KR101290246B1 - Microbial fermentor multistage jacket installed - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열손실의 저하와 배지의 열변성의 발생을 억제할 수 있도록 이루어진 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기에 관한 것으로, 상세하게는 각각 구획되어 작동시킬 수 있는 다단의 단위 자켓으로 이루어진 자켓이 설치되어 배양기의 배양용량을 조절하는 한편, 배양기의 배양량에 따라 온도조절 및 멸균을 행하는 자켓의 크기(높이)를 조절할 수 있도록 함으로써 배양기의 배양량의 변화에 따라 발생하는 열손실의 저하와, 온도차의 발생과 과열로 인한 배지의 열변성을 최소화함으로써 배양효율을 극대화시킬 수 있도록 이루어진 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기에 관한 것이다.
The present invention relates to a microbial incubator equipped with a multi-stage jacket configured to suppress the reduction of heat loss and the occurrence of thermal degeneration of the medium. More specifically, the incubator is provided with a jacket consisting of a multi-stage unit jacket that can be operated separately divided. It is possible to adjust the size (height) of the jacket for temperature control and sterilization according to the culture amount of the incubator while controlling the incubation volume of the incubator. It relates to a microbial incubator with a multi-stage jacket made to maximize culture efficiency by minimizing thermal degeneration of the medium due to overheating.
일반적으로 배양기(fermentor, 培養基 )는 세균이나 미생물을 인공적으로 증식하기 위해서 만들어진 것으로 사용 전에는 잡균의 발생 방지를 위해 반응조의 내부를 멸균을 시키고, 용도에 따라 pH나 온도를 조정할 필요가 있다.In general, a fermentor (fermentor) is made to artificially grow bacteria or microorganisms, and before use, it is necessary to sterilize the inside of the reaction tank to prevent the occurrence of various germs, and adjust the pH or temperature according to the use.
도 1과 같이 종래의 배양기는 배지(배양액)를 수용하여 세균이나 미생물을 배양하는 반응조(1)와, 상기 반응조(1)에 설치되어 배지를 교반시키는 교반용 날개와 이를 회전시키는 모터로 이루어지는 교반장치(2)와, 상기 반응조(1)의 온도를 조절하도록 반응조의 외측에 설치되는 단일 형태의 자켓(3)과, 상기 자켓(3)에 열매체에 스팀 또는 냉각수를 공급하여 온도를 조절하는 온도조절장치(4)로 구성된다.As shown in FIG. 1, a conventional incubator includes a
상기 반응조(1)의 멸균은 고온의 스팀을 공급하여 멸균처리하며, 이러한 기술은 종래의 (KR) 특허등록 제 10-0821376호의 간접멸균식 미생물 배양기 등의 다양한 기술이 제공되어 있다.Sterilization of the reaction tank (1) is sterilized by supplying high-temperature steam, this technique is provided with a variety of techniques, such as indirect sterilization microorganism incubator of the conventional (KR) Patent Registration No. 10-0821376.
그러나, 도 2와 같이 단일 형태의 자켓(3)을 사용하는 경우, 반응조(1) 내에 수용되어 배양되는 배지가 반응조(1)의 적정 배양용량에 미치지 못할 때에 "A"부분에서 도 3과 같이 배지에 열변성을 초래하는 단점이 있다.However, in the case of using the
예를 들면, 일반적인 배양 용량(Vol%)은 반응조의 용적의 70~80%이며, 단일 형태의 자켓(3)을 사용하여 온도조절을 할 경우, 배지의 양이 반응조의 용적의 70~80%일 때에는 공기층의 체적이 작으며, 상부부분에는 자켓이 감싸고 있지 않음으로써 반응조 내벽 중 배지와 접촉하는 배지층 내벽과 공기와 접촉하는 공기층 내벽 사이에 큰 온도편차가 발생하지 않아 배지와 공기층의 경계부분 및 공기층 내벽에서 배지의 열변성이 발생하지 않는다.For example, a typical culture volume (Vol%) is 70-80% of the volume of the reactor, and when the temperature is controlled using a single type jacket (3), the amount of medium is 70-80% of the volume of the reactor. When the volume of air layer is small, and the jacket is not wrapped in the upper part, there is no big temperature deviation between the inner wall of the reactor layer and the inner wall of the air layer in contact with the air. And thermal degeneration of the medium does not occur in the inner wall of the air layer.
그러나, 도 2의 (a) 또는 (b)와 같이 배지의 양이 반응조의 용적의 50% 또는 30%일 때에는 공기층의 체적이 크고, 공기층을 형성하는 반응조의 외측을 자켓이 감싸고 있음으로써, 반응조 내벽 중 배지와 접촉하는 배지층(C) 내벽과 공기와 접촉하는 공기층(B) 내벽 사이에 큰 온도편차가 발생하고, 이로 인하여 도 3과 같이 배지와 공기층의 경계부분 및 공기층 내벽(1b)에서 배지의 열변성이 발생하게 되며, 또한 배지층(C) 뿐만 아니라 공기층(B)에 열을 전달함으로써 열효율이 저하되는 문제점이 있다.However, when the amount of the medium is 50% or 30% of the volume of the reaction tank as shown in Fig. 2 (a) or (b), the volume of the air layer is large, and the jacket surrounds the outer side of the reaction tank forming the air layer. In the inner wall, a large temperature deviation occurs between the inner wall of the medium layer (C) in contact with the medium and the inner wall of the air layer (B) in contact with the air, and as a result, the boundary between the medium and the air layer and the inner wall of the air layer (1b) as shown in FIG. 3. Thermal degeneration of the medium occurs, and there is a problem that the thermal efficiency is lowered by transferring heat to the air layer (B) as well as the medium layer (C).
더욱 상세하게 설명하면, 단일 형태의 자켓(3)이 설치된 반응조에 적정용량의 배지를 넣고 않고, 적은 량의 배지를 사용하게 되면, 자켓(3)에 공급되는 열매체에 의하여 배지층(C) 내벽(1c)과 공기층(B) 내벽(1b) 사이에 온도편차가 발생하는 한편, 배지층(C) 내벽(1c) 보다 공기층(B) 내벽(1b)이 고온으로 가열됨으로써 배지와 공기층의 경계부분의 배지와 교반시 튀김 현상으로 공기층(B) 내벽(1b) 붙은 배지에 열변성이 발생하는 문제점이 있으며, 또한, 배양을 위하여 배지층(C) 내벽(1c) 만을 가열하여 온도를 조절하면 되는 것을 공기층(B)의 내벽(1b)과 같이 가열하게 됨으로써 열효율이 떨어지는 문제점이 있다.In more detail, when a small amount of medium is used without putting a medium of a medium in a reactor equipped with a
또한, 상기와 같이 열변성을 방지할 수 있는 방법이 없어 반응조에 항상 적정용량의 배지를 넣고 배양을 하게 됨으로써 배양 용량에 대한 탄력성이 떨어져 배양에 대한 효율성이 떨어지는 문제점 있으며, 더욱이 적은 양의 배지를 배양하고자 하는 경우, 용량이 작은 배양기를 별도로 구입하거나, 배양하고자 하는 배지의 양보다 더 많은 양의 배지를 배양하여야 함으로써 배양에 대한 효율성 저하와 이로 인한 가격의 상승을 일으키는 요인이 되는 문제점이 있다.
In addition, there is no method to prevent thermal denaturation as described above, so that the culture medium is always put in the appropriate capacity in the reaction tank, so that the elasticity of the culture capacity is low, and the efficiency of the culture is low. In the case of cultivation, a small incubator is purchased separately, or cultivation of a larger amount of medium than that of the medium to be cultured has a problem of causing a decrease in efficiency and a rise in price thereof.
본 발명은 상기와 같은 종래의 단일형태의 자켓이 설치된 배양기에 대한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 본 발명은 반응조의 용적의 크기에 구애받지 않고, 배양을 하고자 하는 배지의 양을 선택 가능하며, 배양시 열변성 배지의 발생을 억제하고, 열효율을 높일 수 있도록 이루어진 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기를 제공하고자 한다.The present invention is to solve the problem of the conventional incubator with a single type of jacket, the present invention can be selected regardless of the size of the volume of the reactor, the amount of the medium to be cultured, The present invention is to provide a microorganism incubator with a multi-stage jacket that is configured to suppress the generation of thermally denatured medium and improve thermal efficiency.
즉, 배지의 양에 따라 반응조의 가열 높이를 조절하여 가열할 수 있도록 하여 배지 배양용량을 조절할 수 있도록 하는 각각 구획되어 작동시킬 수 있는 다수의 다단의 단위 자켓으로 이루어진 자켓을 구비하는 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기를 제공하고자 한다.That is, a multi-stage jacket is provided having a jacket composed of a plurality of multi-stage unit jackets, each of which can be operated by being partitioned to adjust the heating height of the reactor according to the amount of the medium to control the medium culture capacity. To provide a microbial incubator.
또한, 종래의 경우 반응조의 외측에서 구비된 자켓으로부터 전달되는 열에 의하여 가열이 이루어짐으로 내측과 외측의 온도의 불균일성이 발생하는 문제점이 있으나, 이러한 문제점을 해결할 수 있도록 교반용 회전축에 온도조절장치를 구비하도록 하되, 상기 온도조절장치가 배지 배양용량에 따라 적용할 수 있도록 이루어진 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기를 제공하고자 한다.
In addition, in the conventional case, there is a problem that the nonuniformity of the temperature of the inside and the outside occurs due to the heating by the heat transmitted from the jacket provided on the outside of the reaction tank, a temperature control device is provided on the stirring shaft to solve this problem To, but to provide a microbial incubator is installed a multi-stage jacket made so that the temperature control device can be applied according to the culture medium capacity.
이와 같은 목적을 달성하고자 본 발명의 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기는, 상기 반응조의 수직방향으로 다수로 구획되게 반응조를 감싸는 열매체용 입구와 출구가 구비되는 다단의 단위 자켓로 이루어져 반응조의 수직방향으로 온도를 상이하게 조절할 수 있도록 이루어진 자켓과, 상기 단위 자켓에 각각 열매체를 선택적으로 공급하여 온도를 조절하는 제1 온도조절장치와, 상기 교반장치의 교반용 회전축에는 외주연에 스크류형태로 설치되어 배지를 회전방향에 따라 상측 또는 하측 방향으로 이동시킬 수 있는 온도조절용 스크류날개로 이루어진 제2 온도조절장치를 포함하여, 상기 반응조의 배지 양에 따라 수직방향으로 구획되게 온도조절이 가능함을 특징으로 한다.Microorganism incubator equipped with a multi-stage jacket of the present invention to achieve the above object, consisting of a multi-stage unit jacket is provided with an inlet and an outlet for the heating medium to surround the reaction tank to be divided into a plurality of vertical direction of the reaction tank temperature in the vertical direction of the reaction tank The first temperature control device for controlling the temperature by selectively supplying the heat medium to the unit jacket and the unit jacket, respectively, to control the temperature differently, and the stirring shaft of the stirring device is installed in the form of a screw on the outer periphery of the medium Including a second temperature control device made of a temperature control screw wings that can be moved in the upper or lower direction according to the rotation direction, characterized in that the temperature can be controlled to be partitioned in the vertical direction according to the amount of medium in the reactor.
상기 온도조절용 스크류날개는 전기를 공급받아 가열되는 전열재질로 이루어지는 한편, 배지가 온도조절용 스크류날개를 타고 연속적으로 수직방향으로 올라가는 것을 방지하기 위한 수단으로 교반용 회전축에는 임의 간격으로 온도조절용 스크류날개가 미설치되어 형성되는 오름방지부가 구비됨을 특징으로 한다.The temperature control screw blade is made of a heat-transfer material that is heated by receiving electricity, while the means for preventing the medium from rising continuously in the vertical direction by taking the temperature control screw blade is a screw blade for temperature control at random intervals on the stirring shaft Characterized in that it is provided with a rise prevention portion is not installed.
상기 온도조절장치는, 다수로 구획되는 단위 자켓에 공급되는 열매체의 온도가 상이하도록 하여 반응조의 높이에 따라 온도조절이 가능함을 특징으로 한다.
The temperature control device is characterized in that the temperature of the heating medium supplied to the unit jacket is divided into a plurality of temperature can be adjusted according to the height of the reaction tank.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기는, 반응조에 수평으로 다수로 구획되는 다단의 단위 자켓로 이루어진 자켓이 설치되고, 상기 다수의 단위 자켓에 공급되는 열매체의 공급을 제어할 수 있음으로, 반응조에 수용되는 배지의 양이 반응조 용적(Vol)의 30~50%와 같이 70%의 이하인 경우에도 열변성의 배지의 발생 없이 배양이 가능하며, 필요 이상으로 반응조를 가열하지 않음으로써 열효율의 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.The microbial incubator provided with the multi-stage jacket of the present invention made as described above is provided with a jacket consisting of a multi-stage unit jacket divided into a plurality of horizontally in the reaction tank, it is possible to control the supply of the heat medium supplied to the plurality of unit jackets Even if the amount of the medium accommodated in the reactor is 70% or less, such as 30 to 50% of the volume of the reactor, it is possible to incubate without the generation of a thermally denatured medium, and the thermal efficiency of the reactor by not heating the tank more than necessary. There is an advantage that can prevent the degradation.
또한, 히팅장치를 이용하여 다수의 단위 자켓에 공급되는 각각의 열매체의 공급 온도를 보다 용이하게 조절하는 동시에 각각 상이하게 조절할 수 있음으로써 반응조의 높이에 따라 배양온도를 달리할 수 있음으로 배양 성능을 향상시키는 동시에 열효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
In addition, by using a heating device to control the supply temperature of each heat medium supplied to a plurality of unit jackets more easily and can be adjusted differently, the culture temperature can be changed depending on the height of the reaction tank There is an advantage to improve the thermal efficiency at the same time.
도 1은 종래의 단일 형태의 자켓이 설치된 배양기의 개략 구성도.
도 2는 종래의 단일 형태의 자켓이 설치된 배양기의 단면 개략도로써 반응조 용적의 50% 또는 30%로 배양하고자 하는 배지가 수용될 때의 개략도.
도 3은 도 2의 A부분에 대한 상세개략도.
도 4는 본 발명의 일 실시예를 도시한 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기의 부분 사시개략도.
도 5는 본 발명의 일 실시예를 도시한 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기의 개략구성도.
도 6은 본 발명인 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기의 제2 온도조절장치가 설치된 교반용 회전축에 대한 개략도.
도 7은 본 발명인 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기의 제2 온도조절장치가 설치된 교반용 회전축에 대한 부분 상세개략도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기의 개략구성도.1 is a schematic configuration diagram of a culture apparatus equipped with a conventional single type jacket.
Figure 2 is a schematic cross-sectional view of a conventional incubator with a single type of jacket is a schematic view when the medium to be cultured to 50% or 30% of the reactor volume.
3 is a detailed schematic view of the portion A of FIG.
Figure 4 is a partial perspective schematic view of a microbial incubator with a multi-stage jacket showing one embodiment of the present invention.
Figure 5 is a schematic diagram of a microbial incubator having a multi-stage jacket is shown showing an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a schematic diagram of a rotating shaft for stirring a second temperature control device is installed microorganism incubator of the present invention multi-stage jacket.
Figure 7 is a partial detailed schematic view of the rotating shaft for agitation is installed a second temperature control device of the microbial incubator with the multi-stage jacket of the present invention.
8 is a schematic configuration diagram of a microbial incubator having a multi-stage jacket showing another embodiment of the present invention.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 될 것이며, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
It is to be understood that the terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to a conventional or dictionary sense and that the configurations shown in the embodiments and drawings described herein are only the most preferred embodiments of the present invention It is to be understood that the invention is not limited to the specific embodiments disclosed herein, and that various equivalents and modifications may be made thereto without departing from the scope of the present invention.
본 발명은 세균이나 미생물을 인공적으로 배양(증식)하기 위한 배양기로써, 배양기의 반응조의 용적에 대한 제한을 받지 않고 배양할 배지의 양을 임의적으로 선택할 수 있도록 하는 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기에 관한 것이다.
The present invention relates to an incubator for artificially cultivating (growing) bacteria or microorganisms, and to a microbial incubator equipped with a multi-stage jacket, which allows to arbitrarily select an amount of medium to be cultured without being limited by the volume of the reactor's reactor. .
이러한 본 발명인 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기에 대하여 첨부된 실시 예의 도면을 참조하여 설명을 한다.The microorganism incubator with the multistage jacket of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 4와 도 5를 참조하면,4 and 5,
본 발명인 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기는, 반응조(10)와, 상기 반응조(10) 내의 배지를 교반시키는 교반장치(20)와, 상기 반응조(10)의 외주면에 감싸도록 형성되는 온도조절을 위한 자켓(30)과, 상기 자켓(30)에 열매체를 공급하여 반응조(10)의 외측으로부터 열을 전달하여 온도를 조절하는 제1 온도조절장치(40)와, 상기 교반장치(20)의 교반용 회전축(21)에 설치되어 반응조(10)의 내측으로부터 열을 전달하여 온도를 조절하는 제2 온도조절장치(50)와, 상기 자켓(30)을 감싸는 단열재(60)와, 반응조(10)의 배지를 배양 및 멸균처리 등을 제어하는 제어부(70)로 구성된다.
Microorganism incubator equipped with a multi-stage jacket of the present invention, a jacket for temperature control is formed to surround the
상기 반응조(10)는 통상의 것으로, 공기(Air)를 반응조(10)의 내부 하단까지 공급하도록 하는 공기 공급관(11)과, 하단에 드레인관(12)이 구비된다. The
상기 공기 공급관(11)에는 역류를 방지하기 위한 체크밸브(C.V)가 설치되며, 멸균처리를 위하여 스팀을 공급할 수 있도록 밸브(V)가 설치된 스팀 공급관이 연결된다.The
상기 드레인관(12)에는 2개의 밸브(V)가 설치되며, 상기 밸브(V)들 사이에 멸균처리를 위하여 스팀을 공급할 수 있도록 밸브(V)가 설치된 스팀 공급관이 연결된다. 상기 2개의 밸브(V) 사이에 스팀 공급관이 연결됨으로써 배출시 반응조(10) 내의 물질을 배출할 수 있으며, 멸균처리시 반응조(10) 내에 드레인관(12)을 통하여 스팀을 공급할 수 있다.Two valves V are installed in the
이러한 반응조(10)에는 수위와 온도를 확인할 수 있도록 레벨 게이지(미도시)와 온도센서(T)가 설치되며, 상기 온도센서(T)는 제어부(70)와 전기적으로 연결되어 반응조(10)의 정보를 제공한다. 상기 온도센서(T)는 반응조(10)의 수직방향으로 다수개의 온도센서(Ta, Tb, Tc)가 설치되어 반응조(10)의 높이에 따라 온도를 측정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 제어부(70)는 다수개의 온도센서(Ta, Tb, Tc)로부터 전달되는 정보를 이용하여 후설되는 다단으로 형성되는 다수의 단위 자켓(30a, 30b, 30c)로 이루어진 자켓(30)을 선택적으로 사용하거나, 또는 열매체의 공급온도를 조절할 수 있으며, 제2 온도조절장치(50)에 전원을 공급한다.
The
상기 교반장치(20)는 반응조(10) 내의 배지를 교반시켜 배양할 미생물 또는 세균의 대사활동이 원활하도록 하는 것으로, 반응조(10)의 중심 수직축(Y축)에 설치된 교반용 회전축(21)과, 상기 교반용 회전축(21)에 수직방향으로 이격되게 설치된 다수의 교반용 날개(22)와, 상기 교반용 날개(21)가 설치된 교반용 회전축(21)을 회전시키는 모터(M)로 이루어진다. 상기 다수의 교반용 날개(22)의 수는 한정하지 않지만, 보통 수직방향으로 일정한 간격을 두고 2~5개가 설치되는 것이 바람직하다.The
이러한 상기 교반용 회전축(21)에 온도조절을 위한 전기를 열원으로 하는 제2 온도조절장치(50)가 설치되며, 상기 제2 온도조절장치(50)에 대하여 첨부된 도 5 내지 도 8을 참조하여 상세하게 설명한다.A second
상기 제2 온도조절장치(50)는 제1 온도조절장치(40)와 함께 반응기(10) 내의 온도를 조절하는 구성이나, 반응기(10)의 외측으로부터 열을 공급하도록 하는 제1 온도조절장치(40)와 달리 상기 제2 온도조절장치(50)는 반응기(10) 내부로부터 열을 공급하도록 이루어진 구성이다.The second
이러한 상기 제2 온도조절장치(50)는 전기를 열원으로 하는 것으로, 도 6과 도 7과 같이 교반용 회전축(21)의 외주연에 스크류형태로 이격되게 설치되는 제1 온도조절용 스크류날개(51a), 제2 온도조절용 스크류날개(51b), 제3 온도조절용 스크류날개(51c)와 같이 복수개로 이루어진 온도조절용 스크류날개(51)와, 상기 제1 온도조절용 스크류날개(51a), 제2 온도조절용 스크류날개(51b), 제3 온도조절용 스크류날개(51c)가 이격되게 설치되어 그 사이 부분에 발생하는 제1 오름방지부(52a), 제2 오름방지부(52b)와 같이 복수개로 이루어진 오름방지부(52)로 이루어지며, 상기 온도조절용 스크류날개(51)는 전기를 공급받아 열을 발생시키는 전열부재로 이루어지며, 상기 제1 온도조절용 스크류날개(51a), 제2 온도조절용 스크류날개(51b), 제3 온도조절용 스크류날개(51c)는 각각 전기가 공급될 수 있도록 하여 개별적으로 구별되게 발열을 하도록 설치되는 한편, 제어부(70)로부터 전기의 공급과 차단이 될 수 있도록 한다. The second
이와 같이 상기 제2 온도조절장치(50)는 반응기(10) 내에 위치하는 교반용 회전축(21)의 외주연에 설치됨으로써 반응기(10) 내측에서 열을 공급하여 자켓(30)을 이용한 제1 온도조절장치(40)와 함께 균일하도록 배지의 온도를 조절할 수 있으며,Thus, the second
도 7과 같이 상기 제2 온도조절장치(50)는 교반용 회전축(21)의 외주연에 스크류형태(나선형)로 설치된 온도조절용 스크류날개(51)에 의하여 교반용 회전축(21)의 회전방향에 따라 배지를 상측 또는 하측으로 이동시키는 한편, 오름방지부(52)에 의하여 배지가 온도조절용 스크류날개(51)를 타고 상측으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.As shown in FIG. 7, the second
그러므로 상기 제2 온도조절장치(50)는 후설되는 자켓(30)을 이용한 제1 온도조절장치(40)와 함께 반응기(10) 내의 배지의 용량에 따라 안정되고 균일하도록 온도를 조절할 수 있다.Therefore, the second
또한, 도 6과 같이 이루어진 상기 제2 온도조절장치(50)의 오름방지부(52)는 도 5에서와 같이 반응기(10) 내의 배지의 용량이 30Vol%, 50Vol%일 때 수의 면에 위치하도록 하는 것이 바람직하다.
In addition, the
상기 자켓(30)은 반응조(10)의 외주면을 감싸도록 설치되어 반응조(10) 내의 배지를 간접가열하여 배지의 배양이 잘 이루어지도록 하는 구성으로, 상기 자켓(30)은 반응조(10)의 수직방향(높이)으로 각각 상이하게 가열하여 온도를 조절할 수 있도록 반응조(10)의 수직방향으로 다수로 구획되게 반응조(10)를 감싸는 열매체용 입구(31)와 출구(32)가 구비되어 다단으로 형성되는 단위 자켓(30a, 30b, 30c)로 이루어진다. 즉, 자켓(30)은 내측에 구획용 격판을 설치하고, 각각에 열매체용 입구(31)와 출구(32)를 형성하고 단위 자켓(30a, 30b, 30c)을 형성하며, 상기 다단으로 형성되는 단위 자켓(30a, 30b, 30c)은 반응조(10)의 크기에 따라 2개, 3개, 4개 등과 같이 다수개로 이루어질 수 있은 것이며, 보통 2~5개로 이루어진다.The
이러한 상기 자켓(30)은 다수의 단위 자켓(30a, 30b, 30c)을 이용하여 반응조(10)의 수직방향인 높이에 따라 가열온도를 상이하게 할 수 있는 동시에 냉각 및 가열을 하지 않을 수 있도록 함을 가능케 한다.
The
상기 제1 온도조절장치(40)는 열매체(보통 물을 사용함)를 자켓(30)에 공급하여 반응조(10)의 온도를 조절하도록 하는 구성으로써, 다수의 단위 자켓(30a, 30b, 30c)에 각각 열매체를 공급 및 차단할 수 있도록 이루어진다.The first
이러한 상기 제1 온도조절장치(40)는 다수의 단위 자켓(30a, 30b, 30c)에 각각 형성된 다수의 출구(32)를 통하여 배출되는 열매체를 가열하기 위한 열교환기(41)와, 열매체가 배관을 통하여 이동하여 순환하도록 하는 순환펌프(42)로 이루어지며, 상기 각각의 출구(32) 쪽의 배관에는 멸균처리시 스팀을 공급하는 할 수 있도록 공급제어용 밸브(V)가 구비된 스팀 공급관이 연결되며, 상기 각각의 입구(31) 쪽의 배관에는 공급제어용 밸브(V)가 구비된 냉각수 공급관이 연결된다.The first
또한, 열매체의 이동시키는 배관에는 열매체의 이동(공급)을 제어하는 다수의 밸브(V)와 역류를 방지하기 위한 체크밸브(C.V)가 구비되며, 상기 제어를 위하여 설치되는 다수의 밸브(V)는 제어부(70)에 의하여 조작가능하도록 보통 솔레노이드 밸브와 같은 전자밸브가 사용되는 것이 바람직하다.In addition, the pipe for moving the heat medium is provided with a plurality of valves (V) for controlling the movement (supply) of the heat medium and a check valve (CV) for preventing backflow, and a plurality of valves (V) installed for the control. It is preferable that a solenoid valve such as a solenoid valve is usually used to be operable by the
상기 각 입구(31) 쪽의 배관과 출구(32) 쪽의 배관에 설치된 다수의 밸브(V)를 제어부(70)는 제어함으로써 다수의 단위 자켓(30a, 30b, 30c)에 공급되는 열매체의 공급을 제어할 수 있게 되며, 또한, 입구(31) 쪽에 연결된 냉각수 공급관을 통하여 공급되는 냉각수를 이용하여 각각의 단위 자켓(30a, 30b, 30c)에 공급되는 열매체의 온도를 상이하게 조절할 수 있다.
The
상기 단열재(60)는 다수의 단위 자켓(30a, 30b, 30c)으로 이루어진 자켓(30)을 감싸도록 설치되어 열손실을 방지하는 동시에 반응조(10)와 자켓(30)을 보호한다.
The
상기 제어부(70)는 교반장치(20)와, 온도센서(T)와, 솔레노이드 밸브와 같은 전자밸브로 이루어지는 다수의 밸브(V)와 전기적으로 연결되어 배양기를 제어하는 구성으로써, 교반장치(20)의 작동 여부를 제어하며, 온도센서(T)로 전달되는 정보를 이용하여 온도조절장치(40)의 배관에 구비된 다수의 밸브(V)를 조작함으로써 다수의 단위 자켓(30a, 30b, 30c)에 공급되는 열매체의 공급 여부를 제어하여 반응조(10)의 온도를 제어한다. The
이와 같이 이루어진 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기의 작동상태를 첨부된 도면 5를 참조하여 배지의 양이 반응조(10)의 용적(Vol)의 약 50%일 때를 예를 들어 설명한다.The operation state of the microorganism incubator having the multi-stage jacket installed as described above will be described with reference to the accompanying drawings, for example, when the amount of the medium is about 50% of the volume Vol of the
제어부(70)는 공기 공급관(11)과 드레인관(12)을 통하여 스팀을 반응조(10)에 내에 공급하여 1차 온도를 상승시키고, 자켓(30)에 스팀을 공급하여 2차 온도를 상승시켜 반응조(10)의 내부를 멸균처리한다. 이때, 배양할 배지의 양에 따라 다수의 단위 자켓(30a, 30b, 30c)로 이루어진 자켓(30)에 공급되는 스팀을 제어하여 스팀의 사용량을 조절할 수 있다. 즉, 배지의 양이 반응조(10)의 용적(Vol)의 약 50%일 때에는 반응조(10)의 하부와 중간부에 위치한 단위 자켓(30a, 30b)에만 스팀을 공급하고, 상부에 위치한 단위 자켓(30c)에는 스팀을 공급하지 않고 멸균처리를 하여도 충분하다.The
반응조(10)의 내부가 멸균처리되고, 반응조(10) 내에 배지가 수용되면, 제어부(70)는 제1 온도조절장치(40)를 이용하여 다수의 단위 자켓(30a, 30b, 30c)로 이루어진 자켓(30)에 열매체를 공급하는 한편, 제2 온도조절장치(50)의 온도조절용 스크류날개(51)에 전기를 공급하여 발열을 시켜 반응조(10)의 온도를 조절하고, 교반장치(20)를 구동하여 배지가 균일하게 배양될 수 있도록 한다. 이때, 제어부(70)는 제1 온도조절장치(40)를 이용하여 하부와 중간부에 위치한 단위 자켓(30a, 30b)에만 열매체를 공급하고, 제2 온도조절장치(50)의 하부와 중간부에 위치한 제1, 제2 온도조절용 스크류날개(51a, 51b)에 전기를 인가하여, 온도조절을 위한 열이 반응기(10)의 외측과 내측으로부터 공급되도록 함으로써 빠른 시간안에 균일한 온도로 조절될 수 있다.When the inside of the
또한, 상부에 위치한 단위 자켓(30c)에는 열매체의 공급을 차단함으로써 도 2와 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 배지층과 공기층에 각각 위치한 반응조 내벽의 온도차의 발생과 공기층에 위치한 반응조 내벽의 온도가 상승을 방지하여 열변성 배지의 발생을 억제할 수 있다. 특히 이상현상의 발생으로 인하여 공기층에 위치한 반응조 내벽의 온도가 급상승하는 경우에는 공기층에 위치한 반응조 내벽에 위치하는 단위 자켓(30c)에 저온의 열매체를 공급하여 온도조절을 유도할 수도 있다. 또한, 교반장치(20)를 이용한 교반에도 불구하고 상부에 위치한 배지와 하부에 위치한 배지 사이에 온도차가 발생하는 경우에도 단위 자켓(30a, 30b)에 공급되는 열매체의 온도를 상이하게 공급함으로써 배지의 온도차를 억제시킬 수 있다.In addition, by blocking the supply of the heat medium, the
이와 같은 방법에 의하여 반응조(10)의 용적에 비하여 소량의 배지의 배양시 발생하는 열변성 배지의 발생을 억제할 수 있는 동시에 열효율을 높이고, 배양효율을 극대화시킬 수 있으며, 이로 인하여 배지의 배양에 대한 생산성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
By such a method, it is possible to suppress the generation of the heat-denatured medium generated in the culture of a small amount of medium compared to the volume of the
도 8은 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기에 관한 것으로, 도 5에 도시된 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기의 효율을 높이기 위하여 자켓(30)에 공급되는 열매체를 입구부분에서 가열할 수 있도록 히팅장치(43)가 더 구비된 제1 온도조절장치(40)가 설치된다.8 is a view illustrating a microbial incubator having a multi-stage jacket installed according to another embodiment of the present invention. In order to increase the efficiency of the microbial incubator having the multi-stage jacket illustrated in FIG. The first
즉, 도 8과 같이 단위 자켓(30a, 30b, 30c)에 공급되는 열매체를 각각 가열할 수 있도록 입구 측의 배관에 각각 히팅장치(43a, 43b, 43c) 설치되며, 상기 히팅장치(43a, 43b, 43c)는 제어부(70)와 전기적으로 연결되어 제어부(70)로 제어되며, 단위 자켓(30a, 30b, 30c)에 공급되는 열매체를 각각 별도로 가열할 수 있음으로 단위 자켓(30a, 30b, 30c)에 공급되는 열매체의 온도를 상이하게 조절할 수 있다.That is, as shown in Fig. 8, the
도 5의 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기의 경우에는 냉각수를 공급함으로써 단위 자켓(30a, 30b, 30c)에 공급되는 열매체의 온도를 상이하게 조절하였으나, 이런 경우 가열된 열매체의 온도를 냉각시키게 됨으로써 많은 열손실이 발생하는 단점이 있다. 그러나, 도 8과 같이 히팅장치(43a, 43b, 43c)를 이용하여 단위 자켓(30a, 30b, 30c)에 공급되는 열매체의 온도를 조절하는 경우에는 열매체의 냉각으로 인한 열손실의 발생을 억제할 수 있는 장점이 있다.
In the case of the microbial incubator in which the multi-stage jacket of FIG. 5 is installed, the temperature of the heat medium supplied to the
10 : 반응조
20 : 교반장치
30 : 자켓 단위 자켓 : 30a, 30b, 30c
40 : 제1 온도조절장치
50 : 제2 온도조절장치
51, 51a, 51b, 51c : 온도조절용 스크류날개
52, 52a, 52b : 오름방지부
60 : 단열재
70 : 제어부10: reactor
20: stirring device
30: Jacket unit Jacket: 30a, 30b, 30c
40: first temperature controller
50: second temperature controller
51, 51a, 51b, 51c: screw blade for temperature control
52, 52a, 52b: climb prevention part
60: insulation
70:
Claims (3)
상기 반응조(10)의 수직방향으로 다수로 구획되게 반응조(10)를 감싸는 열매체용 입구(31)와 출구(32)가 구비되는 다단의 단위 자켓(30a, 30b, 30c)로 이루어져 반응조(10)의 수직방향으로 온도를 상이하게 조절할 수 있도록 이루어진 자켓(30)과;
상기 단위 자켓(30a, 30b, 30c)에 각각 열매체를 선택적으로 공급하여 온도를 조절하는 제1 온도조절장치(40)와;
상기 교반장치(20)의 교반용 회전축(21)에는 외주연에 스크류형태로 설치되어 배지를 회전방향에 따라 상측 또는 하측 방향으로 이동시킬 수 있는 온도조절용 스크류날개(51)로 이루어진 제2 온도조절장치(50)를 포함하여,
상기 반응조(10)의 배지 양에 따라 수직방향으로 구획되게 온도조절이 가능함을 특징으로 하는 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기.In the incubator provided with a jacket for temperature control on the outside of the reaction tank equipped with a stirring device for stirring the medium,
Reaction tank 10 is composed of a multi-stage unit jacket (30a, 30b, 30c) is provided with a heat medium inlet 31 and an outlet 32 surrounding the reaction tank 10 to be divided into a plurality in the vertical direction of the reaction tank (10) Jacket 30 and made to adjust the temperature differently in the vertical direction of the;
A first temperature controller 40 for controlling temperature by selectively supplying a heat medium to the unit jackets 30a, 30b and 30c, respectively;
The second temperature control is made of a stirring shaft 20 of the stirring device 20 is formed in the form of a screw on the outer periphery, the temperature control screw wings 51 to move the medium in the upper or lower direction according to the rotation direction Including device 50,
The microorganism incubator is installed in the multi-stage jacket, characterized in that the temperature can be controlled to be partitioned in the vertical direction according to the amount of the medium of the reactor (10).
상기 온도조절용 스크류날개(51)는 전기를 공급받아 가열되는 전열재질로 이루어지는 한편, 배지가 온도조절용 스크류날개(51)를 타고 연속적으로 수직방향으로 올라가는 것을 방지하기 위한 수단으로 교반용 회전축(21)에는 임의 간격으로 온도조절용 스크류날개(51)가 미설치되어 형성되는 오름방지부(52)가 구비됨을 특징으로 하는 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기.The method of claim 1,
The temperature control screw blade 51 is made of a heat-transfer material that is heated by receiving electricity, while the rotating shaft 21 for stirring as a means for preventing the medium rises continuously in the vertical direction riding the temperature control screw blade 51. The microbial incubator is equipped with a multi-stage jacket, characterized in that the rising prevention portion 52 is formed by being installed at a predetermined interval without the temperature control screw wings (51).
상기 온도조절장치(40)는, 다수로 구획되는 단위 자켓(30a, 30b, 30c)에 공급되는 열매체의 온도가 상이하도록 하여 반응조(10)의 높이에 따라 온도조절이 가능함을 특징으로 하는 다단 자켓이 설치된 미생물 배양기.
The method according to claim 1 or 2,
The temperature control device 40 is a multi-stage jacket characterized in that the temperature of the heat medium supplied to the unit jacket (30a, 30b, 30c) divided into a plurality of temperature can be adjusted according to the height of the reaction tank (10) Installed microbial incubator.
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