CN109294890A - 一种微生物发酵多组分在线分析装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微生物发酵多组分在线分析装置，包括缓冲液桶、发酵罐、移液装置、检测池、取样池、清洗池和废液桶，所述缓冲液桶用于存放缓冲液，所述发酵罐用于发酵微生物，所述移液装置用于移取所述缓冲液，所述取样池用于存放待测样品，所述检测池设有至少2个，用于存放待测样品，所述清洗池用于清洗所述移液装置，所述废液桶用于存放排放的废液；该装置可根据需要实现微生物发酵多组分的在线检测和分析，可随时检测发酵状况。

Description

一种微生物发酵多组分在线分析装置及使用方法

技术领域

本发明涉及一种微生物分析装置，尤其涉及一种微生物发酵多组分在线分析装置及使用方法。

背景技术

微生物发酵过程是生化工程和现代生物技术及其产业化的基础，微生物发酵过程是及其复杂的生化过程，生化过程中各种组分的浓度在线分析显得就更加重要，根据组分分析结果调整发酵参数对于提高产品质量、降低生产成本、提高生产效率有重要意义。

现有发酵组分的分析研究多为发酵过程完成后对发酵后的产品进行分析检测，检测后若不满足条件则需要再次发酵，该分析手段无法对发酵过程中的产品进行控制或调整，导致生产效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种在线检测装置，该装置可根据需要实现微生物发酵多组分的在线检测和分析，可随时检测发酵状况。

本发明为了实现上述目的，所采取的技术方案为：一种微生物发酵多组分在线分析装置，包括缓冲液桶、发酵罐、移液装置、检测池、取样池、清洗池和废液桶，所述缓冲液桶用于存放缓冲液，所述发酵罐用于发酵微生物，所述移液装置用于移取所述缓冲液，所述取样池用于存放待测样品，所述检测池设有至少2个，用于存放待测样品，所述清洗池用于清洗所述移液装置，所述废液桶用于存放排放的废液；

所述缓冲液桶通过若干管路分别连接所述移液装置、检测池、取样池、清洗池的入口，所述废液桶通过若干管路分别连接所述检测池、取样池、清洗池的出口，所述发酵罐通过管路连接所述取样池，所述移液装置用于将所述取样池中液体移至所述检测池；

还包括若干盛放有标准液的标样池。

进一步的，所述移液装置为移液针，所述第三管路上设有进水总成、隔膜泵和精细注射泵，所述缓冲液桶中的缓冲液依次经过所述进水总成、隔膜泵、精密注射器到达所述移液针。

进一步的，所述缓冲液桶通过进水总成分支为所述第一管路和第三管路。

进一步的，所述第一管路、第二管路和第四管路通过废液总成汇集后通向所述废液桶。

进一步的，所述缓冲液桶和废液桶内均设有用于监测桶内液位的浮子。

进一步的，所述缓冲液桶和所述取样池之间依次设有第二泵和多通连接器，所述发酵罐与所述取样池之间依次设有取样器、第一泵和多通连接器，所述第二管路和所述第四管路通过所述多通连接器汇聚。

进一步的，所述检测池设有3个，检测池的进液管和出液管上分别设有用于向检测池内抽取缓冲液和排出检测池内缓冲液的水泵。

进一步的，所述移液针连接有用于夹持并操控移液针的机械臂。

本发明还涉及一种基于上述装置的微生物发酵多组分在线分析方法，包括以下步骤：

S01 将缓冲液桶中的缓冲液引流至所述取样池、检测池和移液装置，采用所述缓冲液清洗所述取样池、检测池和移液装置；

S02 排放所述取样池、检测池和移液装置中的残留缓冲液，将所述残留缓冲液排放至所述废液桶；

S03 将所述发酵罐内液体引流至所述取样池，检测所述取样池内样品浓度，若达到规定浓度，直接将所述取样池内移至所述检测池，若样品浓度高于规定浓度，则采用缓冲液稀释样品后，将样品移至所述检测池进行检测。

进一步的，所述的检测池设有3个，用于检测3种不同的组分。

本发明所产生的有益效果包括：本发明中的装置可实现在线检测发酵组分，方便简洁，实现高效率生产；本发明中的管路中设有多个多通连接器，通过多通连接器实现管路的汇聚与分流，合理高效的利用管道；本发明中的检测池、取样池、移液装置均连通有缓冲液桶，可在检测前通过缓冲液清洗内壁，防止前次检测残余物的污染，影响检测结果；本发明中的检测池设有多个，可对多组分的同时检测；本发明中的检测池和取样池中均设有溢流口，防止液位过高；本发明采用隔膜泵和精密注射泵，隔膜泵的工作原理是容积泵中较为特殊的一种形式。它是依靠一个隔膜片的来回鼓动改变工作室容积从而吸入和排出液体的。精密注射泵用于提高采取样品时的精度，隔膜泵和精密注射泵可实现高精度抽取液体。

附图说明

图1是微生物发酵多组分在线分析装置的结构示意图；

图2、图3 是微生物发酵多组分在线分析装置的使用流程图；

图4是基于微生物发酵多组分在线分析装置中各池之间的位置结构图；

图中1、缓冲液桶，2、发酵罐，3、废液桶，4、第一多通连接器，5、第二多通连接器，6、第三多通连接器，7、第四多通连接器，8、第五多通连接器，9、第一泵，10、第二泵，11、第三泵，12、第四泵，13、第五泵，14、第六泵，15、第七泵，16、第八泵，17、第九泵，18、第十泵，19、第十一泵，20、第十二泵，21、移液针，22、取样池，23、第一检测池，24、第二检测池，25、第三检测池，26、清洗池，27、隔膜泵，28、精细注射泵，29、取样器，30、机械臂，31、标样池。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1所示，本发明为一种微生物发酵多组分在线分析装置，包括检测池3个、清洗池26、取样池22、标样池316个、缓冲液桶1C1、废液桶3C2、取样器29、发酵罐2、隔膜泵27、精密注射器、移液针21、机械臂30、若干泵、若干多通连接器、流通管道组成；缓冲液桶1和废液桶3内均设有用于控制桶内液位的浮子开关F1和浮子开关F2，3个检测池内分别设有用于搅拌池内溶液的磁力搅拌器T1、磁力搅拌器T2和磁力搅拌器T3。

缓冲液桶1的出口连接有第一一级出液管和第二一级出液管，第一一级出液管通过第一多通连接器4分流为第一二级出液管和第二二级出液管，所述第一二级出液管依次通过隔膜泵27和精细注射泵28通向所述移液装置，所述第二二级出液管经过第二多通连接器5分流为若干管路，分别通向所述清洗池26、第一检测池23、第二检测池24和第三检测池25。

发酵罐2连接有第三出液管，所述第三出液管通过取样器29和第一泵9后通过第三多通连接器6与所述第二一级出液管汇集为一条管路并通向所述取样池22。

取样池22、清洗池26、检测池的出口分别通过各自的出液管连接至第四多通连接器7即废液总成后汇集为一条排液管，排液管经过第十三泵通向废液桶3。

取样池22、清洗池26、检测池上均设有溢流口，当液位到达溢流口处后会经过溢流口自动排出，取样池22、清洗池26、检测池的溢流口分别通过各自的溢流管连接至第五多通连接器8即溢流总成后汇集为一条溢流管，溢流管经过第九泵17连接第四多通连接器7。

标样池31设有6个，用于盛取标准液。

上述装置中的管路：

（1）缓冲液由缓冲液桶1经过第一多通连接器4、第二多通连接器5、第三泵11流至第一检测池23进行冲洗后经第六泵14、第四多通连接器7、第十三泵达到废液桶3；第一检测池23溢流出的液体经过第五多通连接器8、第九泵17、第四多通连接器7、第十三泵到达废液桶3；

（2）缓冲液由缓冲液桶1经过第一多通连接器4、第二多通连接器5、第四泵12流至第二检测池24进行冲洗后经第七泵15、第四多通连接器7、第十三泵达到废液桶3；第二检测池24溢流出的液体经过第五多通连接器8、第九泵17、第四多通连接器7、第十三泵到达废液桶3；

（3）缓冲液由缓冲液桶1经过第一多通连接器4、第二多通连接器5、第五泵13流至第一检测池23进行冲洗后经第八泵16、第四多通连接器7、第十三泵达到废液桶3；第三检测池25溢流出的液体经过第五多通连接器8、第九泵17、第四多通连接器7、第十三泵到达废液桶3；

（4）缓冲液由缓冲液桶1经第一多通连接器4、隔膜泵27、精细注射泵28到达移液针21；

（5）缓冲液由缓冲液桶1经第二泵10、第三多通连接器6到达取样池22；

（6）发酵罐2内液体由取样器29、第一泵9、第三多通连接器6到达取样池22；

（7）取样池22废液经第十泵18、第四多通连接器7、第十三泵至废液桶3；取样池22溢流出的液体经第五多通连接器8、第九泵17至第四多通连接器7；

（8）缓冲液由缓冲液桶1经过第一多通连接器4、第二多通连接器5、第十二泵20流至清洗池26进行冲洗后经第十一泵19、第四多通连接器7、第十三泵达到废液桶3；清洗池26溢流出的液体经过第五多通连接器8、第九泵17、第四多通连接器7、第十三泵到达废液桶3；

本发明中装置的使用方法包括如下步骤：

1）清洗：包括清洗3个检测池，取样池22，移液针21。缓冲液从缓冲液桶1经过进水总成（即第一多通连接器4）依次通过第二多通连接器5、泵（第三、第四、第五、第十二泵20）经过管道分别到第一检测池23、第二检测池24、第三检测池25和清洗池26。缓冲液从缓冲液桶1经过进水总成（即第一多通连接器4）通过隔膜泵27、精密注射器经过管道到移液针21，清洗移液针21内壁，然后机械手控制的移液针21根据程序指示在清洗池26里面清洗移液针21的外壁。取样池22清洗回路：缓冲液从缓冲液桶1到取样池22。2）排液：清洗工作结束后，废液通过取样池22、第一检测池23、第二检测池24、第三检测池25、清洗池26排至废液桶3。

3）取样：采集样品从发酵罐2经过取样器29、第一泵9、第三多通连接器6到取样池22。针对高浓度样品，在取样器29取样前，需在取样池22中先加入缓冲液用于稀释高浓度样品。具体步骤如图二所示。首先需判断待测样品的浓度是否小于需求的浓度X%，若是，则可以直接进入检测池；若不是，则需要通过移液针21向取样池22中加入Yml缓冲液用于稀释，磁力搅拌器将样品搅拌均匀，稀释过后的样品再次判断待测样品的浓度是否小于需求的浓度X%，达到要求则进样。

清洗池26，取样池22，检测池均设有溢流口，到达溢流口的液体排放至废液桶3，当缓冲液桶1C1和废液桶3C2中水位达到最高位时，浮子开关将发出信号。

上述仅为本发明的优选实施例，本发明并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本发明的技术方案范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微生物发酵多组分在线分析装置，其特征在于：包括缓冲液桶、发酵罐、移液装置、检测池、取样池、清洗池和废液桶，所述缓冲液桶用于存放缓冲液，所述发酵罐用于发酵微生物，所述移液装置用于移取所述缓冲液，所述取样池用于存放待测样品，所述检测池设有至少2个，用于存放待测样品，所述清洗池用于清洗所述移液装置，所述废液桶用于存放排放的废液；

所述缓冲液桶通过若干管路分别连接所述移液装置、检测池、取样池、清洗池的入口，所述废液桶通过若干管路分别连接所述检测池、取样池、清洗池的出口，所述发酵罐通过管路连接所述取样池，所述移液装置用于将所述取样池中液体移至所述检测池；

还包括若干盛放有标准液的标样池。

2.根据权利要求1所述的微生物发酵多组分在线分析装置，其特征在于：所述移液装置为移液针，所述缓冲液桶与所述移液针之间的管路上设有隔膜泵和精细注射泵，所述缓冲液桶中的缓冲液依次经过所述隔膜泵、精密注射器到达所述移液针。

3.根据权利要求1所述的微生物发酵多组分在线分析装置，其特征在于：所述发酵罐与所述取样池之间的管路上设有取样器和第一泵，所述发酵罐中的液体通过取样器和第一泵流动至所述取样池。

4.根据权利要求1所述的微生物发酵多组分在线分析装置，其特征在于：所述移液装置连接用于驱动所述移液装置移动或旋转的机械臂。

5.根据权利要求1所述的微生物发酵多组分在线分析装置，其特征在于：所述检测池、清洗池、取样池上均设有用于控制池内液位的溢流口，所述溢流口连接所述废液桶。

6.根据权利要求1所述的微生物发酵多组分在线分析装置，其特征在于：所述缓冲液桶的出口连接有第一一级出液管，所述第一一级出液管通过第一多通连接器后分流为第一二级出液管和第二二级出液管，所述第一二级出液管依次通过隔膜泵和精细注射泵通向所述移液装置，所述第二二级出液管经过第二多通连接器分流为若干管路，分别通向所述清洗池和若干检测池。

7.根据权利要求1所述的微生物发酵多组分在线分析装置，其特征在于：所述缓冲溶液的出口连接有第二一级出液管，所述发酵罐连接有第三出液管，所述第三出液管通过取样器和第一泵后通过第三多通连接器与所述第二一级出液管汇集为一条管路并通向所述取样池。

8.根据权利要求1所述的微生物发酵多组分在线分析装置，其特征在于：所述缓冲液桶和废液桶内均设有用于控制桶内液位的浮子，所述取样池、检测池内均设有用于搅拌池内液体的磁力搅拌器。

9.一种基于权利要求1所述装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

S01 将缓冲液桶中的缓冲液引流至所述取样池、检测池和移液装置，采用所述缓冲液清洗所述取样池、检测池和移液装置；

S02 排放所述取样池、检测池和移液装置中的残留缓冲液，将所述残留缓冲液排放至所述废液桶；

S03 将所述发酵罐内液体引流至所述取样池，检测所述取样池内样品浓度，若达到规定浓度，直接将所述取样池内移至所述检测池，若样品浓度高于规定浓度，则采用缓冲液稀释样品后，将样品移至所述检测池进行检测。

10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于：所述的检测池设有3个，用于检测3种不同的组分。