CN210394360U - 一种培养罐用高效增温灭菌的防回流过滤装置 - Google Patents

Abstract

一种培养罐用高效增温灭菌的防回流过滤装置，属于液体菌种培养罐技术领域。本实用新型解决了现有的采用干式灭菌的过滤装置热传导速度慢，影响灭菌效率的问题，以及突发性停电时带杂菌的空气回流至罐体内，导致培养失败的问题。第一过滤器包括第一壳体以及固设在第一壳体内的导热桶、第一滤芯、第二滤芯，其中所述导热桶的开口端扣设在第一壳体位于罐体外部的一端，所述第一滤芯固设在第一壳体的另一端，所述第二滤芯设置在导热桶内且与罐体外部通过第一排气管连通，导热桶与罐体上部通过蒸汽管连通，导热桶与罐体外部通过排水管连通，第一滤芯连通设置有出气管，所述出气管延伸至罐体内底部，且出气管上设置有止回阀。

Description

一种培养罐用高效增温灭菌的防回流过滤装置

技术领域

本实用新型涉及一种培养罐用高效增温灭菌的防回流过滤装置，属于液体菌种培养罐技术领域。

背景技术

液体菌种培养过程中，为了保证成功率，需要对进入罐体内的空气进行过滤，目前采用的过滤手段一般都是通过设置过滤器来实现，而在经培养罐罐体正式通气培养前，需要对空气过滤器进行灭菌，传统的液体菌种培养罐一般根据空气过滤器布置方式的不同分为湿式灭菌和干式灭菌，其中所述干式灭菌是将空气过滤器的一部分设置在液体菌种培养罐的内部，通过罐内热传导给滤芯实现灭菌；此种灭菌方式的优点是通过罐体内部后期产生的温度热传递给滤芯灭菌，滤芯壳体内不产生冷凝水，也不用排放，简单省力；缺点是罐内热传导的温度没有蒸汽直通的温度高，灭菌时间相对较长。

申请人于2018年10月10日提交的申请号为201821640797.1的实用新型专利，公开了一种带有局部异温灭菌滤芯内置过滤器的液体菌种培养罐，其通过在空气过滤器外部套设加热夹层来实现对裸露在罐体外部的空气过滤器部分进行高温灭菌，但此种灭菌结构还存在如下问题：

1、为了保证过滤器中滤芯的安装与拆卸，过滤器壳体与滤芯之间的距离一般都较大，这将直接影响热传导速度，进而影响灭菌效率；

2、外部未经过滤的空气中含有灰尘和霉菌胞子等杂菌，罐体中的蒸汽通过蒸汽管排出的过程中没有防止带杂菌的空气回流的保护装置，在罐体内进行菌种培养期间，若遇突发性的停电，罐体内部压力归零，外界空气极易通过蒸汽管回流至罐体内，导致培养失败(现有技术中过滤装置也都存在同样的技术问题)。

并且，现有技术中的过滤装置大多为两级过滤，即只设置两个空气过滤器，并且每个空气过滤器中各设置一个滤芯，此种过滤装置在进行了一次灭菌后，滤芯所能维持的高效洁净时间并不长，在培养后期，因为进入罐体内的空气不够洁净而影响液体菌种培养成功率的可能性更高。

发明内容

本实用新型是为了解决现有的采用干式灭菌的过滤装置热传导速度慢，影响灭菌效率的问题，以及突发性停电时带杂菌的空气回流至罐体内，导致培养失败的问题，进而提供了一种培养罐用高效增温灭菌的防回流过滤装置。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种培养罐用高效增温灭菌的防回流过滤装置，它包括由上到下依次布置的第一过滤器及第二过滤器，两个过滤器分别插设在罐体的侧壁上，所述第一过滤器包括第一壳体以及固设在第一壳体内的导热桶、第一滤芯、第二滤芯，其中所述导热桶的开口端扣设在第一壳体位于罐体外部的一端，所述第一滤芯固设在第一壳体的另一端，所述第二滤芯设置在导热桶内且与罐体外部通过第一排气管连通，导热桶与罐体上部通过蒸汽管连通，导热桶与罐体外部通过排水管连通，第一滤芯连通设置有出气管，所述出气管延伸至罐体内底部，且出气管上设置有止回阀；

所述第二过滤器包括第二壳体以及设置在第二壳体内部的第三滤芯，第二壳体内部与罐体外部之间分别通过进气管和第二排气管连通，第二壳体的一端位于罐体外部，第三滤芯固设在第二壳体的另一端，罐体内部的第一壳体与第二壳体通过连通管连通，所述第一壳体及所述第二壳体均为变直径筒状结构，且第一滤芯外部的第一壳体外径小于导热桶外部的第一壳体外径设置，第三滤芯外部的第二壳体外径小于第二壳体一端的外径设置。

进一步地，所述导热桶包括同轴设置的锥形筒段和柱形桶段，其中锥形筒段的大端与第一壳体的一端部固接，锥形筒段的小端与柱形桶段的开口端通过第一法兰固接，且锥形筒段的长度小于第二滤芯的长度设置。

进一步地，第二壳体内还设置有第四滤芯，所述第四滤芯固设在第二壳体位于罐体外部的一端，且第四滤芯与罐体外部通过进气管连通。

进一步地，两个壳体的两端均为封头结构，其中每个壳体上位于罐体外部的一端封头结构均为盲板，第四滤芯通过滤芯座与其相临的盲板固接。

进一步地，第一壳体上位于罐体内部的封头与第一滤芯之间，以及第二壳体上位于罐体内部的封头与第三滤芯之间分别通过滤芯座固接，且每个滤芯座与其相临的滤芯和封头之间均为无间隙接触。

进一步地，出气管包括主流管和固设在主流管一端的分流组件，所述主流管的另一端与第一滤芯连通设置，所述分流组件包括横管、两个第一分流管及两个第二分流管，其中两个第一分流管的长度均小于两个第二分流管的长度，且四个分流管同时通过横管与主流管连通设置。

进一步地，所述主流管包括通过第二法兰固接为一体的第一管段及第二管段，所述第二管段与第一滤芯之间通过所述第一管段连通设置，且第二管段上与第一管段连通的一端位于罐体内上部，第二管段上远离第一管段的另一端位于罐体内下部，且横管与第二管段的另一端连通设置，所述止回阀设置在第二管段上。

进一步地，罐体的底部内壁呈锥形结构，所述横管靠近罐体下部内壁水平设置，所述第一分流管及所述第二分流管均与罐体底部内壁随形设置。

进一步地，每个第二分流管的一端均延伸至罐体底部内壁的最低点。

进一步地，两个第二分流管并排位于两个第一分流管之间设置。

本实用新型与现有技术相比具有以下效果：

本申请通过改变壳体的结构，将壳体设计成为变截面结构，起到过滤空气作用的第一滤芯和第三滤芯均位于小直径壳体内，使得第一滤芯及第三滤芯与其外部的壳体之间的间隙变小，便于热传导，有效强化灭菌效果，同时，将其它部分的壳体设置为大直径段，便于第一滤芯及第三滤芯的安装与维修，不需要借助其它工具即可轻松将第一滤芯及第三滤芯安装在壳体内；

当突然遇到停电时，罐体内部压力归零，外界带有灰尘等杂菌的空气即使从第一排气管回流，也会被第二滤芯过滤掉空气中的灰尘及霉菌胞子等杂菌，形成一个无菌屏障，保证在突发性停电的情况下，罐体内部不会染菌，有效保证液体菌种培养的成功率。

通过将罐体内部蒸汽引入导热桶内，进一步增加壳体内的预热面积，进而加快第一滤芯的灭菌速度。

附图说明

图1为本申请的主剖视示意图；

图2为图1的局部右视示意图；

图3为导热桶的主剖视示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～3说明本实施方式，一种培养罐用高效增温灭菌的防回流过滤装置，它包括由上到下依次布置的第一过滤器1及第二过滤器2，两个过滤器分别插设在罐体100的侧壁上，所述第一过滤器1包括第一壳体1-1以及固设在第一壳体1-1内的导热桶1-2、第一滤芯1-3、第二滤芯1-4，其中所述导热桶1-2的开口端扣设在第一壳体1-1位于罐体100外部的一端，所述第一滤芯1-3固设在第一壳体1-1的另一端，所述第二滤芯1-4设置在导热桶1-2内且与罐体100外部通过第一排气管3连通，导热桶1-2与罐体100上部通过蒸汽管4连通，导热桶1-2与罐体100外部通过排水管5连通，第一滤芯1-3连通设置有出气管6，所述出气管6延伸至罐体100内底部，且出气管6上设置有止回阀7；

所述第二过滤器2包括第二壳体2-1以及设置在第二壳体2-1内部的第三滤芯2-2，第二壳体2-1内部与罐体100外部之间分别通过进气管8和第二排气管9连通，第二壳体2-1的一端位于罐体100外部，第三滤芯2-2固设在第二壳体2-1的另一端，罐体100内部的第一壳体1-1与第二壳体2-1通过连通管10连通，所述第一壳体1-1及所述第二壳体2-1均为变直径筒状结构，且第一滤芯1-3外部的第一壳体1-1外径小于导热桶1-2外部的第一壳体1-1外径设置，第三滤芯2-2外部的第二壳体2-1外径小于第二壳体2-1一端的外径设置。

进气管8上、排水管5上以及两个排气管上均设置有控制管内介质通断的阀门。出气管6上设置止回阀7，防止罐内液体及空气反流至过滤器内。

每个壳体的两端均为封头结构，每个滤芯均通过滤芯座12与其相临的封头固接，每个滤芯与滤芯座12之间均为螺纹连接。每个过滤器上位于罐体100内部的封头均可以为可拆卸的盲板结构，也可以为不可拆卸的焊接结构。

罐体100侧壁装设有视镜，以观察罐体100内部情况。

两个过滤器均为水平设置。

蒸汽管4上装设有流量调节阀11。

每个过滤器上位于罐体100内部的壳体与位于罐体100外部的壳体平滑过渡。

本申请中的罐体100为常规罐体结构，例如申请人于2018年10月10日提交的申请号为201821640797.1的实用新型专利中公开的罐体结构。罐体100上的常规结构如接种口等在本申请附图中均未示出。

两个过滤器共用一个第二排气管9即可。

本申请通过改变壳体的结构，将壳体设计成为变截面结构，第一滤芯1-3外部的第一壳体1-1外径小于导热桶1-2外部的第一壳体1-1外径设置，第三滤芯2-2外部的第二壳体2-1外径小于第二壳体2-1一端的外径设置，即起到过滤空气作用的第一滤芯1-3和第三滤芯2-2均位于小直径壳体内，使得第一滤芯1-3及第三滤芯2-2与其外部的壳体之间的间隙变小，便于热传导，有效强化灭菌效果，同时，将其它部分的壳体设置为大直径段，便于第一滤芯1-3及第三滤芯2-2的安装与维修，不需要借助其它工具即可轻松将第一滤芯1-3及第三滤芯2-2安装在壳体内；

依据本申请结构的设计原理，还可在第二滤芯1-4与第三滤芯2-2之间设置若干个滤芯以加强过滤效果。

培养罐的常规工作程序如下：

1、向罐体100内加入培养液；

2、从罐体100底部通入蒸气进入罐内给培养液升温；

3、当罐体100内部培养液温度达到100°以上时，罐体100上部的蒸汽管4开始排出蒸汽达到100度以前是逐渐变热的空气，在工艺要求升温和罐体100保温保压的时间段内，蒸汽管4排除罐体100外部的都是蒸汽状态；

4、蒸汽时间段进入第一壳体1-1的一部分是蒸汽，另一部分是因为降温冷却的冷凝水；

5、在灭菌保温保压计时结束后，对罐体100降温，在温度达到100度以下时，罐体100蒸汽管4开始逐渐排出热气，排出气体的温度持续下降到25-28度，此时为常温空气；

6、蒸汽管4在工作的整个过程中经历了常温空气→热空气→蒸汽→热空气→常温空气。

在蒸汽开始排出时，首先开启排水管5上的阀门，排除进入到导热桶1-2内的蒸汽、冷凝水及冷气，当罐体100内降温至常压空气后，导热桶1-2内被吹干没有水分，关闭排水管5上的阀门，然后打开第一排气管3上的阀门，使常压空气经过第二滤芯1-4从第一排气管3排出。如此便形成了一个在培养期间稳定不变的出气管路及排气端口。

当突然遇到停电时，罐体100内部压力归零，外界带有灰尘等杂菌的空气即使从第一排气管3回流，也会被第二滤芯1-4过滤掉空气中的灰尘及霉菌胞子等杂菌，形成一个无菌屏障，保证在突发性停电的情况下，罐体100内部不会染菌，有效保证液体菌种培养的成功率。

通过将罐体100内部蒸汽引入导热桶1-2内，进一步增加壳体内的预热面积，进而加快第一滤芯1-3的灭菌速度。

本申请还可采用在蒸汽管上加设止回阀，以代替第二滤芯在本申请中所起到的防回流的作用。

所述导热桶1-2包括同轴设置的锥形筒段1-21和柱形桶段1-22，其中锥形筒段1-21的大端与第一壳体1-1的一端部固接，锥形筒段1-21的小端与柱形桶段1-22的开口端通过第一法兰1-23固接，且锥形筒段1-21的长度小于第二滤芯1-4的长度设置。将导热桶1-2设置为可分离结构，且锥形筒段1-21的长度小于第二滤芯1-4的长度，便于第二滤芯1-4的安装与更换。导热桶1-2与第一滤芯1-3之间的间隙最小可以为无间隙。

第二壳体2-1内还设置有第四滤芯2-3，所述第四滤芯2-3固设在第二壳体2-1位于罐体100外部的一端，且第四滤芯2-3与罐体100外部通过进气管8连通。本申请在一次灭菌后，向罐体100内通入常温空气时，外界空气首先经过第四滤芯2-3后，进入第二壳体2-1内，再依次经过第三滤芯2-2、连通管10进入第一壳体1-1内，最后通过第一滤芯1-3及出气管6进入罐体100底部。通过设置第四滤芯2-3，在外界空气源和第二壳体2-1之间形成一个高度有效并洁净的屏障，使得在不增加过滤器数量的前提下，增加外界空气过滤的次数，进而有效增加进入罐体100内洁净空气的维持时间。与现有技术相比，液体菌种培养的成功率更高。

两个壳体的两端均为封头结构，其中每个壳体上位于罐体100外部的一端封头结构均为盲板，第四滤芯2-3通过滤芯座12与其相临的盲板固接。盲板为可拆卸结构，便于第一壳体1-1内其它结构的安装与拆卸。通过设置盲板，有效提高了导热效果，灭菌过程中，增强壳体内空间预热面积和预热效果，有效提高了灭菌效率。

第一壳体1-1上位于罐体100内部的封头与第一滤芯1-3之间，以及第二壳体2-1上位于罐体100内部的封头与第三滤芯2-2之间分别通过滤芯座12固接，且每个滤芯座12与其相临的滤芯和封头之间均为无间隙接触。滤芯座12为金属导热结构，通过设置滤芯座12，将封头的热量快速的传递给滤芯，有效缩短了热传递的距离，从而增加热传递效果。同时滤芯座12与滤芯之间的接触面积以及滤芯座12与封头之间的接触面积更大，灭菌效果更好。每个滤芯与滤芯座之间均为螺纹连接，每个滤芯的螺纹端直径均小于或等于其相临的滤芯座的直径。

出气管6包括主流管6-1和固设在主流管6-1一端的分流组件6-2，所述主流管6-1的另一端与第一滤芯1-3连通设置，所述分流组件6-2包括横管6-21、两个第一分流管6-22及两个第二分流管6-23，其中两个第一分流管6-22的长度均小于两个第二分流管6-23的长度，且四个分流管同时通过横管6-21与主流管6-1连通设置。两个第一分流管6-22及两个第二分流管6-23形成错位吹气结构，保证罐体100下部没有死角沉料。与现有技术中单个出气口的出气管6相比，罐体100底部的液体流动性更好。

所述主流管6-1包括通过第二法兰6-11固接为一体的第一管段6-12及第二管段6-13，所述第二管段6-13与第一滤芯1-3之间通过所述第一管段6-12连通设置，且第二管段6-13上与第一管段6-12连通的一端位于罐体100内上部，第二管段6-13上远离第一管段6-12的另一端位于罐体100内下部，且横管6-21与第二管段6-13的另一端连通设置，所述止回阀7设置在第二管段6-13上。两个管段连接处位于罐体100内上部，其高于罐体100内液位设置，便于第二管段6-13及其上止回阀7的装拆与维修。同时防止在维修过程中罐内液体通过两个管段连接处进入第一滤芯1-3内。第二管段6-13上设置止回阀7，防止罐体100内空气及液体进入第一滤芯1-3内。

罐体100的底部内壁呈锥形结构，所述横管6-21靠近罐体100下部内壁水平设置，所述第一分流管6-22及所述第二分流管6-23均与罐体100底部内壁随形设置。

分流管与罐体100底部内壁随形设置，因第一分流管6-22的长度小于第二分流管6-23的长度，所以在向罐体100内通入常温空气时，两个第一分流管6-22和两个第二分流管6-23中所吹出的气流长度不同，即所吹及的范围不同，因第二分流管6-23较长，其所吹出的气体可以沿着罐体100底部锥形内壁吹向对向内壁的高处，通过第二分流管6-23能够实现第一分流管6-22吹不到的地方的搅动，进而保证罐体100下部无死角沉料。横管6-21可以为直管也可为弧形管，当其为弧形管时，可与罐体100内壁随形设置。

每个第二分流管6-23的一端均延伸至罐体100底部内壁的最低点。使得从第二分流管6-23内流出的气体在罐体100内部的行程更远，进一步保证罐体100下部没有死角沉料。例如，当横管6-21位于罐体100内右侧时，通过第一分流管6-22吹出的气体能够实现罐体100右半部分液体的搅动，通过第二分流管6-23吹出的气体能够实现罐体100左半部分液体的搅动。第二管段6-13及第二分流管6-23分别通过卡箍固定在罐体100内。

两个第二分流管6-23并排位于两个第一分流管6-22之间设置。

Claims (10)

1.一种培养罐用高效增温灭菌的防回流过滤装置，其特征在于：它包括由上到下依次布置的第一过滤器(1)及第二过滤器(2)，两个过滤器分别插设在罐体(100)的侧壁上，所述第一过滤器(1)包括第一壳体(1-1)以及固设在第一壳体(1-1)内的导热桶(1-2)、第一滤芯(1-3)、第二滤芯(1-4)，其中所述导热桶(1-2)的开口端扣设在第一壳体(1-1)位于罐体(100)外部的一端，所述第一滤芯(1-3)固设在第一壳体(1-1)的另一端，所述第二滤芯(1-4)设置在导热桶(1-2)内且与罐体(100)外部通过第一排气管(3)连通，导热桶(1-2)与罐体(100)上部通过蒸汽管(4)连通，导热桶(1-2)与罐体(100)外部通过排水管(5)连通，第一滤芯(1-3)连通设置有出气管(6)，所述出气管(6)延伸至罐体(100)内底部，且出气管(6)上设置有止回阀(7)；

所述第二过滤器(2)包括第二壳体(2-1)以及设置在第二壳体(2-1)内部的第三滤芯(2-2)，第二壳体(2-1)内部与罐体(100)外部之间分别通过进气管(8)和第二排气管(9)连通，第二壳体(2-1)的一端位于罐体(100)外部，第三滤芯(2-2)固设在第二壳体(2-1)的另一端，罐体(100)内部的第一壳体(1-1)与第二壳体(2-1)通过连通管(10)连通，所述第一壳体(1-1)及所述第二壳体(2-1)均为变直径筒状结构，且第一滤芯(1-3)外部的第一壳体(1-1)外径小于导热桶(1-2)外部的第一壳体(1-1)外径设置，第三滤芯(2-2)外部的第二壳体(2-1)外径小于第二壳体(2-1)一端的外径设置。

2.根据权利要求1所述的一种培养罐用高效增温灭菌的防回流过滤装置，其特征在于：所述导热桶(1-2)包括同轴设置的锥形筒段(1-21)和柱形桶段(1-22)，其中锥形筒段(1-21)的大端与第一壳体(1-1)的一端部固接，锥形筒段(1-21)的小端与柱形桶段(1-22)的开口端通过第一法兰(1-23)固接，且锥形筒段(1-21)的长度小于第二滤芯(1-4)的长度设置。

3.根据权利要求1或2所述的一种培养罐用高效增温灭菌的防回流过滤装置，其特征在于：第二壳体(2-1)内还设置有第四滤芯(2-3)，所述第四滤芯(2-3)固设在第二壳体(2-1)位于罐体(100)外部的一端，且第四滤芯(2-3)与罐体(100)外部通过进气管(8)连通。

4.根据权利要求3所述的一种培养罐用高效增温灭菌的防回流过滤装置，其特征在于：两个壳体的两端均为封头结构，其中每个壳体上位于罐体(100)外部的一端封头结构均为盲板，第四滤芯(2-3)通过滤芯座(12)与其相临的盲板固接。

5.根据权利要求4所述的一种培养罐用高效增温灭菌的防回流过滤装置，其特征在于：第一壳体(1-1)上位于罐体(100)内部的封头与第一滤芯(1-3)之间，以及第二壳体(2-1)上位于罐体(100)内部的封头与第三滤芯(2-2)之间分别通过滤芯座(12)固接，且每个滤芯座(12)与其相临的滤芯和封头之间均为无间隙接触。

6.根据权利要求1、2、4或5所述的一种培养罐用高效增温灭菌的防回流过滤装置，其特征在于：出气管(6)包括主流管(6-1)和固设在主流管(6-1)一端的分流组件(6-2)，所述主流管(6-1)的另一端与第一滤芯(1-3)连通设置，所述分流组件(6-2)包括横管(6-21)、两个第一分流管(6-22)及两个第二分流管(6-23)，其中两个第一分流管(6-22)的长度均小于两个第二分流管(6-23)的长度，且四个分流管同时通过横管(6-21)与主流管(6-1)连通设置。

7.根据权利要求6所述的一种培养罐用高效增温灭菌的防回流过滤装置，其特征在于：所述主流管(6-1)包括通过第二法兰(6-11)固接为一体的第一管段(6-12)及第二管段(6-13)，所述第二管段(6-13)与第一滤芯(1-3)之间通过所述第一管段(6-12)连通设置，且第二管段(6-13)上与第一管段(6-12)连通的一端位于罐体(100)内上部，第二管段(6-13)上远离第一管段(6-12)的另一端位于罐体(100)内下部，且横管(6-21)与第二管段(6-13)的另一端连通设置，所述止回阀(7)设置在第二管段(6-13)上。

8.根据权利要求7所述的一种培养罐用高效增温灭菌的防回流过滤装置，其特征在于：罐体(100)的底部内壁呈锥形结构，所述横管(6-21)靠近罐体(100)下部内壁水平设置，所述第一分流管(6-22)及所述第二分流管(6-23)均与罐体(100)底部内壁随形设置。

9.根据权利要求7或8所述的一种培养罐用高效增温灭菌的防回流过滤装置，其特征在于：每个第二分流管(6-23)的一端均延伸至罐体(100)底部内壁的最低点。

10.根据权利要求9所述的一种培养罐用高效增温灭菌的防回流过滤装置，其特征在于：两个第二分流管(6-23)并排位于两个第一分流管(6-22)之间设置。

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