真空負壓對于流程設備來(lái)說(shuō)是一種災難。嚴重時(shí)會(huì )造成人身危險事故，輕微時(shí)會(huì )加重設備的磨損。瑞士生物工程技術(shù)公司研發(fā)設計了一種真空閥，可作為緊急情況報警裝置使用。它能避免很多危險的事故，能夠預防生物工程設備磨損件的提前損壞。
        生物反應釜是一種壓力容器，一般情況下，其可承受的壓力大約為6bar（1bar=105Pa）。應適當采取安全保護措施，例如防爆膜、超高溫監控系統、壓力調節系統或者安全閥等，以避免整個(gè)系統超過(guò)最高允許工作壓力，在壓力容器的生產(chǎn)制造中也對此作了強制性的規定。然而，應用于生物反應器中的負壓技術(shù)也有一定的危險性，這些壁厚較大的壓力容器并不適合于所有領(lǐng)域。發(fā)酵罐和殺菌消毒設施中真空的危險性往往被人們所低估了。
        真空從何而來(lái)
        發(fā)酵罐中如何生成的真空？在消毒過(guò)程中，溫度達到121℃時(shí)，反應釜中的物質(zhì)在壓力的作用下蒸發(fā)為氣體，然后在冷凝溫度下凝結成水。當空氣從釜頂的排氣口排出之后，反應釜與其配套的外部設備必須是氣密的，否則蒸汽將會(huì )在不受控的情況下溢出。當在含氧量很高的環(huán)境中進(jìn)行微生物的培養時(shí)，通常都是用調壓閥控制釜內的壓力，以提高空氣的進(jìn)入量。此時(shí)，多數情況下要使用比消毒壓力更低的負壓，以保證系統連接的定量系統和儀器沒(méi)有危險。
        真空可在兩個(gè)生產(chǎn)流程之間產(chǎn)生，例如殺菌消毒和反應釜清空等生產(chǎn)流程之間。在殺菌、消毒過(guò)程中，反應釜的上半部分充滿(mǎn)了熾熱的蒸汽，以保證容器內部能夠達到殺菌消毒的溫度。在這一加熱過(guò)程中，空氣隨著(zhù)蒸汽進(jìn)入容器內部。在殺菌消毒的冷卻階段，蒸汽再次冷凝成水，而凝結后的水所占用的空間明顯要小于蒸汽，從而形成了真空。同樣的情況也可能發(fā)生在蒸汽流過(guò)的其它容器中。
        凡是未受消毒過(guò)濾器保護的位置都必須是氣密的，否則將會(huì )在壓力容器排氣時(shí)產(chǎn)生氣霧膠，污染周?chē)沫h(huán)境。在形成真空時(shí)，含有雜質(zhì)的空氣可能會(huì )通過(guò)泄漏而滲入到容器內部，對生物反應釜造成污染。
        真空的形成會(huì )對壓力容器及其外設造成極大的損害，因此必須避免形成真空。由于真空的形成對壓力容器的內部和外部形成了較大的壓力差，當壓力的差值超過(guò)了允許的壓力差時(shí)，可能使生物反應釜失效而無(wú)法正常工作。與這些容器連接的管道（視其在真空應用中的用途）也有可能因此而受到損傷。情況嚴重時(shí)，可導致內爆，造成操作人員的傷亡，并對環(huán)境造成危害。
        由此造成的嚴重危險事故畢竟還只是少數情況，但流程設備的操作者長(cháng)期以來(lái)一直不斷地遇到輕微的負壓現象，隨之而來(lái)的是各種不同程度的設備部件損壞。首先是膜片閥的強烈受損，因為強大的負壓往往將膜片吸離其正確的位置，造成膜片閥提前損壞、維護保養周期縮短。通常負壓還會(huì )作用到膜片閥的內部，造成膜片扭曲，使得膜片閥不再密閉。其它與其連接的儀器設備也會(huì )因真空負壓的作用而很快磨損。
        如何避免真空負壓
        無(wú)論壓力容器是否按照真空使用條件而設計，都必須采取措施避免真空負壓的出現。在小型微生物培育器中，一般可通過(guò)在適當的時(shí)間開(kāi)啟和關(guān)閉排氣閥來(lái)避免真空負壓。
        而大型的生物工程設備則不同，它們有著(zhù)很高的自動(dòng)化程度，在殺菌消毒的冷卻過(guò)程中出現的真空負壓可由生物流程設備的控制系統自動(dòng)予以排除和避免。同樣，在清空壓力容器時(shí)，也可以通過(guò)控制程序防止真空負壓的出現。在這兩種自動(dòng)控制過(guò)程中，通常都是采用增壓防真空技術(shù)來(lái)避免真空負壓，即通過(guò)進(jìn)氣過(guò)濾器吹入大量的空氣，防止真空負壓的形成。在清空壓力容器，吹入大量空氣的同時(shí)還關(guān)閉排氣閥，以保證快速地充滿(mǎn)氣體。在完成殺菌消毒之后，既可以立即打開(kāi)排氣閥，也可以在反應釜完全冷卻之后再打開(kāi)反應釜。一種替代增壓防真空吹氣的方法是在殺菌消毒冷卻階段開(kāi)啟排氣閥，使消毒后的空氣回流到反應釜中。
        但如果電力能源供應出現意外，或者輸氣系統出現問(wèn)題，造成增壓防真空吹氣時(shí)沒(méi)有空氣可供吹入，這時(shí)又該如何處理呢？還有諸如進(jìn)氣管道堵塞、電氣控制線(xiàn)路的故障或者錯誤，或者非專(zhuān)業(yè)的控制操作等等錯誤的發(fā)生，都可能帶來(lái)災難性的后果。因此，就像高壓情況的緊急處理系統一樣，配備一套真空負壓的緊急處理系統是有必要的。
        真空負壓緊急處理系統
        一種經(jīng)濟實(shí)用的真空負壓保護裝置--真空中斷閥解決了上述問(wèn)題。這種閥已經(jīng)成為非消毒容器和管道中防范真空負壓的常用標準部件了。根據使用情況和規格大小的不同，真空中斷閥分為單向閥式、盤(pán)閥式、電磁式或者膜片式等多種結構型式。根據其開(kāi)啟壓力的大小不同，它們按照環(huán)境大氣壓和真空負壓之間的壓力差開(kāi)啟，并吸進(jìn)空氣。
        在菌株培育設備中，只有將真空中斷閥安裝在殺菌消毒的區域之內才有意義。因此通常將其安裝在培育器側的排氣和進(jìn)氣過(guò)濾器處。
        傳統的防真空負壓控制閥存在的問(wèn)題是：它們不適合在殺菌消毒的應用領(lǐng)域中使用。因此，瑞士生物過(guò)程技術(shù)公司首次研發(fā)設計了適合于在殺菌消毒領(lǐng)域中使用的真空負壓控制閥。它由不銹鋼（316L，1.4435）制成，它的密封件是符合殺菌消毒衛生條件要求的EPDM。它們可以焊接在經(jīng)消毒后的不同排氣管道上（直徑最小350mm）。其設計結構使它和流程生產(chǎn)設備一樣具有殺菌消毒和CIP清潔消毒的能力。在正常的生產(chǎn)情況下，該閥被關(guān)閉。當其它安全保護措施失靈時(shí)，該閥開(kāi)啟，吸入空氣，防止真空負壓超過(guò)規定的最低負壓極限。如果用戶(hù)需要，也可按照用戶(hù)的要求將真空中斷閥與接近開(kāi)關(guān)組合在一起，在真空中斷閥開(kāi)啟時(shí)發(fā)出報警音響提示。