KR20100124243A

KR20100124243A - 착탈식 미생물 발효기

Info

Publication number: KR20100124243A
Application number: KR1020100110650A
Authority: KR
Inventors: 허용
Original assignee: 주식회사 지랜드
Priority date: 2010-11-08
Filing date: 2010-11-08
Publication date: 2010-11-26
Also published as: KR101165382B1; KR20120049118A

Abstract

본발명은 착탈식 미생물 발효기에 관한 것으로, 미생물 발효기에 있어서, 상기 미생물 발효기는 제어부(110), 가이드(120), 순환가열봉(130), 순환팬배출구(131), 저온히터(132), 에어펌프(111) 및 순환팬(140)으로 이루어지는 본체(100)와 상기 본체(100)가 착탈식으로 설치되는 배양용기(200)로 구성되는 것으로, 본체가 배양용기에서 분리가능하므로 분리통이 없이 본체를 배양용기마다 옮겨가며 연속배양이 가능하며, 배양용기를 쉽게 기울일 수 있고, 또한 제작이 간편하며, 중량이 가볍고 세척이 편리하다는 현저한 효과가 있다.

Description

착탈식 미생물 발효기{REMOVABLE MICROORGANISM FERMENTATION EQUIPMENT}

본발명은 본체가 배양용기에서 분리가능하며, 저온직접가열이 가능한 착탈식 미생물 발효기에 관한 것이다.

등록번호 10-0928088호에 종래기술로 기재된 바와 같이, 미생물 배양장치에 있어서 중요한 요소는 온도, 산소, pH, 광원, 교반속도 등이 있으며, 배양하는 균주에 따라 위 조건들을 조절할 수 있어야 한다. 특히 산소 요구도가 큰 균주의 경우, 산소 전달을 위하여 5HP 이상의 콤프레셔 등을 사용하여 공기를 공급하는데, 기존의 산기장치로는 산소전달에 한계가 있기 때문에, 배양기(발효기) 구조를 입방향으로 상하로 길게 설계하여 배양액 수심을 깊게 하여 배양기 하부에서부터 산기관을 통하여 기포를 발생시켜 공기 방울의 접촉시간을 길게 하고 내부 압력을 높여 산소전달율을 올려주어야 한다.

도 1은 종래기술의 실시예에 따른 미생물 배양장치를 나타내 보인 개략적인 구성도이다. 도 1을 참조하면 상기 종래기술의 실시예에 따른 미생물 배양장치는, 배양기 본체(10), 교반유닛(20)과, 온도 조절유닛(30)과, 산소 공급유닛(40)과, 조명유닛(50) 및 제어유닛(60)을 구비한다.

상기 배양기 본체(10)는 그 내부에 배양액을 일정량 수용할 수 있는 수용공간을 가지며, 상부가 개방된 구조를 갖는다. 상기 배양기 본체(10)의 개방된 상부는 투명한 재질의 커버(11)에 의해 개폐 가능하게 된다. 상기 커버(11)는 바람직하게는 자연광이 투과할 수 있도록 투명한 아크릴 재질로 형성되는 것이 좋다. 상기 커버(11)에는 종균을 투입하기 위한 종균 투입구(12)가 형성될 수 있다.

또한 상기 배양기 본체(10)는 스테인레스스틸(SUS) 재질로 형성되는 것이 좋다. 따라서 배양기 본체(10) 내부의 배양액의 살균을 위해서 식품첨가물로 허가된 염소 소독제를 사용할 수 있으며, 이 경우 스테인레스스틸 재질로 형성된 배양기 본체(10)는 염소소독제에 의해 부식이 되지 않게 되어 내구성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로 배양기 본체(10)는 SUS304 또는 상위의 SUS인 것이 좋다. 여기서 상기 염소 소독재는 배양액을 10 내지 20분간 교반시 자연적으로 배출될 수 있게 된다.

상기 교반유닛(20)은 배양기 본체(10)의 하부에 설치되는 모터(21)와, 상기 모터(21)에 의해 회전구동되게 배양기 본체(10) 내부의 하부에 설치되는 교반날개(임펠러;23)를 구비한다. 상기 모터(21)는 제어유닛(60)의 제어신호에 의해 선택적으로 구동제어된다. 상기 모터(21)에 의해 하부자석(24)이 구동되며, 하부자석(24)에 대응되게 배양기 본체(10) 내부 바닥에 설치된 상부자석(25)이 회전됨으로써 그 상부자석(25)에 연결된 교반날개(23)가 회전되여 배양액을 교반하게 된다.

상기 온도 조절유닛(30)은 배양기 본체 내부의 배양액을 미생물(배양균)에 따라 설정된 적정온도로 유지시키기 위한 것으로서, 배양액의 온도를 측정하는 온도센서(31)와, 배양기 본체(10)의 하측에 설치되어 구동시 열을 발생시키는 히터(32)와, 배양액의 온도를 난추기 위한 저온수를 공급하기 위한 저온수 공급부(33)를 구비한다.

상기 히터(32)는 배양기 본체(10) 내부의 바닥에 설치되어 배양액을 직접 가열하는 메인히터(32a)와, 상기 배양기 본체(10) 외부의 하측에 설치되어 배양액을 간접 가열하는 보조히터(32b)를 구비한다.상기 메인히터(32a)는 전기에너지에 의해 발열되는 히터봉을 포함할 수 있으며, 상기 보조히터(32b)는 실리콘히터를 포함할 수 있다.

상기 저온수 공급부(33)는 배양액의 온도가 설정된 온도보다 상승한 경우 온도를 낮추기 위한 것으로서, 저온수를 공급하기 위한 것이다. 이러한 저온수 공급부(33)는 저온수 공급파이프(33a) 및 저온수 공급파이프(33a)를 선택적으로 개폐시키는 솔레노이브밸브(33b)를 구비한다. 상기 저온수 공급파이프(33a)를 통해서 저온의 지하수 또는 상수도를 공급할 수 있다. 그리고 배양기 본체(10)의 상부에는 투입되는 저온수의 양만큼 오버플로우 되는 물을 외부로 배출시키기 위한 배출구(34)가 마련된다. 상기 제어유닛(60)에서는 상기 온도센서(31)에서 측정된 배양액의 온도정보를 근거로 하여 배양액의 온도가 기준온도보다 낮으면 상기 히터(32)를 구동시켜 배양액을 기준온도까지 가열하고, 온도가 기준온도보다 높은 경우에는 상기 저온수 공급부(33)를 제어하여 저온수를 배양기 본체(10)로 공급하여 배양액의 온도를 낮추어 준다.

여기서 상기 배양기 본체(10)는 배약액이 수용되는 메인 수용부(10a)와, 상기 저온수 공급부(33)에서 공급되는 저온수가 수용되는 보조 수용부(10b)로 격리되어구분되어 있으며, 각각의 수용부(10a,10b)는 격벽(15)에 의해 차단되어 있다. 상기 보조 수용부(10b)는 배양기 본체(10)의 측면을 둘러싸도록 외측에 형성되며, 상기 저온수 공급파이프(33a)를 통해 유입된 물이 순환되면서 배출구(34)로 빠져나가게 된다. 따라서 보조 수용부(10b)에 수용된 저온수가 메인 수용부(10a)의 배약액과 열교환되면서 배양액의 온도를 낮추어 적정 온도를 유지시키는 것이 가능하게 된다.

상기 산소 공급유닛(40)은 배양액 내부로 산소를 공급하기 위한 것으로서, 기포 발생기(41)와, 상기 기포 발생기(41)에서 발생한 기포를 배양기 본체(10) 내부의 바닥부분으로 공급하기 위한 제1 및 제2산기관(42,43)과, 상기 제1 및 제2산기관(42.43) 중 어느 한 쪽으로 기포를 공급하도록 선택하는 산기관 선택부(44) 및 기포 발생기(41)에서 발생되어 공급되는 기포량을 측정하는 유량계(45)를 구비한다.

상기 기포 발생기(41)는 배양기 본체(10)의 외측에 설치되며, 제어유닛(60)에 의해 구동제어되며, 구동시 기포를 발생시킨다. 상기 기포 발생기(41)에서 발생된 기포는 상기 유량계(45)를 경유하여 상기 산기관 선택부(44)를 통과하여 제1 또는 제2산기관(42,43)으로 공급된다. 상기 산기관 선택부(44)에는 선택 스위치들(44a)이 구비되어 있어서, 어느 한 스위치(44a)를 선택하여 작동시키면, 선택된 스위치에 해당되는 산기관으로만 기포가 전달된다.

그러나 상기 종래기술은 연속배양이 곤란하며, 배양용기를 기울일 수 없고, 또한 제작이 복잡하며, 중량이 무겁고 세척이 불편하다는 단점이 있었다.

따라서 본발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본체가 배양용기에서 분리가능하므로 분리통이 없이 본체를 배양용기마다 옮겨가며 연속배양이 가능하며, 배양용기를 쉽게 기울일 수 있고, 또한 제작이 간편하며, 중량이 가볍고 세척이 편리한 착탈식 미생물 발효기를 제공하고자 하는 것이다.

본발명은 착탈식 미생물 발효기에 관한 것으로, 미생물 발효기에 있어서, 상기 미생물 발효기는 제어부(110), 가이드(120), 순환가열봉(130), 순환팬배출구(131), 저온히터(132), 에어펌프(111) 및 순환팬(140)으로 이루어지는 본체(100)와 상기 본체(100)가 착탈식으로 설치되는 배양용기(200)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본발명은 본체가 배양용기에서 분리가능하므로 분리통이 없이 본체를 배양용기마다 옮겨가며 연속배양이 가능하며, 배양용기를 쉽게 기울일 수 있고, 또한 제작이 간편하며, 중량이 가볍고 세척이 편리하다는 현저한 효과가 있다.

도 1은 종래 미생물 발효기의 정면도
도 2는 본발명 착탈식 미생물 발효기의 사시도
도 3은 본발명 착탈식 미생물 발효기의 분해사시도
도 4는 본발명 착탈식 미생물 발효기의 정면도
도 5는 본발명 착탈식 미생물 발효기의 저면도
도 6은 본발명 본체 사진
도 7은 본발명 배양용기에 본체가 결합된 사진

또한, 상기 본체 제어부(110)에는 하부의 순환가열봉(130)속에까지 에어공급관이 연결된 에어펌프(111)가 내장되며, 상기 제어부(110)의 하부에는 배양용기(200)의 입구에 하부로 빠지지 않고 안착될 수 있게 둥근 원판 형태로 제작된 가이드(120)가 설치되며, 상기 가이드(120)의 하부에는 순환가열봉(130)이 설치되되, 상기 순환가열봉(130)은 내부에 저온히터(132)가 내장되고 외주연 일부에 순환팬(140)을 인출할 수 있는 순환팬 배출구(131)가 형성되며, 하부에는 순환팬(140)이 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배양용기(200)는 회전형 받침대(300)에 안치되되, 상기 회전형 받침대(300)는 하부에 4개의 다리프레임(310)이 설치되고 상기 다리 내부에 바구니 모양의 고정테(320)가 설치되되, 다리프레임(310)과 고정테(320)는 힌지로 연결되어 배양용기(200)가 회전가능하여 기울어질 수 있게 된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 저온히터(132)는 전열선을 코일 모양으로 형성한 후 테프론 재질의 호스속에 인입하여, 히터의 열이 완만하게 미생물이 배양된 배양용기(200)에 전달되는 것을 특징으로 한다.

본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래 미생물 발효기의 정면도, 도 2는 본발명 착탈식 미생물 발효기의 사시도, 도 3은 본발명 착탈식 미생물 발효기의 분해사시도, 도 4는 본발명 착탈식 미생물 발효기의 정면도, 도 5는 본발명 착탈식 미생물 발효기의 저면도, 도 6은 본발명 본체 사진, 도 7은 본발명 배양용기에 본체가 결합된 사진이다.

본발명은 착탈식 미생물 발효기에 있어서, 상기 미생물 발효기는 본체와 배양용기 로 구성되며, 상기 본체는 제어부, 가이드, 팬배출구, 저온히터, 에어펌프 및 순환팬으로 이루어진다. 제어부는 저온히터와 순환팬의 동작을 제어한다. 그리고 상기 본체 제어부에는 하부의 순환가열봉속에까지 에어공급관이 연결된 에어펌프가 내장되어, 발효배양액속에 산소를 공급한다.

그리고 상기 본체 제어부의 하부에는 배양용기의 입구에 하부로 빠지지 않고 안착될 수 있게 둥근 원판 형태로 제작된 가이드가 설치된다. 가이드는 배양용기 입구의 크기에 따라 그 지름이 결정되는 것으로, 하나의 가이드가 여러 배양용기 입구에 맞게 설계되어 사용될 수 있다. 그리고 본발명은 본체와 배양용기를 분리할 수 있으므로, 배양용기가 여러 개가 있을 경우 분리통이 없이 본체를 배양용기마다 옮겨가며 연속으로 배양이 가능한 것이다.

그리고 상기 가이드의 하부에는 순환가열봉이 설치된다. 상기 순환가열봉은 주로 부식에 강한 스테인레스강으로 제작되며, 또한 순환가열봉은 내부에 저온히터가 내장된다. 저온히터는 전열선을 코일 모양으로 형성한 후 테프론 재질의 호스속에 인입하여 사용한다. 테프론 재질 호스는 재질의 특성상 히터의 열이 완만하게 미생물이 배양된 배양용기에 전달되게 한다. 본발명의 저온히터가열방식은 일종으 저온직접가열방식으로서 미생물 사멸방지를 위해 히터 표면과 배양액과의 온도 차이가 10℃ 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

제어부에는 고온차단센서가 내장되어 히터 표면과 배양액과의온도차이가 30℃ 이상이 되면, 화상 및 히터과열을 방지하기 위해 히터의 공급전원을 차단한다.

그리고 순환가열봉의 외주연 일부에는 순환팬을 인출할 수 있는 순환팬 배출구가 형성된다. 그리고 순환가열봉의 하부에는 배양용기속의 미생물용액을 상하로 교반 및 순환시키는 순환팬이 설치된다.

그리고 본발명의 착탈식 미생물 발효기는 받침대 상에 안치되어 사용상의 편의를 도모하되, 받침대는 단순히 앵글을 조립하여 그 위에 착탈식 미생물 발효기를 안치시킨 일반적인 고정형 받침대를 사용할 수 있으나, 본발명에서는 회전형 받침대를 사용하여 사용자가 용이하게 배양용기를 기울일 수 있게 구성된 것이다.

그러므로 상기 배양용기는 회전형 받침대에 안치되되, 상기 받침대는 하부에 4개의 다리프레임이 설치되고 상기 다리 내부에 바구니 모양의 고정테가 설치되되, 다리프레임과 고정테 사이에는 두 곳에 힌지로 연결되어 배양용기가 180°까지 회전가능하여 기울어질 수 있게 된 것이다. 그리고 배양용기에는 미생물발효액을 배출할 수 있게 수도꼭지같은 배출밸브를 설치한다.

한편, 본발명은 상기 가이드의 하부 또는 배양용기 내부에 산소를 공급하는 에어펌프 공급배관에 열전소자를 부착함으로써, 여름에 배양용기 내부의 온도가 상승했을 때, 열전소자의 냉각열에 의해 온도를 떨어뜨리게 한다.

상기 열전소자는 전열재료를 이용하여 직류전원의 공급만으로 냉각, 가열, 발전을 동시에 이룰 수 있는 기존의 콤프레서 냉각 방식을 대체할 차세대 냉각방식으로서 극전환을 통해 어디든지 간편하게 냉각과 발열이 동시에 가능하여 상온에서 대상물을 -30℃에서 +150℃ 까지 냉각과 가열을 통해 일정온도로 유지되게 할 수 있다.

열전소자의 장단점을 보면 장점은 소형화, 장착용이성, 쉬운 냉각, 동시발열냉각, 정밀온도, 제어기능, 고신뢰성 저소음, 무중력하 작동, 간편한 전원공급, 국소부위 냉각기능, 열발전용 대체, 환경 친화성을 들 수 있다. 그 단점은 직류전원을 사용하여야 하고, 냉각과 동시에 발열이 일어나므로 과열 대책을 필요로 한다. 곧 본발명에서는 가이드의 하부에 장착할 시는 아래부분은 냉각이 일어나게 하며, 열전소자의 반대면은 발열이 일어나므로 냉각핀을 설치한 후 제어부 등의 외기에 접하는 곳에 설치토록 한다.

한편, 본발명은 배양용기 내부에 LED 램프를 설치하는 것으로, LED 램프는 열전소자와 마찬가지로 가이드의 하부에 장착하여 고정하는 것이 좋다. 상기 LED 램프는 배양용기 내부의 미생물이 광합성을 할 수 있게 하여, 생장과 번식을 촉진시킨다.

본발명이 적용되는 일실시례를 들면, 본발명의 정격전압은 200V/60Hz이며, 출력전압은 1.5Kw이며, 순환능력은 90lℓ/min이며, 산소공급능력은 20lℓ/min이며, 하부길이는 900mm이며, 재질은 sus316을 사용한다.

따라서 본발명은 본체가 배양용기에서 분리가능하므로 분리통이 없이 본체를 배양용기마다 옮겨가며 연속배양이 가능하며, 배양용기를 쉽게 기울일 수 있고, 또한 제작이 간편하며, 중량이 가볍고 세척이 편리하다.

100: 본체 200 : 배양용기
300 : 회전형 받침대 110 : 제어부
120 : 가이드 130 : 순환가열봉
131 : 순환팬배출구 132 : 저온히터
111 : 에어펌프 140 : 순환팬
310 : 다리프레임 320 : 고정테

Claims

미생물 발효기에 있어서, 상기 미생물 발효기는 제어부(110), 가이드(120), 순환가열봉(130), 순환팬배출구(131), 저온히터(132), 에어펌프(111) 및 순환팬(140)으로 이루어지는 본체(100)와 상기 본체(100)가 착탈식으로 설치되는 배양용기(200)로 구성되는 것을 특징으로 하는 착탈식 미생물 발효기
제1항에 있어서, 상기 본체 제어부(110)에는 하부의 순환가열봉(130)속에까지 에어공급관이 연결된 에어펌프(111)가 내장되며, 상기 제어부(110)의 하부에는 배양용기(200)의 입구에 하부로 빠지지 않고 안착될 수 있게 둥근 원판 형태로 제작된 가이드(120)가 설치되며, 상기 가이드(120)의 하부에는 순환가열봉(130)이 설치되되, 상기 순환가열봉(130)은 내부에 저온히터(132)가 내장되고 외주연 일부에 순환팬(140)을 인출할 수 있는 순환팬 배출구(131)가 형성되며, 하부에는 순환팬(140)이 설치되는 것을 특징으로 하는 착탈식 미생물 발효기
제1항에 있어서, 상기 배양용기(200)는 회전형 받침대(300)에 안치되되, 상기 회전형 받침대(300)는 하부에 4개의 다리프레임(310)이 설치되고 상기 다리 내부에 바구니 모양의 고정테(320)가 설치되되, 다리프레임(310)과 고정테(320)는 힌지로 연결되어 배양용기(200)가 회전가능하여 기울어질 수 있게 된 것을 특징으로 하는 착탈식 미생물 발효기
제1항에 있어서, 상기 저온히터(132)는 전열선을 코일 모양으로 형성한 후 테프론 재질의 호스속에 인입하여, 히터의 열이 완만하게 미생물이 배양된 배양용기(200)에 전달되는 것을 특징으로 하는 착탈식 미생물 발효기