CN206438122U - 一种机电一体化控制的生物反应器控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种机电一体化控制的生物反应器控制系统，所述机电一体化控制的生物反应器控制系统设置有反应器。本实用新型实现了生物反应过程自动化和智能化，为生物反应器设计有进气、排气、进料、出料、保温、清洗和补料子系统，实现所需的各个功能；其中进气系统用于配合出料系统实现出料、另外还具有搅拌功能；排气系统进料系统实现进料功能，还具有平衡容器内气压的功能；保温系统用于实现容器的恒温控制；清洗系统需外置CIP清洗装置，实现容器清洁功能；补料系统用于调节反应过程中物料的酸碱度、菌种浓度、盐度等。
Description
技术领域
本实用新型属于生物反应器技术领域，尤其涉及一种机电一体化控制的生物反应器控制系统。
背景技术
目前，生物反应器，指以活细胞或酶为生物催化剂进行细胞增殖或生化反应提供适宜环境的设备，它是生物反应过程中的关键设备。生物反应器的结构、操作方式和操作条件的选定对生物化工产品的质量、收率(转化率)和能耗有密切关系。生物反应器的设计、放大是生化反应工程的中心内容，也是生物化学工程的重要组成部分。
现有的生物反应器结构简单，操作复杂，反应效率较低。
发明内容
本实用新型为解决现有的生物反应器结构简单，操作复杂，反应效率较低的技术问题而提供一种结构简单、安装使用方便、提高工作效率的机电一体化控制的生物反应器控制系统。
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
本实用新型的所述机电一体化控制的生物反应器控制系统，所述 机电一体化控制的生物反应器控制系统设置有反应器、第一手动阀、第二手动阀；
所述第一手动阀通过管道连接第一电动阀，第二手动阀通过管道连接第二电动阀，第一电动阀与第二电动阀并接后与第一气体净化器连接，第一气体净化器通过管道与第三手动阀连接，第三手动阀通过管道与气体流量计连接，气体流量计通过管道与第二气体净化器连接，第二气体净化器通过管道与第三电动阀连接，第三电动阀通过管道与反应器的底部进气口和第十电动阀连接；
第九电动阀的一端通过管道与反应器底部的出料口连接，第九电动阀的另一端通过管道与第十六手动阀连接，第十五手动阀和第十电动阀与第九电动阀和第十六手动阀之间的管道连接，第十五手动阀通过管道与与储料池连接；
第七手动阀通过管道与第八手动阀连接，第八手动阀与第九手动阀并接后通过管道与第十一电动阀连接，第十一电动阀与第十手动阀并接后通过管道与反应器保温层底部进水口连接。
进一步设置有第四电动阀，所述第四电动阀的一端通过管道与反应器顶端的抽气孔连接，第四电动阀的另一端通过管道与真空泵连接；第十三手动阀的一端通过管道与反应器顶端的两个清洗喷头连接，第十三手动阀的另一端与CIP清洗系统的接口连接；第五电动阀的一端通过管道与反应器顶端的进料口连接；反应器顶端通过管道连接有第六电动阀；反应器顶端通过管道连接有第七电动阀。
进一步，所述反应器顶端的两个补料口分别通过管道连接有第十 一手动阀和第十二手动阀。
进一步，所述反应器的右侧通过管道连接有第八电动阀，反应器和第八电动阀之间的官道上安装有第四手动阀，第八电动阀通过管道与第五手动阀和第六手动阀并接，反应器右侧的取样接口通过管道连接有第十四手动阀。
进一步，所述反应器为立式压力容器，设置有保温层，顶端设置有照明灯、清洗口以及补料口；所述反应器内设有扶梯。
本实用新型具有的优点和积极效果是：本实用新型为实现生物反应过程自动化和智能化，为生物反应器设计有进气、排气、进料、出料、保温、清洗和补料子系统，实现所需的各个功能。其中进气系统用于配合出料系统实现出料、另外还具有搅拌功能；排气系统进料系统实现进料功能，还具有平衡容器内气压的功能；保温系统用于实现容器的恒温控制；清洗系统需外置CIP清洗装置，实现容器清洁功能；补料系统用于调节反应过程中物料的酸碱度、菌种浓度、盐度等。
本实用新型的反应器为立式压力容器，具有保温层，立式设计使得整个容易占用厂房面积小，而且便于温度控制和搅拌。容易能够承受一定程度的正压和负压，用于进料和出料。顶层具有人工口用于设备维护、照明灯用于人工维护时为内部照明、清洗口用于CIP清洗以及补料口；容器内设有扶梯，便于人工维护时在容器内上下；容器顶部以下具有保温层，保温层水流从底部流入顶部流出；容器中下部具有取样和传感器口，用于人工取样检查反应状态和安装PH值、盐度等传感器。容器底部设有进气口和出料口，进气口用于反应过程中的 搅拌；另外在与出料口连接的管道上页设有进气口，用于出料是搅拌。容器具有四个支柱，便于厂房内安装和固定。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的机电一体化控制的生物反应器控制系统结构示意图；
图中：1、反应器；2、第一手动阀；3、第一电动阀；4、第一气体净化器；5、第二手动阀；6、第二电动阀；7、第三手动阀；8、气体流量计；9、第二气体净化器；10、第三电动阀；11、第十一手动阀；12、第十二手动阀；13、第四电动阀；14、第十三手动阀；15、第五电动阀；16、第六电动阀；17、第七电动阀；18、第四手动阀；19、第八电动阀；20、第五手动阀；21、第六手动阀；22、第十四手动阀；23、第九电动阀；24、第十五手动阀；25、第十六手动阀；26、第十电动阀；27、第七手动阀；28、第八手动阀；29、第九手动阀；30、第十手动阀；31、第十一电动阀。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
如图1所示，本实用新型实施例的机电一体化控制的生物反应器控制系统包括：反应器1、第一手动阀2、第一电动阀3、第一气体净化器4、第二手动阀5、第二电动阀6、第三手动阀7、气体流量计 8、第二气体净化器9、第三电动阀10、第十一手动阀11、第十二手动阀12、第四电动阀13、第十三手动阀14、第五电动阀15、第六电动阀16、第七电动阀17、第四手动阀18、第八电动阀19、第五手动阀20、第六手动阀21、第十四手动阀22、第九电动阀23、第十五手动阀24、第十六手动阀25、第十电动阀26、第七手动阀27、第八手动阀28、第九手动阀29、第十手动阀30、第十一电动阀31。
第一手动阀2通过管道与压缩空气连接，第二手动阀5通过管道与氮气惰性气体连接，第一手动阀2通过管道连接第一电动阀3，第二手动阀5通过管道连接第二电动阀6，第一电动阀3与第二电动阀6并接后与第一气体净化器4连接，第一气体净化器4通过管道与第三手动阀7连接，第三手动阀7通过管道与气体流量计8连接，气体流量计8通过管道与第二气体净化器9连接，第二气体净化器9通过管道与第三电动阀10连接，第三电动阀10通过管道与反应器1的底部进气口和第十电动阀连接。
反应器1顶端的两个补料口分别通过管道连接有第十一手动阀11和第十二手动阀12。
第四电动阀13的一端通过管道与反应器1顶端的抽气孔连接，第四电动阀13的另一端通过管道与真空泵连接；第十三手动阀14的一端通过管道与反应器1顶端的两个清洗喷头连接，第十三手动阀14的另一端与CIP清洗系统的接口连接；第五电动阀15的一端通过管道与反应器1顶端的进料口连接，第五电动阀15的另一端通过管道与配料池连接；反应器1顶端通过管道连接有第六电动阀16；反 应器1顶端通过管道连接有第七电动阀17，第七电动阀17通过管道连接储料池清液。
反应器1的右侧通过管道连接有第八电动阀19，反应器1和第八电动阀19之间的官道上安装有第四手动阀18，第八电动阀19通过管道与第五手动阀20和第六手动阀21并接，第五手动阀20通过管道实现热水的回水，第六手动阀21通过管道实现冷却水回水；反应器1右侧的取样和传感器接口通过管道连接有第十四手动阀22。
第九电动阀23的一端通过管道与反应器1底部的出料口连接，第九电动阀23的另一端通过管道与第十六手动阀25连接，第十五手动阀24和第十电动阀26与第九电动阀23和第十六手动阀25之间的管道连接，第十五手动阀24通过管道与与第二气体净化器9连接。
第七手动阀27通过管道与第八手动阀28连接，第八手动阀28与第九手动阀29并接后通过管道与第十一电动阀31连接，第十一电动阀31与第十手动阀30并接后通过管道与反应器1保温层底部进水口连接；第七手动阀27通过管道实现冷却上水，第九手动阀29通过管道实现热水进入反应器1，第十手动阀30实现反应器1的底部进气。
反应器1为立式压力容器，具有保温层，立式设计使得整个容易占用厂房面积小，而且便于温度控制和搅拌。容易能够承受一定程度的正压和负压，用于进料和出料。顶层具有人工口用于设备维护、照明灯用于人工维护时为内部照明、清洗口用于CIP清洗以及补料口；容器内设有扶梯，便于人工维护时在容器内上下；容器顶部以下具有 保温层，保温层水流从底部流入顶部流出；容器中下部具有取样和传感器口，用于人工取样检查反应状态和安装PH值、盐度等传感器。容器底部设有进气口和出料口，进气口用于反应过程中的搅拌；另外在与出料口连接的管道上也设有进气口，用于出料时搅拌。容器具有四个支柱，便于厂房内安装和固定。
本实用新型的工作原理：
本实用新型设置有：进气系统用于出料和搅拌。该系统需要压缩空气和惰性气体两种气源，压缩空气用于出料及出料前的搅拌，惰性气体用于反应过程中的搅拌和排出容器内的空气。从进气系统管路看，两种气源的入口干路上都具有一个手动阀(第一手动阀2和第二手动阀5)和电动阀(第一电动阀3和第二电动阀6)，手动阀在设备空闲时，通过人工关闭该阀避免气体泄漏。其后的电动阀用于控制系统进行气路选择，当系统处于工作状态时，首先需要手动阀打开，控制系统根据需要对这两个电动阀进行开闭，选择用哪种气体工作；之后两种气体管路合并，公用一个干路对反应器1供气。在该干路上设有两级气体净化器(第一气体净化器1和第二气体净化器9)，使进入反应器内的气体达到食品级气体品质要求。再者该干路还设有气体流量计8和一个第三手动阀7，该手动阀用于系统不工作时的气路保护，在系统工作时需要手动打开。最后进气干路分成两个支路，用于两个反应器1的底部和出料口进气，并分别配有电动阀(第三电动阀10和第十电动阀26)，进而实现自动控制的功能。
排气系统用于进料和平衡容器内气体压力，包含两个支路——主 动排气支路和被动排气支路。主动排气支路用于进料时将容器内抽成负压，该支路包含一个真空泵和第四电动阀13。被动排气支路包含一个第八电动阀19、一个单向阀和两个分别用于监测容器内气压的一次和二次仪表。该支路中的一次仪表用现场查看时便于监视容器内压力；二次仪表将容器内压力变送至控制器用于自动控制和远程监视；第八电动阀19用于在反应过程中如果管内压力增大，则打开用于泄压；单向阀防止外部空气进入容器内造成菌类生花等对正常反应的不利影响。
进料系统采用负压进料，不仅效率高，能够将配好的盐水和菜丝一同抽进反应器，而且不会损伤菜丝。再者，这种进料方式的机械及其控制部分也很简单，进料部分包含进料管和第五电动阀15。当配料箱里的料已配好且系统需要进料时，首先排气部分的第四电动阀13和第五电动阀15都打开，随后打开真空泵。随着真空泵的工作，容器内压强越来越低，配料箱里的料会被抽进容器内且进料速率越来越快，直到达到负压和进料速率的平衡。当配料箱里配料被抽完或者容器已满时，系统关闭真空泵并随后关闭第四电动阀13和第五电动阀15，停止进料。
出料系统，出料方式采用压力出料。在出料前先打开第九电动阀23，再打开第十电动阀26，进而使压缩空气进入反应器1。在气体进入的时候会在反应器1内产生搅拌作用，使反应器1内的卤水和物料混合均匀，同时也增加容器内的气压；当容器内气体压力达到一定数值的时候，通过人工操作打开第十五手动阀24，反应器内1的卤水 和物料在压力的作用下从出料口喷出，进入出料箱。出料箱内设有隔层，当容器内的卤水和物料进入出料箱后，通过滤板将物料和卤水分离。这种出料方式可避免传统螺旋机构出料等出料方式对物料造成的破坏作用，不仅出料效率高，而且效果好。
回卤水系统，生物反应后的卤水含有高浓度乳酸菌，可回收用于下次生物反应，不仅节约了菌种，还可加快反应速率。因此，有在将物料和卤水分离后将卤水抽回反应器1内的功能，出料箱底部的卤水，在打开第七电动阀17后可经卤水泵泵入反应器。
保温系统，生物反应最佳温度为41℃，使容器内温度维持在该水平能够缩短反应时间。通常环境温度难以达到41℃，需要为反应器加温。系统设计有一热水箱，热水箱的热水通过热水泵从反应器外层底部泵入反应器保温层，并从外层上部回流至热水箱。反应器保温层内部为螺旋上升结构，可使保温层内水温均匀。反应器内设有温度传感器，系统可通过热水箱内和反应器内的两个温度传感器，进行双环路闭环温度控制，保证最佳的反应器内的温度。另外，反应器需要温度降低的时候，可通过人工切换阀门(即关闭第九手动阀29，打开第七手动阀27和第八手动阀28)使冷水进入反应器保温层，系统利用反应器内温度反馈通过操作保温气动阀调节反应器内温度。保温水还可通过人工开关第五手动阀20和第四手动阀18决定保温水的是回热水箱还是直接当做废水排出，其中回水的直接排出主要用于保温回路的清洁。
清洁和补料系统，反应器在使用一算时间后，问了彻底清洁，系 统可兼容CIP清洗系统。在反应器内的顶部设有两个CIP清洗喷头，外接CIP清洗设备后，打开第十三手动阀14，高压的消毒水、清洁水可经喷头冲洗反应器内壁。在反应过程中系统检测出需要补盐、补碱、补香料等需要时，可外接补料设备，打开第十一手动阀11或第十二手动阀12，分别通过相应的补料口向反应器1内添加。
以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种机电一体化控制的生物反应器控制系统，其特征在于，所述机电一体化控制的生物反应器控制系统设置有反应器；
第一手动阀通过管道连接第一电动阀，第二手动阀通过管道连接第二电动阀，第一电动阀与第二电动阀并接后与第一气体净化器连接，第一气体净化器通过管道与第三手动阀连接，第三手动阀通过管道与气体流量计连接，气体流量计通过管道与第二气体净化器连接，第二气体净化器通过管道与第三电动阀连接，第三电动阀通过管道与反应器的底部进气口和第十电动阀连接；
第九电动阀的一端通过管道与反应器底部的出料口连接，第九电动阀的另一端通过管道与第十六手动阀连接，第十五手动阀和第十电动阀与第九电动阀和第十六手动阀之间的管道连接，第十五手动阀通过管道与储料池连接；
第七手动阀通过管道与第八手动阀连接，第八手动阀与第九手动阀并接后通过管道与第十一电动阀连接，第十一电动阀与第十手动阀并接后通过管道与反应器保温层底部进水口连接。
2.如权利要求1所述的机电一体化控制的生物反应器控制系统，其特征在于，进一步设置有第四电动阀，所述第四电动阀的一端通过管道与反应器顶端的抽气孔连接，第四电动阀的另一端通过管道与真空泵连接；第十三手动阀的一端通过管道与反应器顶端的两个清洗喷头连接，第十三手动阀的另一端与CIP清洗系统的接口连接；第五电动阀的一端通过管道与反应器顶端的进料口连接；反应器顶端通过管 道连接有第六电动阀；反应器顶端通过管道连接有第七电动阀。
3.如权利要求1所述的机电一体化控制的生物反应器控制系统，其特征在于，所述反应器顶端的两个补料口分别通过管道连接有第十一手动阀和第十二手动阀。
4.如权利要求1所述的机电一体化控制的生物反应器控制系统，其特征在于，所述反应器的右侧通过管道连接有第八电动阀，反应器和第八电动阀之间的官道上安装有第四手动阀，第八电动阀通过管道与第五手动阀和第六手动阀并接，反应器右侧的取样接口通过管道连接有第十四手动阀。
5.如权利要求1所述的机电一体化控制的生物反应器控制系统，其特征在于，所述反应器为立式压力容器，设置有保温层，顶端设置有照明灯、清洗口以及补料口；所述反应器内设有扶梯。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20170825 Termination date: 20170929 |