CN108117971A - 利用移送螺栓的微生物固定化载体制备装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及利用移送螺栓的微生物固定化载体制备装置。微生物固定化载体制备装置的特征在于，包括：反应槽，混合微生物培养液和藻酸盐水溶液的混合液和二价阳离子溶液相反应来生成固定化载体；混合液供给部，用于向上述反应槽供给上述混合液；阳离子溶液供给部，用于向上述反应槽供给上述二价阳离子溶液；清洗部，用于对在上述反应槽中生成的固定化载体进行清洗；回收部，用于回收在上述清洗部中被清洗的固定化载体；控制部，用于使上述混合液供给部和上述阳离子溶液供给部向上述反应槽供给上述混合液和上述二价阳离子溶液，使在上述反应槽生成的固定化载体在上述清洗部中被清洗之后向上述回收部移动。
Description
技术领域
本发明涉及微生物固定化载体制备装置，更详细地，涉及可制备利用螺栓管强制移送固定化载体来增加与二价阳离子溶液的反应时间并提高硬度，大小均匀的球形的固定化载体的微生物固定化载体制备装置。
背景技术
微生物固定化装置为如下装置，对微生物在直接适用环境下快速流失，以确保因从外部环境的保护和缓释径流的持续作用和微生物的存在的方式生产以珠形态固定化的微生物固定化载体。
微生物固定化装置的微生物固定化载体生成原理如下，微生物培养液和海藻酸钠(sodium alginate)溶液混合的混合液与如氯化钠水溶液的二价阳离子溶液进行反应来生成固定化载体。为了维持所生成的固定化载体的最优硬度，需要在20分钟-25分钟之间，在二价阳离子溶液中进行离子交换过程。
图1为简要示出以往微生物固定装置10的结构的简图。如图所示，以往微生物固定化腔10包括：反应槽11，在内部充满二价阳离子溶液A；移动带15，在反应槽11的内部沿着斜线方向设置；以及装载部13，用于向移送带15的下部供给混合液。
若从装载部13向移送带15的下端部供给混合液，则混合液与二价阳离子溶液A反应来形成微生物固定化载体。
微生物固定化载体B沿着移动带15，与二价阳离子溶液A一同移动并逐渐被硬化，从移动带15的上端部向垂直移送部17降落，垂直移送部17向外部移送。
具有这种结构的以往微生物固定化装置10中，随着混合液从装载部13向二价阳离子溶液A供给而形成的初期微生物固定化载体B沿着移送带15移动。在此过程中，初期微生物固定化载体B以安装于移送带15的状态下，在几乎不晃动的情况下进行移动，因此，无法与二价阳离子溶液A积极接触。
由此，向移送带15的上部移动的硬化的微生物固定化载体B的形状并非相同的圆形，而是大小和形状并不均匀。
并且，以往微生物固定化装置10中，初期微生物固定化载体B在几乎不晃动的情况下，沿着移动带15移动，因此，即使经过25分钟的反应，很难一直维持硬度微弱的状态。
并且，以往微生物固定化装置10中，混合液通过与二价阳离子溶液A的反应生成微生物固定化载体B，因此，随着时间的经过，二价阳离子溶液A的pH逐渐减少。但是，以往微生物固定化装置10中，即使二价阳离子溶液A的pH小，没有完善上述问题的方案，从而，随着时间的经过，反应速度降低，硬化程度变弱。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，本发明的目的在于，提供强制移送初期微生物固定化载体并赋予活跃的动态移动，以此增加与二价阳离子溶液接触的面积和时间，来使硬化的微生物固定化载体形成均匀的球形的微生物固定化载体制备装置。
本发明的再一目的在于，提供可提高硬化的微生物固定化载体的硬度的微生物固定化载体制备装置。
本发明的另一目的在于，提供当进行反应时，可将二价阳离子溶液的pH浓度自动维持在最优pH浓度的微生物固定化载体制备装置。
对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，可从本发明的优选实施例，本发明的上述目的和多种优点变得更加明确。
本发明的目的可通过微生物固定化载体制备装置来实现。本发明的微生物固定化载体制备装置的特征在于，包括：反应槽，用于使混合微生物培养液和藻酸盐水溶液的混合液和二价阳离子溶液相反应来生成固定化载体；混合液供给部，用于向上述反应槽供给上述混合液；阳离子溶液供给部，用于向上述反应槽供给上述二价阳离子溶液；清洗部，用于对在上述反应槽中生成的固定化载体进行清洗；回收部，用于回收在上述清洗部中被清洗的固定化载体；控制部，用于使上述混合液供给部和上述阳离子溶液供给部向上述反应槽供给上述混合液和上述二价阳离子溶液，使在上述反应槽生成的固定化载体在上述清洗部中被清洗之后向上述回收部移动的方式进行控制。上述反应槽包括：反应槽本体；多个反应移送部，在上述反应槽本体上下配置或左右配置，帮助上述固定化载体的反应和移送，各个反应移送部包括：移送管，在内部收容上述二价阳离子溶液；以及移送螺栓，沿着上述移送管的长度方向设置，通过旋转来强制移送上述固定化载体，增加与上述二价阳离子溶液的接触时间和接触面积。
根据一实施例，在上述反应槽本体的一侧可形成垂直移送部，上述垂直移送部用于向上部移送通过上述多个反应移送部向上述反应槽本体的下部移送的固定化载体。
根据一实施例，本发明还可包括分别配置于在上述多个反应移送部中的入口侧反应移送部和出口侧反应移送部来测定入口侧和出口侧的二价阳离子溶液的pH的入口pH传感器及出口pH传感器，在上述出口pH传感器所检测出的pH低于各个微生物种类的基准pH范围的情况下，上述控制部使上述二价阳离子溶液供给部向上述入口侧反应移送部补充二价阳离子溶液来维持上述基准pH范围。
本发明的微生物固定化载体制备装置中，通过移送螺栓强制移送初期固定化载体来增加与新鲜的二价阳离子溶液的接触时间和接触面积。由此，可获得硬度高且大小均匀并呈大致类似球形态的硬化的固定化载体。
并且，本发明的微生物固定化载体制备装置中，仅在具有移送螺栓的移送管收容二价阳离子溶液，从而可减少不必要的二价阳离子溶液的浪费。
并且，在反应槽内整齐地配合多个反应移送部，或者垂直地多层配置，在相同面积下，增加固定化载体的移送路径来增加反应时间，从而可谋求硬度提高并可提高空间使用度。
并且，可将多个反应移送部内部的二价阳离子溶液的pH自动调节为在各个微生物的最优pH，从而可恒定维持反应速度。
附图说明
图1为简要示出以往微生物固定化装置的结构的简图。
图2为简要示出本发明的微生物固定化载体制备装置的结构的简图。
图3为简要示出本发明的微生物固定化载体制备装置的结构的框图。
图4为示出本发明的微生物固定化载体制备装置的二价阳离子溶液添加基准的图表。
图5为示出本发明的微生物固定化载体制备装置的反应槽的结构的立体图。
图6为示出通过本发明的微生物固定化载体制备装置制备的微生物固定化载体的实例的照片。
图7为示出比较通过本发明的微生物固定化载体制备装置和以往微生物固定化装置制备的微生物固定化载体的照片。
附图标记的说明
1：微生物固定化载体制备装置
100：混合液供给部 110：混合液储存槽
120：第一搅拌机 130：第一供给泵
140：装载部 141：装载管
200：二价阳离子溶液供给部 210：离子溶液储存槽
220：第二搅拌机 230：第二供给泵
240：离子溶液供给管 300：反应槽
310：反应槽本体 320：一次反应移送部
321：一次移送管 323：一次移送螺栓
323a：一次移送轴 325：一次连接管
330：二次反应移送部 340：三次反应移送部
345：三次连接管 350：四次反应移送部
360：入口pH传感器 365：出口pH传感器
370：垂直移送部 371：垂直移送叶片
380：驱动部 400：清洗部
410：载体移送部 420：清洗液供给部
500：回收部 600：控制部
A：二价阳离子溶液
B：初期固定化载体
B'：硬化的固定化载体
C：混合液
W：清洗液
具体实施方式
为了明确理解本发明，参照附图，说明本发明的优选实施例。本发明的实施例可变形为多种形态，本发明的范围并不局限于以下的详细说明的实施例。本实施例为了向本发明所属技术领域的普通技术人员更加完全说明本发明而提供。因此，图中的要素的形状等为了更加明确说明而被放大。各个图中，对相同的部件赋予相同的附图标记。在判断为可使本发明的主旨不清楚的情况下，将省略对公知功能及结构的详细记述。
图2为简要示出本发明的微生物固定化载体制备装置1的结构的简图。图3为简要示出本发明的微生物固定化载体制备装置1的结构的框图。
如图所示，本发明的微生物固定化载体制备装置1包括：混合液供给部100，向反应槽300供给混合微生物培养液和海藻酸钠溶液的混合液C；二价阳离子溶液供给部200，向反应槽300供给二价阳离子溶液A；反应槽300，混合液C和二价阳离子溶液反应来形成初期固定化载体B；清洗部400，在反应槽300反应形成之后，沿着多个反应移送部320、330、340、350移送并对硬化的固定化载体B'进行清洗；回收部500，回收在清洗部400中清洗的硬化的固定化载体B'；以及控制部，控制各个结构要素。
其中，本发明中使用的初期固定化载体B为从混合液供给部100向反应槽300供给混合液C之后，与二价阳离子溶液A进行反应而形成的未被硬化的初期形态的固定化载体。
硬化的固定化载体B'为使在反应槽300中生成的初期固定化载体B经过多个反应移送部320、330、340、350并与二价阳离子溶液A接触20-25分钟并硬化而成的固定化载体。
混合液供给部100通过控制部600的控制向反应槽300供给混合液C。混合液供给部100包括：混合液储存槽100，用于储存混合液C；第一搅拌机120，对混合液储存槽110的混合液C进行搅拌；第一供给泵130，向反应槽300供给混合液储存槽110的混合液C；以及装载部140，使混合液C向移送一次反应移送部320下降。
混合液C以符合确定的浓度对方式混合微生物培养液和海藻酸钠而成。混合液储存槽110收容混合液C，通过第一搅拌机120的旋转进行搅拌。
第一供给泵130形成于混合液储存槽110的一侧，通过控制部600的控制，向装载部140供给混合液C。如图2所示，装载部140配置于反应槽300的上部。装载部140在下部配置多个装载管141，向一次反应移送部320的一侧端部按规定量下降混合液C。
从装载部140下降的混合液C与收容于一次反应移送部320的二价阳离子溶液A反应来形成初期固定化载体B。
二价阳离子溶液供给部200通过控制部600的控制向反应槽300供给二价阳离子溶液A。
二价阳离子溶液供给部200包括：离子溶液储存槽210，存储二价阳离子溶液A；第二搅拌机220，在离子溶液储存槽210内部旋转并搅拌二次阳离子溶液A；第二供给泵230，箱反应槽300供给离子溶液储存槽210的二价阳离子溶液A；以及粒子溶液供给管240，连接粒子溶液储存槽210和反应槽300。
如图2所示，离子溶液供给管240配置于装载部140和一次反应移送部320之间，来向一次反应移送部320供给二价阳离子溶液A。
反应槽300收容二价阳离子溶液A，从装载部140装载的混合液C和二价阳离子反应A相反应来生成初期固定化载体B。而且，反应槽300强制移送初期固定化载体B来增加与二价阳离子溶液A的接触时间和接触面积，初期归队能够化载体B以均匀的球形状维持更加坚固的硬度。
为此，如图5所示，本发明反应槽300包括：反应槽本体310；多个反应移送部320、330、340、350，形成于反应槽本体310，移送初期固定化载体B并发生硬化反应；以及垂直移送部370，向清洗部400移送反应移送完成的硬化的固定化载体B'。
多个反应移送部320、330、340、350以相互连接的方式在反应槽本体310的左右及上下形成。本发明的反应槽300的上部整齐地形成一次反应移送部320和二次反应移送部330，在其下部整齐地形成三次反应移送部340及四次反应移送部350。初期固定化载体B依次经过一次反应移送部320、二次反应移送部330、三次反应移送部340及四次反应移送部350来进行硬化反应。
多个反应移送部320、330、340、350的配置形状根据反应槽300的大小和微生物的种类等，向水平整齐地形成，或者向垂直形成多个层。如上所述，在一个反应槽300，多个反应移送部320、330、340、350向水平整齐地配置或者向垂直多层配置，因此，增加初期固定化载体B的移送路径来提高空间使用度。
即，与图1所示的微生物固定化装置10进行比较时，一个移送带15以横穿反应槽300的方式沿着斜线方向形成，因此，固定化载体B的移送长度受到与反应槽300的大小的限制，但是，本发明的反应槽300中，多个反应移送部320、330、340、350水平及垂直形成，并以之字形形态移动，因此，以相同的反应槽300为基准，本发明的固定化载体B可移动显著长的路径。
多个反应移送部320、330、340、350呈相同形状，因此，详细说明第一反应移送部320、330、340、350。
第一反应移送部320、330、340、350包括以此移送管321和在一次移送管321的内部旋转并移送初期固定化载体B的一次移送螺栓323。一次移送管321中，上部开放的剖面呈半圆形态。一次移送管321的内部收容从二价阳离子溶液供给部200供给的二价阳离子溶液A。二价阳离子溶液A通过一次移送管321收容于二次移送管331、三次移送管及四次移送管351。
像这样，仅向各个反应移送部320、330、340、350的移送管收容二价阳离子溶液A,当与在图1所示的以往微生物固定化装置10的反应槽11整体收容二价阳离子溶液A的情况相比，可减少二价阳离子溶液A的浪费。
具有比重的初期固定化载体B以位于一次移送管321的底部面侧的状态下通过一次移送螺栓323移动。一次移送螺栓323与驱动部380和一次移送轴323a相连接来旋转。一次移送螺栓323的移送叶片之间位于初期固定化载体B，通过一次移送螺栓323的旋转，逐渐向后端侧移动。
此时，当通过一次移送螺栓323，初期固定化载体B移动时，初期固定化载体B与一次移送螺栓323的旋转相联动来继续移动并碰撞。在此过程中，初期固定化载体B与存在于一次移送管321内部的二价阳离子溶液A在多种区域接触来进行离子反应。
并且，与一次移送螺栓323的旋转相联动，初期固定化载体B继续移动，因此，外表面接收物理压力，因此，坚固地凝聚来提高硬度，整体成接近球形的形状。
一次移送管321和二次移送管331通过一次连接管325相连接，三次移送管和四次移送管351通过三次连接管345连接。
为此二次移送管331和三次移送管341通过二次连接管335连接。各个连接管325、335、345呈U字管形态。由此，多个移送管通过连接管相互连接，固定化载体B连续移动并硬化。
四次移送管351的端部355箱反应槽本体310的外部延伸规定距离，从而向垂直移送部370供给硬化的固定化载体B'。
垂直移送部370与四次移送管351相连接，向清洗部400移送硬化的固定化载体B'。垂直移送部370在内部垂直移送叶片371来移送硬化的固定化载体B'。
其中，如图4所示，本发明的二价阳离子溶液供给部200通过控制部600的控制以维持可顺畅地使各个对应微生物进行反应的pH浓度的方式自动补充二价阳离子溶液A。
二价阳离子溶液A通过与混合液C相反应来生成初期固定化载体B，因此，随着时间的经过，pH浓度降低。
作为一例，如图4所示，在乳酸菌的情况下，混合液和二价阳离子溶液放映之后，若经过一分钟，则pH处于4.5-4.7范围，但是，在反映之后，若经过25分钟，则pH降低至4.0-4.2。
通过实验，当二价阳离子溶液A的pH浓度维持4.2-4.5时，乳酸菌使初期固定化载体B的形成及硬化反映积极，因此，控制部600以使收入于反应槽300的各个反应移送部320、330、340、350的二价阳离子溶液A的pH维持作为基准浓度的4.2-4.5的方式驱动第二供给泵230，从而通过离子溶液供给管240补充二价阳离子溶液A。
其中，反应槽300中的二价阳离子溶液A的pH通过位于一次反应移送部320的入口pH传感器360和位于四次反应移送部350的出口pH传感器365分别检测并向控制部600传送。
入口pH传感器360通过检测与混合液C开始反应的入口的一次反应移送部320的二价阳离子溶液A的pH来向控制部600传送，出口pH传感器365通过检测樱花的固定化载体B'排出的四次反应移送部350的二价阳离子溶液A的pH来向控制部600传送。
控制部600比较一次反应移送部320的pH值和四次反应移送部350的pH值差异，以使从一次反应移送部320至四次反应移送部350的二价阳离子溶液A的平均pH维持图4所示的对应微生物的基准pH范围的方式驱动第二供给泵230来自动补充二价阳离子溶液A。
由此，收容于反应槽300的各个反应移送部320、330、340、350的二价阳离子溶液A一直维持最优的pH，并与混合液C的反应速度均匀，可提高硬化的固定化载体B'的硬度。
清洗部400对沿着垂直移送部370移送的硬化的固定化载体B'进行清洗。清洗部400包括：载体移送部410，用于移送硬化的固定化载体B'；清洗液供给部420，形成于载体移送部410的上部，用于分散清洗液W。
回收部500回收在清洗部400完成清洗的硬化的固定化载体B'。
控制部600控制混合液供给部100、二价阳离子溶液供给部200、驱动多个移送螺栓的驱动部380、清洗部400及回收部500。
控制部600控制混合液供给部100的第一搅拌机120、第一供给泵130及装载部140的驱动，并控制二价阳离子溶液供给部200的第二搅拌机220、第二供给泵230。尤其，控制部600以使二价阳离子溶液供给部200自动恒定维持反应槽300的二价阳离子溶液A的pH的方式控制第二供给泵230。
控制部600控制对多个移送螺栓321、331、351进行驱动的驱动部380的驱动速度，在20-25分钟内，初期固定化载体B与二价阳离子溶液A反应来充分硬化。
参照图2至图7说明具有这种结构的本发明的微生物固定化载体制备装置1的动作过程。
在混合液储存槽110中，混合微生物培养液和海藻酸钠以确定的比例来混合形成混合液C。通过第一搅拌机120搅拌混合液C，通过第一供给泵130向装载部140进行供给。装载管141向一次移送管321掉落规定量的混合液C。
二价阳离子溶液供给部200对二价阳离子溶液A进行搅拌，通过第二供给泵230箱第一移送管321移送。二价阳离子溶液A通过一次反应移送部320箱二次反应移送部330、三次反应移送部340、四次反应移送部350及垂直移送部370供给。
在一次移送管321收容二价阳离子溶液A的状态下，若装载混合液C，则进行反应并生成初期固定化载体B。通过控制部600的控制，驱动部380驱动，多个反应移送部320、330、340、350的移送螺栓321、331、351驱动。
通过一次移送螺栓323的旋转驱动，初期固定化载体B强制向二次反应移送部330移动，依次向三次反应移送部340及四次反应移送部350移送。此时，与各个移送螺栓的旋转相联动，初期固定化载体B的外表面与移送螺栓相接触并碰撞，以此积极地晃动并移动。在此过程中，与新鲜的二价阳离子溶液A相接触，外表面通过与移送螺栓的接触受到压力并进行硬化。
由此，坚固的硬化的固定化载体B'通过垂直移送部370向清洗部400移送，在清洗部400清洗之后被回收部500回收。
图6为示出在本发明的微生物固定化载体制备装置1中反应20分钟的乳酸菌载体和枯草芽孢杆菌载体的照片。图7为示出通过图1的以往移送带15移送而形成的固定化载体和通过本发明的移送螺栓移送而成的固定化载体分别在反应槽反应20分钟后的状态的照片。
如图7所示，通过以往移送带15移送而成的微生物载体的大小不同，并呈现出不规则的球的形态。相反，通过本发明的移送螺栓强制移送，并赋予动态移动的微生物载体的大小均匀，并呈现出类似的球形态。
如上所述，本发明的微生物固定化载体制备装置通过移送螺栓强制移送处理固定化载体，并增加与新鲜的二价阳离子溶液的接触时间和接触面积。由此，可获得硬度高且大小均匀，且呈现出类似结构形态的硬化的固定化载体。
并且，本发明的微生物固定化载体制备装置中，仅在形成于移送螺栓的移送管收容二价阳离子溶液，可减少不必要的二价阳离子溶液的浪费。
并且，在反应槽内整齐地配置多个反应移送部，或者垂直地多层配置，在相同面积下，增加固定化载体的移送路径来增加反应时间，从而可谋求硬度提高，并可提高空间使用度。
并且，可通过将多个反应移送部内部的二价阳离子溶液的pH自动调节为各个微生物的最优pH来恒定维持反应速度。
以上说明的本发明的微生物固定化载体制备装置的实施例仅是例示性实施例，只要是本发明所属技术领域的普通技术人员，可进行多种变形及均等的气态实施例。因此，本发明并不局限于上述详细说明中所提及的形态。因此，本发明真正的技术保护范围通过附加的发明要求保护范围的技术思想来定义。并且，本发明包括通过附加的发明要求保护范围定义的本发明的精神和其范围内的所有变形技术方案及等同技术方案及代替技术方案。
Claims (3)
1.一种微生物固定化载体制备装置，其特征在于，
包括：
反应槽，用于使混合微生物培养液和藻酸盐水溶液的混合液和二价阳离子溶液相反应来生成固定化载体；
混合液供给部，用于向上述反应槽供给上述混合液；
阳离子溶液供给部，用于向上述反应槽供给上述二价阳离子溶液；
清洗部，用于对在上述反应槽中生成的固定化载体进行清洗；
回收部，用于回收在上述清洗部中被清洗的固定化载体；
控制部，以使上述混合液供给部和上述阳离子溶液供给部向上述反应槽供给上述混合液和上述二价阳离子溶液并使在上述反应槽生成的固定化载体在上述清洗部中被清洗之后向上述回收部移动的方式进行控制，
上述反应槽包括：
反应槽本体；
多个反应移送部，在上述反应槽本体上下配置或左右配置，帮助上述固定化载体的反应和移送，
各个反应移送部包括：
移送管，在内部收容上述二价阳离子溶液；以及
移送螺栓，沿着上述移送管的长度方向设置，通过旋转来强制移送上述固定化载体，增加与上述二价阳离子溶液的接触时间和接触面积。
2.根据权利要求1所述的微生物固定化载体制备装置，其特征在于，在上述反应槽本体的一侧形成垂直移送部，上述垂直移送部用于向上部移送通过上述多个反应移送部向上述反应槽本体的下部移送的固定化载体。
3.根据权利要求1所述的微生物固定化载体制备装置，其特征在于，
还包括入口pH传感器及出口pH传感器，分别配置于上述多个反应移送部中的入口侧反应移送部和出口侧反应移送部，用于测定入口侧和出口侧的二价阳离子溶液的pH，
在上述出口pH传感器所检测出的pH低于各个微生物种类的基准pH范围的情况下，上述控制部使上述二价阳离子溶液供给部向上述入口侧反应移送部补充二价阳离子溶液来维持上述基准pH范围。
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