專利名稱：一種小型發(fā)酵設(shè)備的制作方法
專利說(shuō)明本實(shí)用新型涉及一種專門用于制備生物能源、生物醫(yī)藥、生物材料單體、生物保健食品等產(chǎn)品的小型發(fā)酵設(shè)備。
背景技術(shù)：
在微生物發(fā)酵試驗(yàn)中，通常使用搖瓶或3L-10L的發(fā)酵罐來(lái)驗(yàn)證菌株的發(fā)酵性能， 包括產(chǎn)物產(chǎn)量、產(chǎn)率、產(chǎn)物生產(chǎn)強(qiáng)度、微生物的生長(zhǎng)性能等。使用搖瓶進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)具有操作簡(jiǎn)單，可大批量進(jìn)行的優(yōu)點(diǎn)，但是搖瓶在培養(yǎng)過(guò)程中存在不能調(diào)節(jié)PH值、水分容易蒸發(fā)、 攪拌不夠均勻等缺點(diǎn)。因此通過(guò)搖瓶試驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)移到發(fā)酵罐進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，往往存在很大的偏差。另外，在微生物篩選、微生物生理檢測(cè)等試驗(yàn)中，通過(guò)搖瓶試驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)也往往不是很精確。實(shí)驗(yàn)室中常規(guī)使用的3L- 10L發(fā)酵罐雖然數(shù)據(jù)檢測(cè)比較準(zhǔn)確，可以直接用于放大試驗(yàn)中，但是3L-10L的發(fā)酵罐往往比較笨重，操作比較復(fù)雜，而且設(shè)備成本和操作成本都比較高。另外每次試驗(yàn)通常只能使用有限的幾個(gè)罐，不能批量并聯(lián)使用，若要進(jìn)行大批量發(fā)酵檢測(cè)，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能完成。因此不能很好地滿足使用需求。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種小型發(fā)酵設(shè)備，其具有設(shè)備成本低、發(fā)酵體積小、操作方便、能同時(shí)進(jìn)行多個(gè)發(fā)酵試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所提供的一種小型發(fā)酵設(shè)備，其特征在于包括若干控制單元和發(fā)酵單元，所述控制單元具有至少一個(gè)PH控制器、多個(gè)酸堿裝液量筒、多個(gè)蠕動(dòng)泵和夾管閥，所述PH控制器連接所述蠕動(dòng)泵和夾管閥；所述發(fā)酵單元包括一水浴槽，至少一個(gè)多位點(diǎn)磁力攪拌器和一循環(huán)水加熱控制器設(shè)置于所述水浴槽，在所述水浴槽中還設(shè)置至少一組小型發(fā)酵罐，每個(gè)所述小型發(fā)酵罐的進(jìn)料管經(jīng)所述蠕動(dòng)泵和夾管閥后分別浸入所述控制單元的酸堿裝液量筒中。上述本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，所述pH控制器具有一架體，所述架體的一端安裝固定有一組PH計(jì)，各所述pH計(jì)分別連接各所述蠕動(dòng)泵和夾管閥的信號(hào)控制器，所述酸堿裝液量筒、蠕動(dòng)泵和夾管閥均設(shè)置在所述架體上。所述發(fā)酵單元的循環(huán)水加熱控制器安裝在所述水浴槽的一側(cè)壁上，所述多位點(diǎn)磁力攪拌器設(shè)置于所述水浴槽的下部或所述水浴槽中。所述發(fā)酵單元的循環(huán)水加熱控制器安裝在所述水浴槽的一側(cè)壁上，所述多位點(diǎn)磁力攪拌器設(shè)置于所述水浴槽的下部或所述水浴槽中。所述小型發(fā)酵罐具有一罐體和一橡膠塞，所述罐體的底部設(shè)置有攪拌子，一個(gè)PH 電極穿設(shè)并固定于所述橡膠塞，所述橡膠塞上還穿設(shè)有一進(jìn)料管、一取樣孔和兩個(gè)通氣孔， 所述進(jìn)料管浸入在所述控制單元的酸堿裝液量筒中。所述循環(huán)水加熱控制器的加熱范圍為0 100°C，所述多位點(diǎn)磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速為 0 1000rpm/mino[0010]所述循環(huán)水加熱控制器的加熱范圍為0 100°C，所述多位點(diǎn)磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速為 0 1000rpm/mino采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有的特點(diǎn)是(1)ρΗ控制器分別與小型發(fā)酵罐中的PH電極和蠕動(dòng)泵或夾管閥相連，通過(guò)酸堿加液量控制發(fā)酵罐的PH值；(2)置于水浴槽中的小型發(fā)酵罐，通過(guò)循環(huán)水加熱控制器恒定溫度；(3)多位點(diǎn)磁力攪拌器通過(guò)控制小型發(fā)酵罐中的攪拌子攪拌培養(yǎng)液，使菌體、營(yíng)養(yǎng)液在罐中均勻分布。該設(shè)備具有完整的發(fā)酵設(shè)備組件， 設(shè)備成本低、發(fā)酵體積小、操作方便、操作成本低、多個(gè)發(fā)酵試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行的優(yōu)點(diǎn)， 能夠用來(lái)進(jìn)行細(xì)菌、真菌等微生物發(fā)酵，適用于醫(yī)藥、生物、食品等工廠或科研機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室中，并用來(lái)代替目前常用的搖瓶和常規(guī)的發(fā)酵設(shè)備。
圖1是本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a、圖2b是本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的控制單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的發(fā)酵單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)舉以下實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及功效進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1 圖3所示，本實(shí)用新型所提供的小型發(fā)酵設(shè)備包括控制單元10和發(fā)酵單元20，控制單元10由至少一個(gè)pH控制器11、多個(gè)酸堿裝液量筒12、多個(gè)蠕動(dòng)泵13和夾管閥14組成。發(fā)酵單元20包括至少一個(gè)多位點(diǎn)磁力攪拌器21、一循環(huán)水加熱控制器22和一水浴槽23，在水浴槽23中設(shè)置至少一組小型發(fā)酵罐24。如圖1、圖2所示，pH控制器11具有一架體15，架體15的一端安裝固定有一組pH 計(jì)16，在本實(shí)施例中架體15上設(shè)置有一組六臺(tái)pH計(jì)16，各pH計(jì)16分別連接相對(duì)應(yīng)的蠕動(dòng)泵13和夾管閥14的信號(hào)控制器(圖中未示)，酸堿裝液量筒12設(shè)置在架體15的上部， 蠕動(dòng)泵13和夾管閥14也安裝在架體15上。如圖3所示，發(fā)酵單元20的循環(huán)水加熱控制器22被固定安裝在水浴槽23的一側(cè)壁上，溫度加熱范圍為0 100°C。多位點(diǎn)磁力攪拌器21設(shè)置于水浴槽23的下部或水浴槽23中，其轉(zhuǎn)速可達(dá)到0 lOOOrpm/min，用于攪拌水浴槽23中的水，使水溫均勻。各小型發(fā)酵罐24放置于水浴槽23中，水浴槽23中的水要浸過(guò)小型發(fā)酵罐24中的液體培養(yǎng)基。 在本實(shí)施例中，水浴槽23中放置有兩組共12個(gè)小型發(fā)酵罐24。如圖4所示，每一小型發(fā)酵罐24具有一罐體241和一橡膠塞242，罐體241中裝有液體培養(yǎng)基243，在罐體241的底部設(shè)置有攪拌子244，裝液量根據(jù)小型發(fā)酵罐24的大小來(lái)確定，通?？裳bIOOml到3000ml的液體培養(yǎng)基243。一個(gè)pH電極245穿設(shè)并固定于橡膠塞242上，使pH電極245懸吊在罐體241中，且端部浸入液體培養(yǎng)基243中，pH電極245 上的導(dǎo)線連接至控制單元10的pH控制器11。橡膠塞242上還穿設(shè)有一進(jìn)料管246，一取樣管247和兩個(gè)通氣孔，兩通氣孔其中之一為進(jìn)氣孔248，另一個(gè)則為出氣孔249。進(jìn)料管 246為可耐酸堿的塑料管，經(jīng)過(guò)蠕動(dòng)泵13和夾管閥14后浸入控制單元10的酸堿裝液量筒 12中。本實(shí)用新型的工作過(guò)程是(1)在發(fā)酵罐24底部放入攪拌子244，經(jīng)高溫滅菌后， 添加適量的滅菌發(fā)酵液體培養(yǎng)基243，并接入發(fā)酵菌種；(2)將接種后的發(fā)酵罐24放入水浴槽23中，由循環(huán)水加熱控制器22控制溫度，位于水浴槽23底部的多位點(diǎn)磁力攪拌器21通過(guò)控制攪拌子244的轉(zhuǎn)速混勻發(fā)酵液；(3)在發(fā)酵罐24的頂部插入滅菌的pH電極245，各 PH電極245分別與pH計(jì)16相連檢測(cè)發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵液的pH值，當(dāng)發(fā)酵液中的pH值低于或高于設(shè)定值時(shí)，PH計(jì)16通過(guò)蠕動(dòng)泵或夾管閥的信號(hào)控制器控制蠕動(dòng)泵13或夾管閥14加堿或酸，使發(fā)酵液的PH值在發(fā)酵過(guò)程中保持恒定。本實(shí)用新型用于厭氧發(fā)酵時(shí)，橡膠塞242 上的兩個(gè)通氣孔是密封的；用于好氧發(fā)酵時(shí)，兩個(gè)通氣孔中的進(jìn)氣孔248可通入空氣，出氣孔249則排出氣體。
本實(shí)用新型的控制單元10的數(shù)量與小型發(fā)酵罐24的數(shù)量相匹配，一組小型發(fā)酵罐24配一個(gè)控制單元10。在本實(shí)用新型上述實(shí)施例中，設(shè)置有兩組小型發(fā)酵罐24，每組小型發(fā)酵罐24的數(shù)量為6個(gè)，相應(yīng)的，控制單元10為兩個(gè)，每個(gè)控制單元10中的pH計(jì)16設(shè)置為6個(gè)。當(dāng)然，本實(shí)用新型控制單元10及小型發(fā)酵罐24的組數(shù)并不以此為限，同樣的， 每組小型發(fā)酵罐24的數(shù)量也不以6個(gè)為限，均可按實(shí)際需求匹配。采用上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型的設(shè)備成本和運(yùn)行成本低、具有操作簡(jiǎn)單、可批量發(fā)酵的特點(diǎn)。與常規(guī)的5L發(fā)酵罐相比，本實(shí)用新型所提供的小型發(fā)酵設(shè)備每個(gè)發(fā)酵罐的成本不到常規(guī)發(fā)酵罐的五分之一，而且每次發(fā)酵可批量進(jìn)行，節(jié)省了大量的時(shí)間。2、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可進(jìn)行放大試驗(yàn)。本實(shí)用新型所提供的小型發(fā)酵設(shè)備所獲得的發(fā)酵數(shù)據(jù)，與實(shí)驗(yàn)室常規(guī)的發(fā)酵罐所獲得的數(shù)據(jù)差別不大，克服了傳統(tǒng)的搖瓶試驗(yàn)由于不能進(jìn)行PH調(diào)節(jié)、水分蒸發(fā)較大等缺點(diǎn)導(dǎo)致的所獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有較大偏差，難以用于放大試驗(yàn)中的缺陷。以上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依據(jù)本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)和附圖所做的等效變換，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種小型發(fā)酵設(shè)備，其特征在于包括若干控制單元和發(fā)酵單元，所述控制單元具有至少一個(gè)PH控制器、多個(gè)酸堿裝液量筒、多個(gè)蠕動(dòng)泵和夾管閥，所述PH控制器連接所述蠕動(dòng)泵和夾管閥；所述發(fā)酵單元包括一水浴槽，至少一個(gè)多位點(diǎn)磁力攪拌器和一循環(huán)水加熱控制器設(shè)置于所述水浴槽，在所述水浴槽中還設(shè)置至少一組小型發(fā)酵罐，每個(gè)所述小型發(fā)酵罐的進(jìn)料管經(jīng)所述蠕動(dòng)泵和夾管閥后分別浸入所述控制單元的酸堿裝液量筒中。
2.如權(quán)利要求1所述的小型發(fā)酵設(shè)備，其特征在于所述PH控制器具有一架體，所述架體的一端安裝固定有一組PH計(jì)，各所述pH計(jì)分別連接各所述蠕動(dòng)泵和夾管閥的信號(hào)控制器，所述酸堿裝液量筒、蠕動(dòng)泵和夾管閥均設(shè)置在所述架體上。
3.如權(quán)利要求1所述的小型發(fā)酵設(shè)備，其特征在于所述發(fā)酵單元的循環(huán)水加熱控制器安裝在所述水浴槽的一側(cè)壁上，所述多位點(diǎn)磁力攪拌器設(shè)置于所述水浴槽的下部或所述水浴槽中。
4.如權(quán)利要求2所述的小型發(fā)酵設(shè)備，其特征在于所述發(fā)酵單元的循環(huán)水加熱控制器安裝在所述水浴槽的一側(cè)壁上，所述多位點(diǎn)磁力攪拌器設(shè)置于所述水浴槽的下部或所述水浴槽中。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的小型發(fā)酵設(shè)備，其特征在于所述小型發(fā)酵罐具有一罐體和一橡膠塞，所述罐體的底部設(shè)置有攪拌子，一個(gè)pH電極穿設(shè)并固定于所述橡膠塞，所述橡膠塞上還穿設(shè)有一進(jìn)料管、一取樣孔和兩個(gè)通氣孔，所述進(jìn)料管浸入在所述控制單元的酸堿裝液量筒中。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的小型發(fā)酵設(shè)備，其特征在于所述循環(huán)水加熱控制器的加熱范圍為O 100°C，所述多位點(diǎn)磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速為O lOOOrpm/min。
7.如權(quán)利要求5所述的小型發(fā)酵設(shè)備，其特征在于所述循環(huán)水加熱控制器的加熱范圍為O 100°C，所述多位點(diǎn)磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速為O lOOOrpm/min。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種小型發(fā)酵設(shè)備，其包括若干控制單元和發(fā)酵單元，所述控制單元具有至少一個(gè)pH控制器、多個(gè)酸堿裝液量筒、多個(gè)蠕動(dòng)泵和夾管閥，所述pH控制器連接所述蠕動(dòng)泵和夾管閥；所述發(fā)酵單元包括一水浴槽，至少一個(gè)多位點(diǎn)磁力攪拌器和一循環(huán)水加熱控制器設(shè)置于所述水浴槽，在所述水浴槽中還設(shè)置至少一組小型發(fā)酵罐，每個(gè)所述小型發(fā)酵罐的進(jìn)料管經(jīng)所述蠕動(dòng)泵和夾管閥后分別浸入所述控制單元的酸堿裝液量筒中。本實(shí)用新型具有設(shè)備成本低、發(fā)酵體積小、操作方便、能同時(shí)進(jìn)行多個(gè)發(fā)酵試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)，能夠用來(lái)進(jìn)行細(xì)菌、真菌等微生物發(fā)酵，適用于醫(yī)藥、生物、食品等工廠或科研機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室中，并用來(lái)代替目前常用的搖瓶和常規(guī)的發(fā)酵設(shè)備。
文檔編號(hào)C12M1/36GK202116557SQ2011200961
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者張學(xué)禮, 徐洪濤 申請(qǐng)人:天津工業(yè)生物技術(shù)研究所