Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９８４．
万方数据
离心分离机的无菌设计与操作
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
金学明 韦斯伐里亚分离机(中国)有限公司,上海,200002
粮食与食品工业 CEREAL & FOOD INDUSTRY 2004，11(3) 0次
参考文献(4条) 1.Walker P D.Foster W.H Containment in vaccine production 1982 2.Van Hemert Ir P Biosafety aspects of a closed system Westfalia- type continuous centrifuge 1982 3.Brunner K H. Centrifugal separators for downstream processing of biotechnological products 1984 4.Brunner K. H.Van Hemert Ir. P.Kohlstette W Continuous centrifugation in large scale vaccine production 1984
说的等效沉降面积。等效沉降面与转鼓分离因数和 ９７％～９９％的分离机效果。
碟片数等有关。若已知物料参数，在小规模试验的
表１分离机无曹操作实例
说明：Ｂ．Ｐ百日咳饱台氏茵；
Ｃ．ｄ． 白喉杆茵；
ＢＣＧ牛结合杆茵；
Ｈ．ｉ． 流感嗜血杆茵；
Ｎ．ｇ． 淋病奈瑟茵；
Ｎ．ｍ． 脑膜炎球茼；
Ｔ．Ｐ． 溃疡密螺旋体
①细胞以单细胞（１）或堆积数（＞２）存在；②上清液中未分离出去的残留培养基
常操作下，物料、控制介质、冷却液及密封液能进入 和排出。
为了配合不同的蒸汽灭菌阶段，该系统配备有 大约４０个手动或自动隔膜阀，使用０．１９６ ｂｌＰａ左 右的饱和蒸汽。管路诸如冷凝液和冷却介质在流过 蒸汽阀进入杀菌装置前安装安全视镜。当离心机运 转时，进出机器的空气都需经过一灭菌过滤器。第 一阶段排气约１５ ｍｉｎ，之后升温使系统在１２７℃， ０．１４７ ＭＰａ压力进行灭菌，维持６０。９０ ｒａｉｎ，然后进 入冷却阶段。此时用０．０４９ ＭＰａ压缩无菌空气导
Ａｓｅｐｔｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｓｅｐａｒａｔｏｒｓ
Ｊｉｎ Ｘｕｅｍｉｎｇ
Ｗｅｓｔｆａｌｉａ Ｓｅｐａｒａｔｏｒ【Ｃｈｉｎａ）Ｌｔｄ．（Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００００２｝
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｓｅｐｔｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｓｅｐａｒａｔｏｒ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｓｅｐａｒａｔｏｒ；ａｓｅｐｔｉｃ ｄｅｓｉｇｎ；ｏｐｅｒａｔｉｏｎ
Ｗｅｓｔｆａｌｉａ—ｔｙｐｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ
Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １９８２．
［３３ Ｂｒｕｎｎｅｒ Ｋ．Ｈ．Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｓｅｐａｒａｔｏｒｓ ｆｏｒ ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ ｐｒｏ－
２２
ｅｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ｂｉｏｔｃｃｈｎｏｌｏｇｉｅａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｓ［Ｊ］．Ｐｏｓｔｅｒ ａｔ ３ｒｄ
１无菌下游工艺问题
发酵产品的下游工艺通常要求所用的设备能满 足特殊的需要。尤其是在浓缩和洗涤病原微生物或 对感染敏感的微生物的过程中，要求所使用的工艺 是密闭的和绝对安全的。
一方面。工艺必须确保产品不被外部的细菌感 染；另一方面，工艺必须保证病原微生物不致释放出 来。
食品工业所需细菌、放线菌培养物的大规模生 产，以及类毒素或活病毒疫苗的工业化提取都是密 闭蒸汽灭菌分离系统的实例。这类系统近年来已越 来越广泛被应用，这就对离心机提出了更严格的要 求。［卜３］
压紧，而且转鼓频繁开启也影响澄清效果和使用寿
完整连接的分离机无菌系统见图３。
命。
４放大设计
发酵罐清空通常限制在３。４ ｈ，无菌离心机的 处理量一般在５～３０００ Ｌ／ｈ。
当围绕所用的不同规模的离心机设计一个流程
以试验室规模设备所做的研究处理工作为基
时，必须考虑下列指标：所需流程的流量，微生物的 础，按比例放大不存在任何问题。
２１
万方数据
瀚删蒸
金学明：离心分离机的无菌设计与操作
人系统吹扫，避免形成真空防止外部细菌进入，这时 结果基础上很容易利用等效沉降面积计算出放大参
分离机已完成无菌处理。
数。等效沉降箍积参数也能用于比较不同类型和尺
分离机的操作间与外界空气交换时也必须经过 寸的离心机。选择按比例放大离心机时还需注意转
无菌操作离心机除了要满足压力设计外，其驱 动轴上还设计有双效机械密封，利用它提供安全保 证，将齿轮传动室（即动力区）和转鼓外围的沉淀物 收集器以及其它与物料接触部件（即物料区）完全隔 开。两个滑动环问的间隙同时起到冷却和密封室的 作用。因此在分离机运行时，每小时约需要有２００ Ｌ 左右的无菌水通过该间隙室，该水流有自动监测报
类别及性质，相应的培养介质连同固型物含量和与 此相关联的转鼓排渣频率。
５分离机无菌操作实例
一般来讲很难了解发酵物料的物理特性，需要 设计专用装置，首先需要进行小试来积累经验。
分离机无菌操作实例主要在疫苗生产上比较 多。表ｌ例举了一些细菌浓缩净化的实例［４Ｊ。指定
一台碟片离心机的澄清能力主要参数是通常所 的分离机规模得到２００。３００ Ｌ／ｈ的处理能力和
收稿日期：２００４．０７．１５ 作者简介：金学明．男，工程师，从事生化工程的研究工作。
“在位清洗”），但对于生产那些经过基因改造而得到 的产品，要求要复杂得多，无菌离心机就因此而投入 使用。
在提取这些培养物时，需要系统完全密闭，并经 １２１℃蒸汽灭菌以确保无外界细菌污染。最新设计 的离心机成套系统可以满足疫苗等产品生产的这些 需求，它由自动控制的在位清洗（ＣＩＰ）清除残液，随 后自动进行的蒸汽灭菌组成。
离心机转鼓有一组为数众多的锥型碟片，每个 碟片上有０．３．０．５ ｍｉｌｌ厚的隔片。转鼓以一定的 转速旋转时，体积为１。２０ Ｌ的转鼓可提供相当于
１９
万方数据
金学明：离心分离机的无菌设计与操作
１０００～２００００ ｍ２的澄清面积。这样连续分离微生 物的处理能力可以达到３０—８０００ ｌＭｈ（以大肠杆菌
Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９８４．
【４］Ｂｒｕｎｎｅｒ Ｋ．Ｈ．，Ｖａｎ Ｈｅｍｅｒｔ Ｉｒ．Ｐ．，Ｋｏｈｌｓｔｅｔｔｅ ｗ．，ｅｔ
ａｌ·Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｔｉｏｎ ｉｎ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｖａｃｃｉｎｅ ｐｒｏｄｕｃ．
ｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｐｏｓｔｅｒ ａｔ ３ｒｄ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．
５碟片组 ｌＯ连杀菌装置
１５机械密封 ２０关闭室 ２５排放泵
万方数据
粮食与食品工业 ｃｅ，眦ｌ肌ｄ‰ｄ，。ｄ咖，
转鼓底部有一水压操纵的滑动活塞，可周期性 地作部分排渣， 即不会破坏固液分离界面，液体不会被排出。
由于进料中的固体含量不可避免地会有所波 动，使用定时排渣可能有局限性，因此在清液出口加 装一光电管进行监测，利用该装置来控制转鼓的开 启排渣可确保排渣及时合理。
参考文献： 【１ Ｊ Ｗａｌｋｅｒ Ｐ．Ｄ．，Ｆｏｓｔｅｒ Ｗ．Ｈ．Ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ ｉｎ ｖ∞ｃｉｎｅ ｐｍ．
ｄｕｃｔｉｏｎ【Ｊ］．Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １９８２． 【２Ｊ Ｖａｎ Ｈｅｍｅｒｔ Ｉｒ．Ｐ．Ｂｉｏｓａｆｅｔｙ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ａ ｄｏｓｅｄ ｓｙｓｔｅｍ
为了确保可靠的操作和管路安全验收程序，无 菌分离机的正常设计生产过程中都有严格的验收和 测试，出厂带有相应的安全、卫生、无菌证书。以下 为模块化设计的分离机实例。
圈３无菌分离机模块结构安装图（完整的无菌系统）
３无菌分离机系统工艺特征
为保证在可靠的无菌条件下操作分离机，在工 艺流程系统中设有生产结束后进行的在位清洗和不 必拆卸该系统（ＳＩＰ）的情况下进行的有效蒸汽杀 菌。因此除了分离机外，该系统还需添加许多辅助 设备，以便能用饱和蒸汽对所有的进出料管路、阀 门、设备进行可靠的消毒，当然包括机械密封的所有 部件。为了消除死角，所有管路连接时要有排汽口， 以便冷凝水和蒸汽自由排出系统，同时要确保在正
离心机对于分离和浓缩微生物的优点在于它有 紧凑的结构，能连续地、完全自动化地操作，可以适 应安全、可靠、迅速地处理变化多端的产品。图１列 举了可用离心分离的发酵产品，包括饲料酵母、胞内 酶、胞外酶和抗生素等。这些大规模工业化生产的 发酵产品，对于离心机的要求仅局限在操作简便快 捷上，如无需拆开机器清洗就能再投入使用（仅需
粮食与食品工业 ｃｅ，∞ｌ。耐‰ｄ，ｎｄ咖’．
离心分离机的无菌设计与操作
金学明 韦斯伐里亚分离机（中国）有限公司 （上海２００００２）
摘要：介绍了离心分离机的无菌设计及其在系统中的应用。 关键词：离心分离机；无菌设计；操作 中图分类号：ＴＳ２１０．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—５０２６（２００４）０３—００１９—０４
警装置，防止其泄漏或发生故障。 使用无菌水的目的是一旦上部滑动环密封损
坏，也不会有细菌进入系统。 分离机所有与物料接触的部位均由高合金铬镍
不锈钢制作，并精抛光处理以防止物料黏结。 由于分离机是高速运行的，难免与空气摩擦而
使处理的物料温度升高，因此分离机的机壳和沉淀 物收集器作双层夹套设计，可通冷却水或保温液，这 样能直接冷却沉淀物或间接冷却转鼓至５～１０℃， 保证热敏性物料的性能。
２无菌分离机系统的设计
用于密闭无菌处理的离心分离机设计是以现有 自动操作的高性能碟片式转鼓离心机为基础的。图 ２是该离心机的机构剖面图。