CN202024977U - 一种发酵在线甲醇检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种发酵在线甲醇检测装置，属于发酵过程检测类制造技术领域。它结构简单、实用性强、可长期在线运行，解决了基因工程酵母表达系统发酵过程中甲醇在线检测问题。本实用新型采用的技术方案是：一种发酵在线甲醇检测装置，它包括机箱，所述机箱包括甲醇气体采集室和检测室，甲醇气体采集室与检测室之间相对独立，并且至少有一个相通的气孔；甲醇气体采集室上方至少有一个进气口，并且通过管道与发酵罐排气管相连，下方至少有一个出气口；检测室内有气体检测装置；甲醇气体采集室和检测室分别至少有一个。

Description

一种发酵在线甲醇检测装置

技术领域

本实用新型公开一种发酵在线甲醇检测装置，属于发酵过程检测类制造技术领域。

背景技术

在基因工程领域，为了获取大量有价值的蛋白，主要是采用基因重组高密度流加发酵工艺，而甲醇营养型酵母表达系统是目前应用最广泛的外源基因表达系统之一。在甲醇营养型酵母表达系统发酵过程的表达阶段，需要不断流加甲醇作为诱导剂，也为菌体提供碳源和能量。由于重组酵母菌对瞬间甲醇浓度的变化非常敏感，当甲醇浓度过高时，会抑制细胞生长代谢甚至死亡，而甲醇浓度偏低，无法满足菌体的生长和代谢需要，菌体生长缓慢，也不能满足外源蛋白的表达，故维持稳定适量的甲醇浓度是实现高密度培养提高目的蛋白产量的决定性因素。因此在线实时检测甲醇浓度并由此确定甲醇的补加剂量及补加方式，对于甲醇营养型酵母表达系统的发酵起着至关重要的作用。

目前采用的方法主要是离线测定，主要有气相色谱法，比色法、酶动力学法等。离线检测需要昂贵或复杂的仪器，并且要频繁取样分析，还要对样品进行预处理，其滞后是不言而喻的，不适合对发酵过程进行动态监测，故无法满足对甲醇实时检测的需求。

甲醇是一种易挥发性有机物。在发酵过程中，一定的通气流量和温度条件下，甲醇气体的浓度与发酵液中甲醇的质量浓度成线性关系。因此实时在线检测甲醇气体浓度即可实现发酵液中甲醇浓度的在线检测。

现有的一种用于在线检测溶液中甲醇浓度的检测装置，是将甲醇采样器插入发酵液中，通过载气使发酵液中的甲醇气体透过薄膜扩散汇入到载气流，带入检测器中测定甲醇含量。这种方法每次发酵前必须对检测传感器部分进行灭菌，而通常采用的蒸汽灭菌会产生水蒸气造成检测误差；反复的灭菌也影响检测传感器使用寿命。这种方法使用较复杂，在实际应用特别是工业发酵中多有不便。

如果能够从发酵尾气中检测甲醇气体，并将其与发酵液中甲醇的浓度相对应，这种情况下，检测甲醇的气体传感器不进入发酵液，对发酵过程没有任何影响，无需灭菌，简单易行，即可方便的实现发酵过程甲醇浓度的在线检测。但需要解决的关键问题是发酵罐排出的尾气中水蒸气已经达到饱和，若直接进行检测，会影响检测精度，甲醇传感器很快就会失效。此外，尾气中含有大量其他气体成分，会对甲醇检测产生干扰，需要采用灵敏度高，选择性强的甲醇传感器，同时对检测信号的处理也有较高要求。

去除尾气中水蒸气的方法有多种。常规方法是采用机械式旋风水气分离方法，但由于排出的发酵尾气压力太小，采用这种方法效果较差；用活性炭等吸附剂虽可以吸附尾气中的部分水分，但也同时吸附了需要检测的有用气体；膜过滤技术，通气速率低，造成检测滞后，膜易堵塞，需经常清理，特别是在逃罐时无法进行检测。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种发酵在线甲醇检测装置，结构简单，实用性强，可长期在线运行，解决了基因工程酵母表达系统发酵过程甲醇在线检测问题。

为了上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种发酵在线甲醇检测装置，它包括机箱，所述机箱至少包括甲醇气体采集室和检测室，甲醇气体采集室与检测室之间相对独立，并且至少有一个相通的气孔；甲醇气体采集室上方至少有一个进气口，并且通过管道与发酵罐排气管相连，下方至少有一个出气口；检测室内至少有气体检测装置；甲醇气体采集室和检测室分别至少有一个。

所述甲醇气体采集室内安装有电加热装置。

所述气体检测装置包括甲醇气体传感器和信号处理单元。

所述信号处理单元至少包括微处理器、接口电路、显示单元和电源。

所述气体检测装置通过通讯网络与计算机连接。

本实用新型的设计思路是考虑到甲醇的易挥发性，在发酵过程中，一定的通气流量和温度条件下，甲醇气体的浓度与发酵液中甲醇的质量浓度成线性关系，通过检测发酵尾气甲醇气体，从而得到发酵液中的甲醇浓度。

本实用新型在甲醇气体采集室中设置电加热装置，使含有饱和水蒸气的尾气进入时保持较高的温度而不致结露，避免了水蒸气对甲醇传感器及检测装置的影响，使其能够长期在线正常工作。

本实用新型的有益效果如下：

1.通过尾气在线检测发酵过程中甲醇浓度，可以避免每批次发酵时高温灭菌给检测带来的一系列问题。

2.这种集气体采集与信号检测于一体的结构，简单实用，使用方便，不仅适用于实验室，也适合工业发酵。

3.免维护，可以长期在线运行。

4.现场安装简单，特别是对现有的发酵罐无需改造即可使用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型检测部分信号处理单元电路原理图。

图中：1.进气管，2.排气管，3.甲醇气体采集室，4.电加热器，5.隔板，6.甲醇气体传感器，7.信号处理单元，8.机箱。

具体实施方式

下面结合附图对发酵在线甲醇检测装置作进一步说明。

实施例：机箱8采用ABS工程塑料，隔板5采用铝板，进气管1及排气管2均采用PVC增强塑料软管，电加热器4采用市售的220v电热管，并安装温度传感器及温度控制器，甲醇气体传感器6采用对甲醇有高灵敏度的MQK3型甲醇气体传感器。信号处理单元7包括电源，按口电路，A/D转换器，微处理器，显示单元和通讯单元。

如图1所示，隔板5将机箱8分成甲醇气体采集室与检测室两个部分。在隔板5上开有气孔。电加热器4位于甲醇气体采集室中。进气管1一端与发酵罐排气口相连，另一端进入甲醇气体采集室，排气管2位于甲醇气体采集室下方。尾气经进气管1、进入机箱8中的甲醇气体采集室，扩散后经隔板5上气孔进入检测室。位于检测室内气孔处的甲醇气体传感器6，将甲醇气体浓度信号变换成电信号，送信号处理单元7。如图2所示，在信号处理单元7中，信号经接口电路至A/D转换器，转换成数字信号送微处理器单元，处理后显示甲醇浓度，同时将数字信号通讯送至计算机。

Claims (5)

1.一种发酵在线甲醇检测装置，它包括机箱，其特征是：所述机箱包括甲醇气体采集室和检测室，甲醇气体采集室与检测室之间相对独立，并且至少有一个相通的气孔，甲醇气体采集室上方至少有一个进气口，并且通过管道与发酵罐排气管相连，下方至少有一个出气口，检测室内有气体检测装置，甲醇气体采集室和检测室分别至少有一个。

2.根据权利要求1所述的发酵在线甲醇检测装置，其特征是：所述甲醇气体采集室内安装有电加热装置。

3.根据权利要求1所述的发酵在线甲醇检测装置，其特征是：所述气体检测装置包括甲醇气体传感器和信号处理单元。

4.根据权利要求3所述的发酵在线甲醇检测装置，其特征是：所述信号处理单元包括微处理器、接口电路、显示单元和电源。

5.根据权利要求1所述的发酵在线甲醇检测装置，其特征是：所述气体检测装置通过通讯网络与计算机连接。

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