2 故障分析

經(jīng)與發(fā)酵罐廠家聯(lián)系，認(rèn)為引起報(bào)廢的原因主要有兩個(gè)：一是工作時(shí)罐內(nèi)產(chǎn)生真空，使得管內(nèi)壁凸出；二是生產(chǎn)該罐時(shí)所用材料不合格。后來，廠家維修工程師認(rèn)為是由于使用的冷媒溫度太低（2～8℃），和廠家的要求相差過大（8～16℃），在降溫過程中產(chǎn)生真空，造成罐體變形、損壞[1]。發(fā)酵罐循環(huán)系統(tǒng)圖，見圖1。

2.3 故障排除

更換新的罐體后，運(yùn)行前幾次時(shí)，系統(tǒng)工作正常，但是到了第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)，生產(chǎn)人員反映，滅菌時(shí)罐體夾層壓力偏高。

對整個(gè)發(fā)酵罐的滅菌程序進(jìn)行全程的檢測，循環(huán)泵正常運(yùn)行，工廠蒸汽供給正常，經(jīng)過仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)夾套管路在滅菌時(shí)熱交換板的進(jìn)、出口溫差很大，出口溫度達(dá)到100℃左右，而入口只有20℃左右，根據(jù)資料，設(shè)備夾套容量為60 L，泵的流速為50 L/min，不應(yīng)該造成如此大的溫差。但泵的指示工作正常，電機(jī)轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速正確。初步判斷應(yīng)該是熱交換板出了問題，拆開熱交換板的低溫接口（與發(fā)酵罐夾層相通），在給交換板加蒸汽時(shí)，從低溫口噴出大量蒸汽，關(guān)閉工廠蒸汽，低溫口沒有氣體漏出，由此懷疑是熱交換板發(fā)生擊穿[2]。更新交換板后，故障依舊。循環(huán)管路上只有循環(huán)泵未檢測，拆開循環(huán)泵，發(fā)現(xiàn)循環(huán)泵的葉輪已碎。

由于循環(huán)泵葉輪的損壞，造成夾套不能循環(huán)[3]，夾套內(nèi)的水汽化，使得夾套長期工作在極限壓力下（夾套承受壓力為0.4 MPa），而夾套的壓力并不是生產(chǎn)監(jiān)測的項(xiàng)目，壓力過高并未引起生產(chǎn)人員的注意。長時(shí)間的極限壓力下工作，最終使得發(fā)酵罐體損壞。

當(dāng)時(shí)一直沒有考慮循環(huán)泵故障，主要是因?yàn)楸谜＿\(yùn)行，轉(zhuǎn)向、速度都正常。葉輪損壞的原因，主要是由于夾套補(bǔ)液罐為不銹鋼材質(zhì)，沒有液位顯示。操作人員在給夾層加水時(shí)，液位掌握的不好，造成長期虧水運(yùn)行，在葉輪處產(chǎn)生氣蝕，造成葉輪損壞[4]。

更換新的循環(huán)泵，讓操作人員在給夾套加水時(shí)，掌握好液位。生產(chǎn)、滅菌近20批后，夾套壓力在滅菌時(shí)最高為0.2 MPa，滅菌速度、效果都正常[5]。

3 總結(jié)

維修工作需要仔細(xì)認(rèn)真，不光要在設(shè)備損壞后迅速修復(fù)，更要在設(shè)備運(yùn)行時(shí)仔細(xì)檢查設(shè)備運(yùn)行時(shí)的各種參數(shù)是否正常。遇到任何參數(shù)不正常，要及時(shí)的向維修人員反映，及時(shí)查找參數(shù)不正常原因，做到提前預(yù)防故障的發(fā)生。

[1] 李津,俞詠霆,董德祥.生物制藥設(shè)備和純化分離技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

[2] 朱宏吉,張明賢.制藥設(shè)備與工程設(shè)計(jì)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.

[3] 王寒棟.泵與風(fēng)機(jī)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

[4] 史密斯(美),莫布里(美).機(jī)械維修實(shí)用指南[M].呂川,譯.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

[5] 袁周,黃志堅(jiān).工業(yè)泵常見故障及維修技巧[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.

Analysis of Discarding Failure for Fermenter

WU Shi-dong, LIU Qiang, CUI Xiao-yu, CUI Jun
Hepatitis B Vaccine Room, Beijing Tiantan Biological Products CO.,LTD, Beijing 100024, China

TH789

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.09.051

1674-1633(2012)09-0156-02

2012-03-27

2012-08-16

作者郵箱：wushidong@sina.com