CN108641926A - 一种微生物发酵避免接种时染菌的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微生物发酵避免接种时染菌的系统及方法，属于微生物发酵技术领域。所述系统包括接种瓶和发酵罐，接种瓶的瓶口内设置有橡胶塞，橡胶塞的中部设置有第一通孔，瓶口的外侧设置有压盖，压盖把橡胶塞压紧在瓶口内，压盖的中部设置有与第一通孔同心的第二通孔；发酵罐包括罐体和设置在罐体上的密封盖，密封盖上设置有补料管，补料管上设置有补料阀，补料阀和密封盖之间设置有依次连接的第一短节和第二短节，第一短节和第二短节之间设置有接种阀，第二短节的末端套设有乳胶管，乳胶管的末端套设有不锈钢管制插头，不锈钢管制插头插设在第一通孔和第二通孔中，密封盖上还设置有放空阀。本发明能够解决微生物发酵接种时容易染菌的问题。

Description

一种微生物发酵避免接种时染菌的系统及方法
技术领域
本发明涉及一种微生物发酵避免接种时染菌的系统及方法，属于微生物发酵技术领域。
背景技术
我国自上世纪90年代广泛开展了生物技术的研究，取得了多项突破性的成果，通过微生物发酵生产了多种新物质、新产品，应用于人们的工作和生活中。
发明人在学习了微生物生理特性后进行了多项微生物发酵的实验活动，如：细菌在甘油中发酵生产1,3丙二醇、酶菌在淀粉乳中发酵生产葡萄糖等都取得良好效果。在实验过程中，由于无菌室、超净平台、摇床等部位都进行了严格的消毒灭菌，在菌种培养过程中很少出现种子染菌的现象。但在发酵车间由于条件限制，车间很难做到严格灭菌，空气中杂菌较多。
以往接种的方法是实罐灭菌降温后，打开罐体的接种口，将摇瓶的种子液直接倒进发酵罐内。当打开接种口的瞬间，罐内出现负压，空气即刻进入发酵罐内，空气中的杂菌接触培养基开始生长繁殖，逐渐形成优势，抑制了生产菌的生长繁殖，导致发酵失败。因此，研究一种微生物发酵避免接种时染菌的方法是十分必要的。
发明内容
本发明提供一种微生物发酵避免接种时染菌的系统及方法，其能够解决微生物发酵接种时容易染菌的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
一方面，本发明提供一种微生物发酵避免接种时染菌的系统，包括接种瓶和发酵罐，其中：
所述接种瓶的瓶口内设置有橡胶塞，所述橡胶塞的中部设置有第一通孔，所述瓶口的外侧设置有压盖，所述压盖把所述橡胶塞压紧在所述瓶口内，所述压盖的中部设置有与所述第一通孔同心的第二通孔；
所述发酵罐包括罐体和设置在所述罐体上的密封盖，所述密封盖上设置有补料管，所述补料管上设置有补料阀，所述补料阀和密封盖之间设置有依次连接的第一短节和第二短节，所述第一短节和第二短节之间设置有接种阀，所述第二短节的末端套设有乳胶管，所述乳胶管的末端套设有不锈钢管制插头，所述不锈钢管制插头插设在所述第一通孔和第二通孔中，所述密封盖上还设置有放空阀。
进一步的，所述接种瓶的瓶口和压盖之间为螺纹连接，所述瓶口上设置有外螺纹，所述压盖上设置有与所述外螺纹相匹配的内螺纹。
进一步的，所述接种瓶为耐温150℃、耐压0.15MPa、容积5L的聚丙烯塑料瓶，所述第一通孔的直径为9.5mm，所述第二通孔的直径为10mm。
进一步的，所述发酵罐为竖向设置，所述发酵罐的内部设置有搅拌装置，所述发酵罐的罐体上方设置有用于驱动所述搅拌装置的电机，所述搅拌装置的搅拌轴上设置有搅拌叶片。
进一步的，所述发酵罐内设置有用于检测发酵罐内温度和湿度的温湿度传感器，所述温湿度传感器与系统的控制装置连接。
进一步的，所述乳胶管为耐温150℃的乳胶管，所述不锈钢管制插头为直径10mm、长度100mm的末端具有锥度的不锈钢管制插头。
另一方面，本发明还提供一种微生物发酵避免接种时染菌的方法，包括：
步骤1：接种瓶的空瓶灭菌：将所述接种瓶置于灭菌锅内，在一定的压力和温度下灭菌一定时间；
步骤2：摇瓶种子液集中倒入接种瓶内：预先对无菌室和超净平台用消毒液消毒、紫外线灭菌，经空瓶灭菌的接种瓶送到无菌室，在超净平台内打开接种瓶的压盖和橡胶塞，将摇瓶培养的种子液倒入接种瓶内，把橡胶塞塞入接种瓶瓶口内，用压盖将橡胶塞压紧，并用密封胶带封好，保证瓶口的密封不进气；
步骤3：接种瓶内的种子液转接到发酵罐内：待发酵罐实罐灭菌连同接种阀、乳胶管一起灭菌结束后，向发酵罐内通入无菌空气，保持发酵罐内一定正压，发酵罐的接种管插头穿透接种瓶的密封胶带插入接种瓶的压盖和橡胶塞内，并将接种瓶倒立，开启接种阀，罐内无菌空气进入接种瓶内，待发酵罐内压力与接种瓶压力平衡后，稍开放空阀，发酵罐内压力低于接种瓶内压力，种子液顺利流入罐内，由于橡胶塞的弹性，锁紧不锈钢管制插头，杜绝了外部空气进入接种瓶和发酵罐内，最后关闭接种阀，在保持罐内正压条件下完成接种。
进一步的，所述步骤1中，接种瓶空瓶灭菌的压力为0.12MPa、温度为120℃、灭菌时间为30min。
进一步的，所述步骤3中，保持发酵罐内的正压为50-60KPa，待温度降至38℃时开始接种，当稍开罐体放空阀时，罐内压力降至40KPa，接种瓶内的种子液在压差的驱动下全部流进发酵罐。
进一步的，所述步骤3还包括发酵罐装入培养基后进行实罐灭菌，凡液面以上的所有阀门打开，包括：补料阀、接种阀、放空阀，与发酵罐内一同灭菌，罐内通入水蒸气，待罐内蒸汽压力升至0.115MPa、温度升至116-120℃时，保温保压25min后，关闭上述所有阀门，将进罐蒸汽切换为无菌空气。
本发明具有以下有益效果：
本发明的微生物发酵避免接种时染菌的系统及方法，应用特制的接种瓶将摇瓶培养的种子液转接到发酵罐内，实现了在罐内正压条件下接种，改变了以往从接种口接种的方法，解决了接种时罐内呈负压的关键问题，杜绝了罐周围空气进入发酵罐，避免了微生物发酵在接种过程染菌的现象，使得微生物发酵过程得以顺利进行。
附图说明
图1是本发明的微生物发酵避免接种时染菌的系统的结构示意图；
图2是本发明的微生物发酵避免接种时染菌的系统的接种瓶的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
一方面，本发明提供一种微生物发酵避免接种时染菌的系统，如图1和图2所示，包括接种瓶1和发酵罐2，其中：
接种瓶1的瓶口内设置有橡胶塞1-1，橡胶塞1-1的中部设置有第一通孔1-2，瓶口的外侧设置有压盖1-3，压盖1-3把橡胶塞1-1压紧在瓶口内，压盖1-3的中部设置有与第一通孔1-2同心的第二通孔1-4；
发酵罐2包括罐体2-1和设置在罐体2-1上的密封盖2-2，密封盖2-2上设置有补料管3，补料管3上设置有补料阀4，补料阀4和密封盖2-2之间设置有依次连接的第一短节5和第二短节6，第一短节5和第二短节6之间设置有接种阀7，第二短节6的末端套设有乳胶管8，乳胶管8的末端套设有不锈钢管制插头9，不锈钢管制插头9插设在第一通孔1-2和第二通孔1-4中，密封盖2-2上还设置有放空阀10。
本发明的微生物发酵避免接种时染菌的系统，接种时罐压跌零是染菌的主要原因之一，保持接种时罐内正压，是避免接种时染菌的关键，本发明应用特制的接种瓶将摇瓶培养的种子液转接到发酵罐内，实现了在罐内正压条件下接种，改变了以往从接种口接种的方法，解决了接种时罐内呈负压的关键问题，杜绝了罐周围空气进入发酵罐，避免了微生物发酵在接种过程染菌的现象，使得微生物发酵过程得以顺利进行。
优选的，接种瓶1的瓶口和压盖1-3之间为螺纹连接，瓶口上设置有外螺纹，压盖1-3上设置有与外螺纹相匹配的内螺纹。
进一步的，接种瓶1为耐温150℃、耐压0.15MPa、容积5L的聚丙烯塑料瓶，第一通孔1-2的直径为9.5mm，第二通孔1-4的直径为10mm。
本发明的接种瓶的瓶口内径可以为25mm，瓶口外螺纹可以为M30×1.5，选取带锥度的实验室用橡胶塞，其小端直径约为24.5mm，大端直径约为25.5mm，长度30mm。内螺纹与瓶口外螺纹匹配的压盖可以为M30×1.5，压盖高度35mm。插头是前端有锥度Φ10mm的不锈钢管。
本发明中，发酵罐2为竖向设置，发酵罐2的内部设置有搅拌装置，发酵罐2的罐体上方设置有用于驱动搅拌装置的电机，搅拌装置的搅拌轴上设置有搅拌叶片。
作为本发明的一种改进，发酵罐2内设置有用于检测发酵罐2内温度和湿度的温湿度传感器，温湿度传感器与系统的控制装置连接。
优选的，乳胶管8为耐温150℃的乳胶管，不锈钢管制插头9为直径10mm、长度100mm的末端具有锥度的不锈钢管制插头。
另一方面，本发明还提供一种微生物发酵避免接种时染菌的方法，包括：
步骤1：接种瓶的空瓶灭菌：将接种瓶置于灭菌锅内，在一定的压力和温度下灭菌一定时间；
步骤2：摇瓶种子液集中倒入接种瓶内：预先对无菌室和超净平台用消毒液消毒、紫外线灭菌，经空瓶灭菌的接种瓶送到无菌室，在超净平台内打开接种瓶的压盖和橡胶塞，将摇瓶培养的种子液倒入接种瓶内，把橡胶塞塞入接种瓶瓶口内，用压盖将橡胶塞压紧，并用密封胶带封好，保证瓶口的密封不进气；
步骤3：接种瓶内的种子液转接到发酵罐内：待发酵罐实罐灭菌连同接种阀、乳胶管一起灭菌结束后，向发酵罐内通入无菌空气，保持发酵罐内一定正压，发酵罐的接种管插头穿透接种瓶的密封胶带插入接种瓶的压盖和橡胶塞内，并将接种瓶倒立，开启接种阀，罐内无菌空气进入接种瓶内，待发酵罐内压力与接种瓶压力平衡后，稍开放空阀，发酵罐内压力低于接种瓶内压力，种子液顺利流入罐内，由于橡胶塞的弹性，锁紧不锈钢管制插头，杜绝了外部空气进入接种瓶和发酵罐内，最后关闭接种阀，在保持罐内正压条件下完成接种。
本发明的微生物发酵避免接种时染菌的方法，应用特制的接种瓶将摇瓶培养的种子液转接到发酵罐内，实现了在罐内正压条件下接种，改变了以往从接种口接种的方法，解决了接种时罐内呈负压的关键问题，杜绝了罐周围空气进入发酵罐，避免了微生物发酵在接种过程染菌的现象，使得微生物发酵过程得以顺利进行。
进一步的，步骤1中，接种瓶空瓶灭菌的压力为0.12MPa、温度为120℃、灭菌时间为30min。
进一步的，步骤3中，保持发酵罐内的正压为50-60KPa，待温度降至38℃时开始接种，当稍开罐体放空阀时，罐内压力降至40KPa，接种瓶内的种子液在压差的驱动下全部流进发酵罐。
本发明中，步骤3还包括发酵罐装入培养基后进行实罐灭菌，凡液面以上的所有阀门打开，包括：补料阀、接种阀、放空阀，与发酵罐内一同灭菌，罐内通入水蒸气，待罐内蒸汽压力升至0.115MPa、温度升至116-120℃时，保温保压25min后，关闭上述所有阀门，将进罐蒸汽切换为无菌空气。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明和局部放大呈现的部分，为现有技术，在此不进行赘述。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种微生物发酵避免接种时染菌的系统，其特征在于，包括接种瓶和发酵罐，其中：
所述接种瓶的瓶口内设置有橡胶塞，所述橡胶塞的中部设置有第一通孔，所述瓶口的外侧设置有压盖，所述压盖把所述橡胶塞压紧在所述瓶口内，所述压盖的中部设置有与所述第一通孔同心的第二通孔；
所述发酵罐包括罐体和设置在所述罐体上的密封盖，所述密封盖上设置有补料管，所述补料管上设置有补料阀，所述补料阀和密封盖之间设置有依次连接的第一短节和第二短节，所述第一短节和第二短节之间设置有接种阀，所述第二短节的末端套设有乳胶管，所述乳胶管的末端套设有不锈钢管制插头，所述不锈钢管制插头插设在所述第一通孔和第二通孔中，所述密封盖上还设置有放空阀。
2.根据权利要求1所述的微生物发酵避免接种时染菌的系统，其特征在于，所述接种瓶的瓶口和压盖之间为螺纹连接，所述瓶口上设置有外螺纹，所述压盖上设置有与所述外螺纹相匹配的内螺纹。
3.根据权利要求2所述的微生物发酵避免接种时染菌的系统，其特征在于，所述接种瓶为耐温150℃、耐压0.15MPa、容积5L的聚丙烯塑料瓶，所述第一通孔的直径为9.5mm，所述第二通孔的直径为10mm。
4.根据权利要求1所述的微生物发酵避免接种时染菌的系统，其特征在于，所述发酵罐为竖向设置，所述发酵罐的内部设置有搅拌装置，所述发酵罐的罐体上方设置有用于驱动所述搅拌装置的电机，所述搅拌装置的搅拌轴上设置有搅拌叶片。
5.根据权利要求4所述的微生物发酵避免接种时染菌的系统，其特征在于，所述发酵罐内设置有用于检测发酵罐内温度和湿度的温湿度传感器，所述温湿度传感器与系统的控制装置连接。
6.根据权利要求5所述的微生物发酵避免接种时染菌的系统，其特征在于，所述乳胶管为耐温150℃的乳胶管，所述不锈钢管制插头为直径10mm、长度100mm的末端具有锥度的不锈钢管制插头。
7.一种微生物发酵避免接种时染菌的方法，其特征在于，包括：
步骤1：接种瓶的空瓶灭菌：将所述接种瓶置于灭菌锅内，在一定的压力和温度下灭菌一定时间；
步骤2：摇瓶种子液集中倒入接种瓶内：预先对无菌室和超净平台用消毒液消毒、紫外线灭菌，经空瓶灭菌的接种瓶送到无菌室，在超净平台内打开接种瓶的压盖和橡胶塞，将摇瓶培养的种子液倒入接种瓶内，把橡胶塞塞入接种瓶瓶口内，用压盖将橡胶塞压紧，并用密封胶带封好，保证瓶口的密封不进气；
步骤3：接种瓶内的种子液转接到发酵罐内：待发酵罐实罐灭菌连同接种阀、乳胶管一起灭菌结束后，向发酵罐内通入无菌空气，保持发酵罐内一定正压，发酵罐的接种管插头穿透接种瓶的密封胶带插入接种瓶的压盖和橡胶塞内，并将接种瓶倒立，开启接种阀，罐内无菌空气进入接种瓶内，待发酵罐内压力与接种瓶压力平衡后，稍开放空阀，发酵罐内压力低于接种瓶内压力，种子液顺利流入罐内，由于橡胶塞的弹性，锁紧不锈钢管制插头，杜绝了外部空气进入接种瓶和发酵罐内，最后关闭接种阀，在保持罐内正压条件下完成接种。
8.根据权利要求7所述的微生物发酵避免接种时染菌的方法，其特征在于，所述步骤1中，接种瓶空瓶灭菌的压力为0.12MPa、温度为120℃、灭菌时间为30min。
9.根据权利要求7所述的微生物发酵避免接种时染菌的方法，其特征在于，所述步骤3中，保持发酵罐内的正压为50-60KPa，待温度降至38℃时开始接种，当稍开罐体放空阀时，罐内压力降至40KPa，接种瓶内的种子液在压差的驱动下全部流进发酵罐。
10.根据权利要求7所述的微生物发酵避免接种时染菌的方法，其特征在于，所述步骤3还包括发酵罐装入培养基后进行实罐灭菌，凡液面以上的所有阀门打开，包括：补料阀、接种阀、放空阀，与发酵罐内一同灭菌，罐内通入水蒸气，待罐内蒸汽压力升至0.115MPa、温度升至116-120℃时，保温保压25min后，关闭上述所有阀门，将进罐蒸汽切换为无菌空气。
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