CN103979723A - 一种用于配制发酵液的无菌水生产设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于配制发酵液的无菌水生产设备，设在发酵罐前端，该灭菌设备包括通过管路依次连接的预过滤器、粗过滤器、一级除菌过滤器及终端除菌过滤器。与现有技术相比，本发明能在常温下完全去除水中的细菌，满足生物发酵的无菌要求，过滤后的水直接补充到发酵罐中，达到培养基的浓度要求，由于采用蒸汽直接灭菌的料液体积大大减少，并且采用常温水直接冷却高温灭菌后的培养基，节约高温蒸汽和电耗，达到节能降耗的目的，并缩短发酵罐的非生产周期，提高设备利用率，实现节能降耗，降低成本。

Description

一种用于配制发酵液的无菌水生产设备
技术领域
本发明涉及一种无菌水生产设备，尤其是涉及一种用于配制发酵液的无菌水生产设备。
背景技术
目前，微生物纯种发酵过程中，发酵液彻底灭菌是发酵工艺实施的第一步，也是发酵能否成功的关键。通常发酵液灭菌采用蒸汽灭菌。目前常规灭菌工艺有间歇式及连续灭菌两种。间歇式灭菌一般将高温蒸汽通入配好发酵液的发酵罐中，直接加热到120℃左右，排除罐顶空气后，在此温度下保温三十分钟，达到除菌的效果。然后使用循环水降温到发酵指定温度。
连续灭菌，俗称连消，就是将配制好的培养基经连消塔将培养基升温到128摄氏度，然后由连消塔打入维持罐保温维持5-10分钟，排出后进入冷却器，或直接进入发酵罐，采用循环水降温到发酵指定温度冷却。
上述方法在升温灭菌过程中需要消耗大量蒸汽，降温过程中又需要消耗电能，蒸汽费用成为构成发酵产品成本的重要要素。导致该方法存在高能耗、高运行费用等缺陷。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种常温过滤除菌与蒸汽灭菌相配合的用于配制发酵液的无菌水生产设备。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于配制发酵液的无菌水生产设备，设在发酵罐前端，该灭菌设备包括通过管路依次连接的预过滤器、粗过滤器、一级除菌过滤器及终端除菌过滤器，为了给不同的工段提供不同的工作压力，管路上分别设有不同规格型号的增压泵、高压泵及输送泵。
所述的一级除菌过滤器与终端除菌过滤器之间设有可蒸汽灭菌的中间储罐，所述的中间储罐上设有辅助灭菌装置和空气除菌器，所述的辅助灭菌装置为浸没式或过流式紫外杀菌灯，紫外杀菌灯的紫外线波长为100～400nm。
所述的中间储罐上还设有蒸汽入口。
所述的预过滤器的过滤介质为0.5～10mm粒径规格的石英砂或陶瓷颗粒。过滤介质装填在过滤容器中，过滤精度20～50微米。过滤容器采用碳钢或者不锈钢作为壳体，内部衬有橡胶或者PE等有机材质，防止金属材质的壳体在使用过程中与水中的杂质发生电化学反应引起二次污染。所述的预过滤器也可以使用相同规格的自清洗过滤器。
所述的粗过滤器的过滤介质为5～20微米过滤精度的PP滤芯、缠绕滤芯或叠片滤芯。
所述的一级除菌过滤器的过滤介质为管式、卷式或中空纤维形式封装的超滤膜、纳滤膜或反渗透膜。一级除菌过滤器的过滤精度50D～0.5微米，可以在常温下过滤去除水中的绝大部分细菌，滤芯定期更换。
所述的终端除菌过滤器为过滤孔径不大于0.2微米的过滤器。
所述的发酵罐可以替换为无菌水储罐，作为无菌水的暂存储罐。所述的无菌水储罐为配有空气过滤装置的密封储罐，可以进行蒸汽灭菌操作。
所述的终端除菌过滤器的出口设有同时与多个发酵罐对接的管路，各管路之间并列设置，每个管路上均设有可单独进行蒸汽灭菌的蒸汽进口，通过蒸汽进口单独进行蒸汽灭菌操作，在灭菌过程中不影响本设备和其他发酵罐的正常使用。
所述的管路上设有增压泵、高压泵及输送泵，为了方便检修和维护，所述的增压泵、高压泵及输送泵的前后均设有阀门。
为了监控设备的运行状态，所述的预过滤器、粗过滤器、一级除菌过滤器及终端除菌过滤器的进出口处均设有压力表，根据工况要求，压力表可以选用数字式或指针式的耐震压力表或隔膜压力表，为了防止装置中的空气影响设备的正常运行，所述的预过滤器、粗过滤器、一级除菌过滤器及终端除菌过滤器的顶部均设有排气阀，为了方便清洗维护，所述的预过滤器、粗过滤器、一级除菌过滤器及终端除菌过滤器的底部均设有排放阀。
无菌水生产设备中的装置及管路由UPVC、CPVC材质以及SS304、SS316、SS316L等不锈钢材质制成。
一级除菌过滤器之后的管道及设在管路上的管件均使用卫生级产品，按照无菌工艺的施工要求制造安装，可以使用蒸汽反复对该部分设备和管道进行灭菌操作。
本发明的设备在常温状态下运行。本发明的设备在运行过程中，水在进入发酵罐之前，不需要额外添加任何杀菌剂，不会对生物发酵产生任何负面影响。本发明的设备可使用自来水、井水、地表水等作为原水。
浓配的发酵液培养基采用罐实消或连消，稀释用水采用本发明的设备过滤除菌。本设备使用了具有高效除菌能力的核心过滤元件，能在常温下完全去除水中的细菌，满足生物发酵的无菌要求。过滤后的水直接补充到发酵罐中，达到培养基的浓度要求。由于采用蒸汽直接灭菌的料液体积大大减少，并且减少需要降温的料液体积，并且采用常温水直接冷却高温灭菌后的培养基，节约高温蒸汽和电耗，达到节能降耗的目的，并缩短发酵罐的非生产周期，提高设备利用率，实现节能降耗，降低成本。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
一、稳定可靠：本发明使用的核心过滤装置都是高效稳定的元件，可以连续稳定运行。
二、操作简单：本发明可以设计成全自动装置，在日常使用过程中，可以根据预设条件无人干预运行。
三、运行费用低：本发明在运行过程中，不需要额外添加杀菌剂等药剂；本发明的滤芯、滤料等耗材更换周期长。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为预过滤器的连接结构示意图；
图3为一级除菌过滤器的连接结构示意图；
图4为终端除菌过滤器的连接结构示意图。
图中，1为原水储罐，2为预过滤器，3为粗过滤器，4为一级除菌过滤器，5为中间储罐，6为终端除菌过滤器，7为发酵罐，8为增压泵，9为辅助灭菌装置，10为空气除菌器，11为蒸汽入口，12为阀门，13为压力表，14为排气阀，15为排放阀，16为高压泵，17为输送泵，18为蒸汽进口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种用于配制发酵液的无菌水生产设备，如图1～图4所示，设在原水储罐1与发酵罐7之间，该灭菌设备包括通过管路依次连接的预过滤器2、粗过滤器3、一级除菌过滤器4及终端除菌过滤器6，为了给不同的工段提供不同的工作压力，管路上分别设有不同规格型号的增压泵8、高压泵16及输送泵17。其中，一级除菌过滤器4与终端除菌过滤器6之间设有可蒸汽灭菌的中间储罐5，中间储罐5上设有辅助灭菌装置9和空气除菌器10，辅助灭菌装置9为浸没式或过流式紫外杀菌灯，紫外杀菌灯的紫外线波长为100～400nm。中间储罐5的上端还设有蒸汽入口11。
预过滤器2的过滤介质为0.5～10mm粒径规格的石英砂或陶瓷颗粒。过滤介质装填在过滤容器中，过滤容器采用碳钢或者不锈钢作为壳体，内部衬有橡胶或者PE等有机材质，防止金属材质的壳体在使用过程中与水中的杂质发生电化学反应引起二次污染。预过滤器2也可以使用相同规格的自清洗过滤器。预过滤器2的过滤精度20～50微米。粗过滤器3的过滤介质为5～20微米过滤精度的PP滤芯、缠绕滤芯或叠片滤芯。一级除菌过滤器4的过滤介质为管式、卷式或中空纤维形式封装的超滤膜、纳滤膜或反渗透膜。一级除菌过滤器4的过滤精度50D～0.5微米，可以在常温下过滤去除水中的绝大部分细菌，滤芯定期更换。终端除菌过滤器6为过滤孔径不大于0.2微米的过滤器。
发酵罐7还可以替换为无菌水储罐，作为无菌水的暂存储罐。无菌水储罐为配有无菌空气保压装置的密封储罐，可以进行蒸汽灭菌操作。当发酵罐7为无菌水储罐时，终端除菌过滤器6的出口与无菌水储罐连接，无菌水从无菌水储罐送至用水点。
终端除菌过滤器6的出口设有同时与多个发酵罐7对接的管路，各管路之间并列设置，每个管路上均设有蒸汽进口18，通过蒸汽进口18单独进行蒸汽灭菌操作，在灭菌过程中不影响本设备和其他发酵罐7的正常使用。为了方便检修和维护，增压泵8、高压泵16及输送泵17的前后均设有阀门12。为了监控设备的运行状态，预过滤器2、粗过滤器3、一级除菌过滤器4及终端除菌过滤器6的进出口处均设有压力表13，根据工况要求，压力表13可以选用数字式或指针式的耐震压力表或隔膜压力表，为了防止装置中的空气影响设备的正常运行，预过滤器2、粗过滤器3、一级除菌过滤器4及终端除菌过滤器6的顶部均设有排气阀14，为了方便清洗维护，预过滤器2、粗过滤器3、一级除菌过滤器4及终端除菌过滤器6的底部均设有排放阀15。
无菌水生产设备中的装置及管路由UPVC、CPVC材质以及SS304、SS316、SS316L等不锈钢材质制成。一级除菌过滤器4之后的管道及设在管路上的管件均使用卫生级产品，按照无菌工艺的施工要求制造安装，可以使用蒸汽反复对该部分设备和管道进行灭菌操作。
本发明的设备在常温状态下运行。在运行过程中，水在进入发酵罐7之前，不需要额外添加任何杀菌剂，不会对生物发酵产生任何负面影响。本发明的设备可使用自来水、井水等作为原水。
浓配的发酵液培养基采用罐实消或连消，稀释用水采用本发明的设备过滤除菌。本设备使用了具有高效除菌能力的核心过滤元件，能在常温下完全去除水中的细菌，满足生物发酵的无菌要求。过滤后的水直接补充到发酵罐7中，达到培养基的浓度要求。由于采用蒸汽直接灭菌的料液体积大大减少，并且减少需要降温的料液体积，并且采用常温水直接冷却高温灭菌后的培养基，节约高温蒸汽和电耗，达到节能降耗的目的，并缩短发酵罐7的非生产周期，提高设备利用率，实现节能降耗，降低成本。

Claims (9)

1.一种用于配制发酵液的无菌水生产设备，设在发酵罐前端，其特征在于，该灭菌设备包括通过管路依次连接的预过滤器、粗过滤器、一级除菌过滤器及终端除菌过滤器。
2.根据权利要求1所述的一种用于配制发酵液的无菌水生产设备，其特征在于，所述的一级除菌过滤器与终端除菌过滤器之间设有可蒸汽灭菌的中间储罐，所述的中间储罐上设有辅助灭菌装置和空气除菌器，所述的辅助灭菌装置为浸没式或过流式紫外杀菌灯，紫外杀菌灯的紫外线波长为100～400nm。
3.根据权利要求1所述的一种用于配制发酵液的无菌水生产设备，其特征在于，所述的预过滤器的过滤介质为0.5～10mm粒径规格的石英砂或陶瓷颗粒。
4.根据权利要求1所述的一种用于配制发酵液的无菌水生产设备，其特征在于，所述的粗过滤器的过滤介质为5～20微米过滤精度的PP滤芯、缠绕滤芯或叠片滤芯。
5.根据权利要求1所述的一种用于配制发酵液的无菌水生产设备，其特征在于，所述的一级除菌过滤器的过滤介质为管式、卷式或中空纤维形式封装的超滤膜、纳滤膜或反渗透膜。
6.根据权利要求1所述的一种用于配制发酵液的无菌水生产设备，其特征在于，所述的终端除菌过滤器为过滤孔径不大于0.2微米的过滤器。
7.根据权利要求1所述的一种用于配制发酵液的无菌水生产设备，其特征在于，所述的终端除菌过滤器的出口设有同时与多个发酵罐对接的管路，各管路之间并列设置，每个管路上均设有可单独进行蒸汽灭菌的蒸汽进口。
8.根据权利要求1所述的一种用于配制发酵液的无菌水生产设备，其特征在于，所述的管路上设有增压泵、高压泵及输送泵，所述的增压泵、高压泵及输送泵的前后均设有阀门。
9.根据权利要求1所述的一种用于配制发酵液的无菌水生产设备，其特征在于，所述的预过滤器、粗过滤器、一级除菌过滤器及终端除菌过滤器的进出口处均设有压力表，所述的预过滤器、粗过滤器、一级除菌过滤器及终端除菌过滤器的顶部均设有排气阀，所述的预过滤器、粗过滤器、一级除菌过滤器及终端除菌过滤器的底部均设有排放阀。
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