CN215575189U - 一种微生物发酵在线检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微生物发酵在线检测系统，包括自动取样、样品处理和样品检测三部分，具体包括糖浓度分析仪、甘油浓度分析仪、分光光度计、过滤器、恒流泵、自控阀和混合池，本实用新型测得的所有数据均上传给PLC主机，可通过显示面板查看数据，检测完成后，可以通入无菌纯化水对整个系统进行清洗，防止样品残留对下次检测的影响，设备自动化运行，运行成本低，数据采集密度高，节约大量人工。

Description

一种微生物发酵在线检测系统

技术领域：

本实用新型涉及微生物发酵检测技术领域，尤其涉及一种微生物发酵在线检测系统。

背景技术：

微生物发酵是一个复杂的生化反应过程，为了提高最终产物的得率，必须保证在整个发酵进程中有一个适宜的微生物生长代谢环境。在发酵过程中，微生物所处的环境是变化的，需要及时调节，使微生物处在最佳生长环境，因此对发酵环境的监控是发酵工业中极为重要的环节。在线检测技术可以实时检测发酵过程中的各种物理化学参数，为实时工艺调控提供依据，也为自动控制提供帮助。

对微生物发酵影响较大的因素有pH值、温度、溶氧、还原糖、总糖和甘油含量等。其中pH值、温度和溶氧等这些物理化学参数，已经有了对应的在线检测设备，但还有部分生化参数(如还原糖、总糖、甘油含量、氨基氮、菌浓等)不能在线检测，只能离线检测。离线检测所获取的参数有很大的滞后性(一般需花时23～30分钟)，不利于检测参数及时反馈做出工艺调控，而且频繁的取样也增加了染菌的风险。

实用新型内容：

针对上述问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种微生物发酵在线检测系统，包括自动取样、样品处理和样品检测三部分。自动取样系统与发酵罐连接，通过PLC自动控制，从发酵罐中取样。样品一部分流入分光光度计，测取OD；另一部分样品经过过滤处理和稀释(稀释倍数需要参数设置)后，流入糖浓度分析仪和甘油浓度分析仪。测得的所有数据均上传给PLC主机，可通过显示面板查看数据。检测完成后，可以通入无菌纯化水对整个系统进行清洗，防止样品残留对下次检测的影响。

该系统具体包括糖浓度分析仪、甘油浓度分析仪、分光光度计、过滤器、七号恒流泵、九号恒流泵、十五号恒流泵、十六号恒流泵、十七号恒流泵、十八号恒流泵、一号自控阀、二号自控阀、三号自控阀、四号自控阀、五号自控阀、六号自控阀、十一号自控阀、十三号自控阀、十四号自控阀、二十一号自控阀、二十二号自控阀、八号混合池、九号混合池和二十号混合池；

所述三号自控阀连接有发酵罐，所述三号自控阀到六号自控阀之间为取样管道，取样管道上分别通过一号自控阀连接蒸汽管道，二号自控阀连接无菌空气管道，四号自控阀连接纯化水管道，五号自控阀连接排污管道；

所述六号自控阀连接过滤器，六号自控阀与过滤器之间的管道上还通过七号恒流泵连接到八号混合池，所述九号恒流泵一端连接八号混合池另一端连接纯化水管道，所述八号混合池连接分光光度计，八号混合池与分光光度计之间的管道上还通过十一号自控阀连接排污管道；

所述过滤器分别连接十三自控阀和十四自控阀；

所述十三自控阀、十五号恒流泵和十九号混合池依次连接，所述十六号恒流泵一端连接十九号混合池另一端连接纯化水管道，所述十九号混合池连接糖浓度分析仪，十九号混合池与糖浓度分析仪连接的管道上通过二十一号自控阀连接排污管道；

所述十四自控阀、十八号恒流泵和二十号混合池依次连接，所述十七号恒流泵一端连接二十号混合池另一端连接纯化水管道，所述二十号混合池连接甘油浓度分析仪，二十号混合池与甘油浓度分析仪连接的管道上通过二十二号自控阀连接排污管道。

优选的，上述管道均采用不锈钢304材质。

本实用新型有益效果：

(1)能够实现生化参数在线检测，及时获取数据，便于实时工艺调控，为全自动调控提供帮助。

(2)设备自动化运行，运行成本低，数据采集密度高，节约大量人工。

(3)传统的生化参数检测操作复杂，误差较大，该系统检测误差小于5％，且自动取样系统减少了染菌的风险。

附图说明：

为了易于说明，本实用新型由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本实用新型整体结构示意图。

图中：1-一号自控阀；2-二号自控阀；3-三号自控阀；4-四号自控阀；5-五号自控阀；6-六号自控阀；7-七号恒流泵；8-八号混合池；9-九号混合池；10-过滤器；11-十一号自控阀；12-分光光度计；13-十三自控阀；14-十四自控阀；15-十五号恒流泵；16-十六号恒流泵；17-十七号恒流泵；18-十八号恒流泵；19-十九号混合池；20-二十号混合池；21-二十一号自控阀；22-二十二号自控阀；23-糖浓度分析仪；24-甘油浓度分析仪。

具体实施方式：

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

如图1所示，本实用新型的一种微生物发酵在线检测系统，包括自动取样、样品处理和样品检测三部分。自动取样系统与发酵罐连接，通过PLC自动控制，从发酵罐中取样。样品一部分流入分光光度计12，测取OD；另一部分样品经过过滤处理和稀释(稀释倍数需要参数设置)后，流入糖浓度分析仪23和甘油浓度分析仪24。测得的所有数据均上传给PLC主机，可通过显示面板查看数据。检测完成后，可以通入无菌纯化水对整个系统进行清洗，防止样品残留对下次检测的影响。

该系统具体包括糖浓度分析仪23、甘油浓度分析仪24、分光光度计12、过滤器10、七号恒流泵7、九号恒流泵9、十五号恒流泵15、十六号恒流泵16、十七号恒流泵17、十八号恒流泵18、一号自控阀1、二号自控阀2、三号自控阀3、四号自控阀4、五号自控阀5、六号自控阀6、十一号自控阀11、十三号自控阀13、十四号自控阀14、二十一号自控阀21、二十二号自控阀22、八号混合池8、九号混合池9和二十号混合池20；

所述三号自控阀3连接有发酵罐，所述三号自控阀3到六号自控阀4之间为取样管道，取样管道上分别通过一号自控阀1连接蒸汽管道，二号自控阀2连接无菌空气管道，四号自控阀4连接纯化水管道，五号自控阀5连接排污管道；

所述六号自控阀6连接过滤器10，六号自控阀6与过滤器10之间的管道上还通过七号恒流泵7连接到八号混合池8，所述九号恒流泵9一端连接八号混合池8另一端连接纯化水管道，所述八号混合池8连接分光光度计12，八号混合池8与分光光度计12之间的管道上还通过十一号自控阀11连接排污管道；

所述过滤器10分别连接十三自控阀13和十四自控阀14；

所述十三自控阀13、十五号恒流泵15和十九号混合池19依次连接，所述十六号恒流泵16一端连接十九号混合池19另一端连接纯化水管道，所述十九号混合池19连接糖浓度分析仪23，十九号混合池19与糖浓度分析仪23连接的管道上通过二十一号自控阀21连接排污管道；

所述十四自控阀14、十八号恒流泵18和二十号混合池20依次连接，所述十七号恒流泵17一端连接二十号混合池20另一端连接纯化水管道，所述二十号混合池20连接甘油浓度分析仪24，二十号混合池20与甘油浓度分析仪24连接的管道上通过二十二号自控阀22连接排污管道。

具体的，上述管道均采用不锈钢304材质。

本实用新型系统运行流程：利用发酵罐10内压力和液体自身重量进行取样，样品一部分稀释后送到分光光度计12，测取OD，另一部分通过过滤器10进行过滤处理，过滤液稀释到合适的倍速后，送到糖浓度分析仪23和甘油浓度分析仪24测取还原糖浓度和甘油浓度。待测完成后，排掉所有液体，并用纯化水冲洗管道。

稀释原理：样品和纯化水分别由2台恒流泵输送到混合池，相同时间内流入混合池里样品和纯化水的比例是固定的，可调整恒流泵的速率从而获得不同稀释倍数的样品。

(1)系统取样前要对取样管道进行灭菌处理，具体流程：系统自动依次开启一号自控阀1和五号自控阀5，其余自控阀均关闭，蒸汽灭菌处理时间在10～15分钟。灭菌结束后，先关闭五号自控阀5，再关闭一号自控阀1。之后开启二号自控阀2，再开启五号自控阀5，通入无菌空气给取样管道降温，大约5分钟，降温结束后，依次关闭五号自控阀5和二号自控阀2。

(2)取样部分：系统打开三号自控阀3，样品通过罐内压力和自身重量流入管道内。

(3)OD的测量：系统打开六号自控阀7，样品流入七号恒流泵7，恒流泵将样品传送到八号混合池8。如需要稀释，系统会制动开启九号恒流泵9，选取合适速率(需要人工预先输入参数)，将纯化水导入八号混合池8，混合均匀后，再从混合池传送到分光光度计12，测取其OD值，测样期间十一号自控阀11一直关闭。

(4)还原糖测取：系统自动开启六号自控阀6，样品经过过滤器10，获得滤液。可人工选择是否测还原糖，测还原糖则开启十三号自控阀13。样品流过十三号自控阀13，十五号恒流泵15将样品送入十九号混合池19，同时系统自动开启十六号恒流泵16，以合适速率输入纯化水，混合均匀后的样品，从十九号混合池19传送到糖浓度分析仪23，期间二十一号自控阀21关闭。

(5)甘油浓度测取:系统自动开启六号自控阀6，样品经过过滤器10，获得滤液。可人工选择是否测甘油浓度，测甘油浓度则开启十四号自控阀14。样品流过十四号自控阀14，十八号恒流泵18将样品送入二十号混合池20，同时系统自动开启十七号恒流泵17，以合适速率输入纯化水，混合均匀后的样品，从二十号混合池20传送到甘油浓度分析仪24，期间二十二号自控阀22关闭。

(6)系统清洗：数据测完后，系统将自动对管道进行清洗：首先关闭三号自控阀3，依次开启四号自控阀4，十一号自控阀11，二十一号自控阀21和二十二号自控阀22。纯化水通过四号自控阀4流入管道，将剩余样品冲出管道。清洗结束后，关闭四号自控阀4，再开启二号自控阀2，用无菌空气将剩余的液体排出管道。最后依次关闭二号自控阀2，十一号自控阀11，十一号自控阀21和二十二号自控阀22。

(7)上述所有自控阀，恒流泵都由PLC主机控制，且测得的数据均上传到PLC主机。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种微生物发酵在线检测系统，其特征在于，包括糖浓度分析仪、甘油浓度分析仪、分光光度计、过滤器、七号恒流泵、九号恒流泵、十五号恒流泵、十六号恒流泵、十七号恒流泵、十八号恒流泵、一号自控阀、二号自控阀、三号自控阀、四号自控阀、五号自控阀、六号自控阀、十一号自控阀、十三号自控阀、十四号自控阀、二十一号自控阀、二十二号自控阀、八号混合池、九号混合池和二十号混合池；

所述三号自控阀连接有发酵罐，所述三号自控阀到六号自控阀之间为取样管道，取样管道上分别通过一号自控阀连接蒸汽管道，二号自控阀连接无菌空气管道，四号自控阀连接纯化水管道，五号自控阀连接排污管道；

所述六号自控阀连接过滤器，六号自控阀与过滤器之间的管道上还通过七号恒流泵连接到八号混合池，所述九号恒流泵一端连接八号混合池另一端连接纯化水管道，所述八号混合池连接分光光度计，八号混合池与分光光度计之间的管道上还通过十一号自控阀连接排污管道；

所述过滤器分别连接十三自控阀和十四自控阀；

所述十三自控阀、十五号恒流泵和十九号混合池依次连接，所述十六号恒流泵一端连接十九号混合池另一端连接纯化水管道，所述十九号混合池连接糖浓度分析仪，十九号混合池与糖浓度分析仪连接的管道上通过二十一号自控阀连接排污管道；

所述十四自控阀、十八号恒流泵和二十号混合池依次连接，所述十七号恒流泵一端连接二十号混合池另一端连接纯化水管道，所述二十号混合池连接甘油浓度分析仪，二十号混合池与甘油浓度分析仪连接的管道上通过二十二号自控阀连接排污管道。

2.根据权利要求1所述的一种微生物发酵在线检测系统，其特征在于：管道均采用不锈钢304材质。

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