CN223189182U - 一种防止染菌的pha补料系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防止染菌的PHA补料系统，配料罐与补料罐连接，补料罐分别与种子罐、发酵罐和清洗水储罐管线连接；所述补料罐内部设有盘管，盘管一端与蒸汽发生器的连接，另一端与冷凝水储罐连接。本实用新型通过盘管提高补料罐内的问题，提高物料的温度并保温在60℃以上，同步实现灭菌和抑制杂菌的生长，降低发酵系统的染菌风险。

Description

一种防止染菌的PHA补料系统

技术领域

本实用新型属于发酵灭菌技术领域，具体涉及一种防止染菌的PHA补料系统。

背景技术

PHA（聚羟基脂肪酸酯）是由微生物利用多种碳源发酵产生的高分子聚酯的总称，由于其具有良好的生物相容性、生物可降解性和热加工性能，可以作为传统石油基塑料的环保替代品，从而广泛应用于包装材料、医疗用品、农业薄膜等领域。目前PHA的生产工艺主要分为微生物发酵和化学合成方法，其中微生物发酵技术通过菌株的选育、改造以及发酵技术的优化，已经能显著降低下游处理的复杂性和成本，因此也成为了PHA的主流生产工艺。

在微生物发酵过程中，需要严格控制杂菌的入侵发酵系统，使发酵过程失去真正意义上的纯种培养，从而得到非目的发酵产物或者发酵产物中杂质含量过多、成分复杂，为提取精制过程带来较大的压力。因此在传统发酵过程中，需要对发酵罐和原料进行高温灭菌，然后进行发酵和补料。目前对于可溶性发酵原料一般采用将其与水混合形成悬浮液，然后通过高温高压或化学消毒剂进行灭菌处理，然而该方法存在处理时间长、操作复杂、能耗高、存在部分损失的问题；对于可溶性较差或者不可溶的固体物料与水混合后往往容易结团，且结团大小很难控制，从而也存在难以实现全面透彻的灭菌，均有灭菌不彻底而导致发酵系统染菌从而发酵失败的风险。此外，经过灭菌后的物料在储存时也存在因储存不恰当而再次染菌的风险。

中国专利CN106075508A公开了一种多联发酵罐的补料管的灭菌方法和灭菌装置，包括分别设有输液管的乙醇洗瓶、氢氧化钠洗瓶、纯净水洗瓶；其还包括用于调节所述乙醇洗瓶、氢氧化钠洗瓶和纯净水洗瓶瓶内气压的气压调节装置，使得各洗瓶内的液体顺利流出，以及用于存储废液的收集瓶，具体为依次使用75%体积百分数的乙醇溶液、2mol/L的氢氧化钠溶液和纯净水冲洗补料管，乙醇溶液、氢氧化钠溶液和纯净水可由多联发酵罐的蠕动泵提供流通动力，避免了各补料管在灭菌前的拆卸、安装等预处理操作，并且能够降低染菌风险。

中国专利CN117720999A公开了一种用于发酵无菌固态补料的连续灭菌及补料装置，包括粉碎机、高温瞬时灭菌主机、冷却输送结构、进料结构以及系统管路除尘结构；粉碎机、高温瞬时灭菌主机、冷却输送结构以及进料结构依次密封连接，经过依次连接的上述结构，碳源从粉碎机输入到发酵罐；碳源经由物料暂存仓进入达到所述发酵罐内；系统管路除尘结构通过闭风器沉降所述装置使用过程中产生的粉尘。这样的相互连接的封闭系统，避免手动操作和间歇性补料的缺陷，提高发酵过程稳定性和产品质量。通过优化灭菌和补料过程同时对使用中产生的粉尘进行回收处理，控制系统配合相关气动阀结构能够在封闭情况下自动完成系统的除尘除菌功能，减少能耗和资源消耗，降低对环境的影响。

目前对于物料的灭菌仍然采用高温或化学试剂进行消毒，且通过控制设备、管路的密封度来保持无菌状态，对于设备要求高，且提供的灭菌方法和灭菌装置均只能适用于一种特定的发酵情况，应用范围较窄。

发明内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种防止染菌的PHA补料系统，通过盘管提高补料罐内的问题，提高物料的温度并保温在60℃以上，同步实现灭菌和抑制杂菌的生长，降低发酵系统的染菌风险。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种防止染菌的PHA补料系统，配料罐与补料罐连接，补料罐分别与种子罐、发酵罐和清洗水储罐管线连接；所述补料罐内部设有盘管，盘管一端与蒸汽发生器的连接，另一端与冷凝水储罐连接。

优选的，所述补料罐外部设有高位音叉、中位音叉和低位音叉。

优选的，所述冷凝水储罐与洗水储罐连接，洗水储罐与旋转喷淋头管线连接。

进一步优选的，所述旋转喷淋头位于补料罐内部。

优选的，所述配料罐内部设有搅拌装置，搅拌装置与搅拌电机连接。

优选的，所述配料罐顶部分别与物料储罐和工艺水储罐管线连接。

进一步优选的，所述工艺水储罐与清洗水储罐管线连接。

本实用新型的有益效果在于：

1、在补料罐内部设置盘管，然后在盘管内通入蒸汽，对补料罐内部进行整体升温，根据灭菌的需要提高温度，储存时调控蒸汽用量将补料罐内部温度维持在60℃左右，抑制杂菌的生长，实现物料长期处于无菌状态下，降低染菌风险；此外经过升温后的物料在进入种子罐和/或发酵罐中时，可以提高罐体温度，减少种子罐和/或发酵罐的升温能耗，同时也避免了温度较低的物料进入温度较高的种子罐和/或发酵罐，对发酵温度产生较大影响，保持发酵始终平稳运行，提高发酵效率。

2、本实用新型适用于多种物料类型，且可以经过串联同时实现多个物料的补料、灭菌，结构简单，防止染菌的效果好，同时能适当降低灭菌能耗，规避因物料染菌对发酵的影响。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图，图中1为物料储罐，2为工艺水储罐，3为搅拌电机，4为配料罐，5为搅拌装置，6为洗水储罐，7为旋转喷淋头，8为高位音叉，9为补料罐，10为中位音叉，11为低位音叉，12为冷凝水储罐，13为蒸汽发生器，14为盘管，15为发酵罐，16为种子罐，17为清洗水储罐。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步解释说明，值得注意的是，下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，而不应理解为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的内容为准。本领域技术人员在没有做出创造性劳动而对本实用新型的技术方案做出的修改、替换均落入到本实用新型的保护范围之内。

实施例1

如图1所示，一种防止染菌的PHA补料系统，其特征在于：配料罐4与补料罐9连接，补料罐9分别与种子罐16、发酵罐15和清洗水储罐17管线连接；所述补料罐9内部设有盘管14，盘管14一端与蒸汽发生器13的连接，蒸汽发生器13将蒸汽通过盘管14输送至补料罐9内部，对其中的物料进行升温；盘管14另一端与冷凝水储罐12连接，将冷凝水输出并储存在冷凝水储罐12中，以备下一工序使用；所述蒸汽发生器13与盘管14连接的管线上设有阀门，用以调节蒸汽的通入量；所述盘管14与冷凝水储罐12连接的管线上设有止回阀，防止冷凝水回到盘管中，影响加热效果。

优选的，所述补料罐9外部设有高位音叉8、中位音叉10和低位音叉11，对补料罐9中物料的量进行检测。

优选的，所述冷凝水储罐12与洗水储罐6连接，洗水储罐6与旋转喷淋头7管线连接，将冷凝水与洗水汇合后通过旋转喷淋头7输入至补料罐9中，实现对补料罐9的清洗，清洗后的清洗水经过补料罐9底部的排料口进入清洗水储罐17中储存，然后通过管线输送至工艺水储罐2中，以供配料罐2对物料进行稀释调浓。

进一步优选的，所述旋转喷淋头7位于补料罐9内部，实现对补料罐9内部的清洗。

优选的，所述配料罐4内部设有搅拌装置5，搅拌装置与搅拌电机3连接，对配料罐内的物料进行搅拌混合或者打散。

优选的，所述配料罐4顶部分别与物料储罐1和工艺水储罐2管线连接，管线上设有阀门，向配料罐4内选择性的输入物料和工艺水，进行配料。

进一步优选的，所述工艺水储罐2与清洗水储罐17管线连接，将清洗水储罐17中的清洗水进行循环利用，提高水资源的利用率。

实施例2

对固体物料进行灭菌时：将物料储罐1中的固体物料输送至配料罐4中，并利用搅拌电机和搅拌装置进行搅拌打散，然后将打散后的固体物料通过管线输送至补料罐9中，开启阀门将蒸汽发生器13中的蒸汽输送至盘管14中，利用盘管14对物料进行升温，首先升温至95℃以上维持30min进行灭菌，然后通过阀门减小蒸汽通入量，使补料罐9内的温度保持在60℃±5℃，防止染菌；待种子罐16和/或发酵罐15需要补料时，开启阀门，将补料罐9内的物料输送至种子罐16和/或发酵罐15中，完成补料。

对液体物料进行灭菌时：将物料储罐1中的固体物料、工艺水储罐2内的工艺水输送至配料罐4中，并利用搅拌电机和搅拌装置进行搅拌混合，混匀后的液体物料通过管线输送至补料罐9中，开启阀门将蒸汽发生器13中的蒸汽输送至盘管14中，利用盘管14对物料进行升温，首先升温至95℃以上维持30min进行灭菌，然后通过阀门减小蒸汽通入量，使补料罐9内的温度保持在60℃±5℃，防止染菌；待种子罐16和/或发酵罐15需要补料时，开启阀门，将补料罐9内的物料输送至种子罐16和/或发酵罐15中，完成补料。

Claims (7)

1.一种防止染菌的PHA补料系统，其特征在于：配料罐（4）与补料罐（9）连接，补料罐（9）分别与种子罐（16）、发酵罐（15）和清洗水储罐（17）管线连接；所述补料罐（9）内部设有盘管（14），盘管（14）一端与蒸汽发生器（13）的连接，另一端与冷凝水储罐（12）连接。

2.根据权利要求1所述的一种防止染菌的PHA补料系统，其特征在于：所述补料罐（9）外部设有高位音叉（8）、中位音叉（10）和低位音叉（11）。

3.根据权利要求1所述的一种防止染菌的PHA补料系统，其特征在于：所述冷凝水储罐（12）与洗水储罐（6）连接，洗水储罐（6）与旋转喷淋头（7）管线连接。

4.根据权利要求3所述的一种防止染菌的PHA补料系统，其特征在于：所述旋转喷淋头（7）位于补料罐（9）内部。

5.根据权利要求1所述的一种防止染菌的PHA补料系统，其特征在于：所述配料罐（4）内部设有搅拌装置（5），搅拌装置与搅拌电机（3）连接。

6.根据权利要求1所述的一种防止染菌的PHA补料系统，其特征在于：所述配料罐（4）顶部分别与物料储罐（1）和工艺水储罐（2）管线连接。

7.根据权利要求6所述的一种防止染菌的PHA补料系统，其特征在于：所述工艺水储罐（2）与清洗水储罐（17）管线连接。