本發(fā)明涉及智能控制技術(shù)，具體涉及一種基于多級發(fā)酵裝置的移種控制方法。

背景技術(shù)：

發(fā)酵罐其實就是一種生物反應(yīng)器，生物反應(yīng)器是指為活細胞或酶提供適宜的反應(yīng)環(huán)境，讓他們進行細胞增殖或生產(chǎn)的裝置系統(tǒng)。生物反應(yīng)器為細菌的生長和繁殖提供適宜的生長環(huán)境，促進菌體生產(chǎn)人們需要的產(chǎn)物。當(dāng)前的多級發(fā)酵裝置是為了獲得更高效率與高質(zhì)量的收率。

然而，國內(nèi)外的多級發(fā)酵裝置的移種過程基本相同，具體通過手動操作移種管線上的閥門對移種管路滅菌，一般為20-30分鐘。然后手動調(diào)節(jié)種子罐與發(fā)酵罐的罐壓，使種子罐與發(fā)酵罐產(chǎn)生壓差后打開移種管線上的移種閥門，使種子罐里的發(fā)酵液經(jīng)無菌移種管線通過壓差移到發(fā)酵罐，通過觀察液位手動操作閥門控制來完成移種，移種完成后還需手動操作閥門對移剛完種的管線進行滅菌操作，使移種管線保持潔凈，減少污染，一般也需要20-30分鐘。

上述移種方法的缺陷如下：

1.現(xiàn)有手動操作滅菌移種管線-操作人員在發(fā)酵移動滅菌期間一直需要調(diào)節(jié)手動閥門來控制滅菌蒸汽，管線滅菌時間一般最低都需要20-30分鐘(如果管線直徑比較大，管線長度較長那時間會更長)人員效率低下，滅菌溫度重復(fù)性較差，不但控制精度不能保證，而且容易會因人為因素增加實驗失敗風(fēng)險，使運營成本變高。

2.現(xiàn)有移種管線中，為了保證管道無死角、滅菌徹底會在管道末端安裝蒸汽小排氣閥門，在滅菌過程中會有大量冷凝水和蒸汽排出，這樣就會浪費蒸汽能源，增加耗能。

3.現(xiàn)有管線移種技術(shù)在移種時需要手動調(diào)節(jié)種子罐與發(fā)酵罐的壓力，產(chǎn)生壓差，如果操作不當(dāng)會導(dǎo)致發(fā)酵液的倒流，發(fā)生污染，發(fā)酵生產(chǎn)失敗。

為此，如何實現(xiàn)多級發(fā)酵裝置的移種智能控制方法稱為當(dāng)前需要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于多級發(fā)酵裝置的移種控制方法，該方法可以自動完成多級發(fā)酵裝置的每一次移種過程，且重復(fù)性強，減少成本，同時提高生產(chǎn)效率。

第一方面，本發(fā)明提供一種基于多級發(fā)酵裝置的移種控制方法，包括：

移種控制系統(tǒng)接收移種啟動指令之后，根據(jù)移種啟動指令中種子罐的標識、發(fā)酵罐的標識，查找種子罐和發(fā)酵罐的移種管線；

根據(jù)查找的移種管線，啟動對該移種管線的滅菌操作；

在滅菌完成后，查看種子罐和發(fā)酵罐內(nèi)的壓差是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；

若是，則向移種管線的控制器發(fā)送開啟指令，在該控制器根據(jù)開啟指令使移種管線形成通路，所述種子罐內(nèi)的發(fā)酵液經(jīng)移種管線移到發(fā)酵罐中。

可選地，所述方法還包括：

根據(jù)獲取的所述種子罐/發(fā)酵罐中的液位信息，確定移種過程是否完成；

若確定移種完成，則向移種管線的控制器發(fā)送關(guān)閉指令，該控制器根據(jù)關(guān)閉指令關(guān)閉移種管線的通路。

可選地，所述方法還包括：

啟動對所述移種管線的滅菌操作。

可選地，所述方法還包括：

移種控制系統(tǒng)接收操作人員觸發(fā)的移種啟動指令；

或者，

實時監(jiān)控每一種子罐中的發(fā)酵信息，判斷當(dāng)前的發(fā)酵信息是否滿足預(yù)設(shè)移種條件，若滿足，則發(fā)出移種啟動指令。

可選地，查看種子罐和發(fā)酵罐內(nèi)的壓差是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的步驟之后，所述方法還包括：

若種子罐和發(fā)酵罐內(nèi)的壓差不在預(yù)設(shè)范圍，則向多級發(fā)酵裝置的壓力系統(tǒng)發(fā)送壓力處理請求；所述壓力處理請求包括：待處理的種子罐的標識；

在所述壓力系統(tǒng)根據(jù)所述壓力處理請求對待處理的種子罐增加壓力之后，獲取當(dāng)前時刻的種子罐和發(fā)酵罐內(nèi)的壓差；判斷該壓差是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，

若是，則執(zhí)行向移種管線的控制器發(fā)送開啟指令的步驟，否則，重復(fù)向多級發(fā)酵裝置的壓力系統(tǒng)發(fā)送壓力處理請求的步驟。

可選地，所述方法還包括：

若控制器根據(jù)開啟指令無法使移種管線形成通路，則發(fā)出報警信息；

或者，

若獲取到的液位信息在預(yù)設(shè)時間段內(nèi)發(fā)生異常，則發(fā)出報警信息。

可選地，啟動對移種管線的滅菌操作，包括：

向滅菌控制系統(tǒng)發(fā)送啟動滅菌指令；該滅菌控制系統(tǒng)根據(jù)啟動滅菌指令啟動對移種管線的滅菌操作。

可選地，所述發(fā)酵信息包括下述的一種或多種：

種子罐的液位信息、種子罐的發(fā)酵時間、種子罐的生長曲線。

可選地，移種管線的控制器為移種管線上設(shè)置的智能控制閥門。

可選地，所述每一移種管線的末端安裝有蒸汽疏水閥，在滅菌操作中處于打開狀態(tài)，在移種過程中處于關(guān)閉狀態(tài)。

本發(fā)明具有的有益效果如下：

本發(fā)明提出一種基于多級發(fā)酵裝置的移種控制方法，在接收到移種啟動指令之后，智能控制對確定移種管線的滅菌操作，進而在種子罐和發(fā)酵罐的壓差是在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，通過移種管線的控制器根據(jù)開啟指令使移種管線形成通路，進而實現(xiàn)種子罐到發(fā)酵罐的智能移種過程，上述過程全自動完成，無需人工干預(yù)，可重復(fù)性強，降低生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，同時可避免因為人員的誤操作導(dǎo)致發(fā)酵失敗的生產(chǎn)事故。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例提供的基于多級發(fā)酵裝置的移種控制方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明另一實施例提供的基于多級發(fā)酵裝置的移種控制方法的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明中智能移種控制系統(tǒng)的示意圖。

具體實施方式

為了更好的解釋本發(fā)明，以便于理解，下面結(jié)合附圖，通過具體實施方式，對本發(fā)明作詳細描述。

本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

為更好的理解本發(fā)明實施例中的多級發(fā)酵裝置的移種控制方法，以下對移種的相關(guān)信息進行說明。

菌種的擴大培養(yǎng)是生物發(fā)酵生產(chǎn)的第一道工序，該工序又稱之為種子制備。種子制備不僅要使菌體數(shù)量增加，更重要的是經(jīng)過種子制備培養(yǎng)出具有高質(zhì)量的生產(chǎn)種子供發(fā)酵生產(chǎn)使用。種子擴大培養(yǎng)的任務(wù)：得到純而壯的，即獲得活力旺盛的、接種數(shù)量足夠的培養(yǎng)物。對于不同產(chǎn)品的生物發(fā)酵過程來說，必須根據(jù)菌種生長繁殖速度快慢決定種子擴大培養(yǎng)的級數(shù)。如在抗生素生產(chǎn)中，放線菌的細胞生長繁殖較慢，常采用三級種子擴大培養(yǎng)。當(dāng)種子罐里的細菌生長到一定個數(shù)(od)時，就需要通過無菌移種管線(移種系統(tǒng))把種子罐里菌種移到發(fā)酵罐里繼續(xù)生長，提高生產(chǎn)效果與優(yōu)質(zhì)的培養(yǎng)物產(chǎn)物(蛋白)。

本發(fā)明實施例中，可將多級發(fā)酵過程的移種過程通過硬件(智能控制閥門組合)與控制軟件相結(jié)合完成全智能移種。

如圖1所示，圖1示出了多級發(fā)酵裝置的移種控制方法的流程示意圖，本實施例的移種控制方法可包括下述步驟。本實施例的方法的執(zhí)行主體為移種控制系統(tǒng)，該移種控制系統(tǒng)通信連接滅菌控制系統(tǒng)、移種管線的控制器、種子罐和發(fā)酵罐的監(jiān)控系統(tǒng)等，以便通過發(fā)送各種指令實現(xiàn)種子罐和發(fā)酵罐之間的移種操作。

本實施例的通信連接可為通過有線或無線的方式實現(xiàn)通信的。

101、移種控制系統(tǒng)接收移種啟動指令之后，根據(jù)移種啟動指令中種子罐的標識、發(fā)酵罐的標識，查找種子罐和發(fā)酵罐的移種管線。

舉例來說，移種啟動指令可為操作人員通過移種控制系統(tǒng)的顯示界面(即觸摸屏的操作界面)觸發(fā)的；或者，在可能的實現(xiàn)方式中，移種啟動指令還可為：實時監(jiān)控每一種子罐中的發(fā)酵信息，判斷當(dāng)前的發(fā)酵信息是否滿足預(yù)設(shè)移種條件，若滿足，則發(fā)出移種啟動指令。

另外，需要說明的是，由于本實施例的移種控制方法可適用于多級發(fā)酵裝置，故實現(xiàn)智能移種時，需要確認種子罐的標識和發(fā)酵罐的標識。本實施例中種子罐的標識可為種子罐的名稱、型號或排列的序列號等；

發(fā)酵罐的標識也可為發(fā)酵罐的名稱、型號或排列的序列號等。

特別說明的是，由于是多級發(fā)酵裝置，本實施例的移種管線可為多個種子罐或發(fā)酵罐使用的移種管線，為此，在移種之前需要確認使用的移種管線，以便進行合理的滅菌操作。

若上述移種控制方法適用的多級發(fā)酵裝置中待移種操作的種子罐和發(fā)酵罐之間的移種管線是唯一確定的，不需要在移種之前再進行確定，則可不執(zhí)行上述的步驟101。上述的步驟101可根據(jù)實際需要確定是否設(shè)置。

102、根據(jù)查找的移種管線，啟動對該移種管線的滅菌操作。

舉例來說，該步驟可具體為向滅菌控制系統(tǒng)發(fā)送啟動滅菌指令；該滅菌控制系統(tǒng)根據(jù)啟動滅菌指令啟動對移種管線的滅菌操作。

本實施例中，針對每一個移種管線的滅菌時間可預(yù)設(shè)，故滅菌控制系統(tǒng)在接收到啟動滅菌指令后，可對移種管線進行預(yù)設(shè)滅菌時間(如20-30min)的滅菌操作。

特別地，本實施例中的多級發(fā)酵裝置中每一個移種管線的末端均安裝有蒸汽疏水閥，在滅菌操作中處于打開狀態(tài)，該蒸汽疏水閥可在滅菌過程中實現(xiàn)冷凝水和冷空氣排出，滅菌蒸汽不會被排出，進而可充分保證滅菌蒸汽的飽和性，減少滅菌蒸汽能源與排放物，降低耗能，環(huán)保。

103、在滅菌完成后，查看種子罐和發(fā)酵罐內(nèi)的壓差是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。

在具體實現(xiàn)過程中，可獲取實時監(jiān)控的種子罐的壓力信息，發(fā)酵罐的壓力信息，進而獲取種子罐和發(fā)酵罐的壓差。

104、若步驟103中的壓差在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則向移種管線的控制器發(fā)送開啟指令，在該控制器根據(jù)開啟指令使移種管線形成通路，所述種子罐內(nèi)的發(fā)酵液經(jīng)移種管線移到發(fā)酵罐中。

舉例來說，移種管線的控制器可為移種管線上的智能控制閥門/自動控制閥門?；蛘?，在其他實施例中，該控制器可為用于控制移種管線開通和關(guān)閉的智能控制器。

特別說明的是，移種過程中，當(dāng)前移種管線的末端安裝的蒸汽疏水閥處于關(guān)閉狀態(tài)。

在實際應(yīng)用中，上述方法還可包括下述的步驟105和步驟106。

105、根據(jù)實時獲取的所述種子罐中的液位信息，確定移種過程是否完成；若確定移種完成，則向移種管線的控制器發(fā)送關(guān)閉指令，該控制器根據(jù)關(guān)閉指令關(guān)閉移種管線的通路。

106、再次啟動對完成移種過程的移種管線的滅菌操作。

本實施例中在移種完成后還需對剛完成移種的移種管線進行滅菌操作，使移種管線保持潔凈，減少污染。

本實施例的方法，在接收到移種啟動指令之后，智能控制對確定移種管線的滅菌操作，進而在種子罐和發(fā)酵罐的壓差是在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，通過移種管線的控制器根據(jù)開啟指令使移種管線形成通路，進而實現(xiàn)種子罐到發(fā)酵罐的智能移種過程，上述過程全自動完成，無需人工干預(yù)，可重復(fù)性強，降低生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，同時可避免因為人員的誤操作導(dǎo)致發(fā)酵失敗的生產(chǎn)事故。

圖2為本發(fā)明另一實施例提供的基于多級發(fā)酵裝置的移種控制方法的流程示意圖，如圖2和圖3所示，本實施例的方法包括：

201、種子罐的監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)控每一種子罐中的發(fā)酵信息，將監(jiān)控的發(fā)酵信息發(fā)送移種控制系統(tǒng)。

本實施例的發(fā)酵信息可包括下述的一種或多種：

種子罐的液位信息、種子罐的發(fā)酵時間、種子罐的生長曲線、種子罐內(nèi)的細菌數(shù)量等，本實施例僅為舉例說明，其他能夠判斷移種開始的發(fā)酵信息均可使用。

202、移種控制系統(tǒng)判斷當(dāng)前種子罐的發(fā)酵信息是否滿足預(yù)設(shè)移種條件，若滿足，則可向移種控制系統(tǒng)內(nèi)的移種控制裝置發(fā)出移種啟動指令。

當(dāng)然，在具體應(yīng)用中，若不滿足預(yù)設(shè)移種條件可重復(fù)上述的步驟201，繼續(xù)監(jiān)控每一種子罐中的發(fā)酵信息，直至滿足預(yù)設(shè)移種條件。

203、移種控制裝置接收移種啟動指令，移種啟動指令包括：種子罐的標識、發(fā)酵罐的標識。

204、移種控制裝置根據(jù)接收的移種啟動指令，啟動對移種管線的滅菌操作。

本實施例中，種子罐和發(fā)酵罐之間的移種管線是唯一的，故，無需確定移種管線的步驟。

205、在滅菌完成后，移種控制裝置查看種子罐和發(fā)酵罐內(nèi)的壓差是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。

也就是說，在移種過程中，移種控制系統(tǒng)可實時獲取種子罐、發(fā)酵罐內(nèi)部的壓力信息，進而移種控制系統(tǒng)內(nèi)的移種控制裝置可根據(jù)壓力信息獲取壓差。

當(dāng)然，在非移種的過程中，移種控制系統(tǒng)也可實時監(jiān)控種子罐、發(fā)酵罐內(nèi)部的壓力信息，實現(xiàn)對菌種培養(yǎng)的全面在線監(jiān)控。

206、若步驟205中的壓差在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則移種控制裝置向移種管線的控制器發(fā)送開啟指令，在該控制器根據(jù)開啟指令使移種管線形成通路，所述種子罐內(nèi)的發(fā)酵液經(jīng)移種管線移到發(fā)酵罐中。

206a(圖中未示出)、若步驟205中的壓差不在預(yù)設(shè)范圍，則移種控制裝置向多級發(fā)酵裝置的壓力系統(tǒng)發(fā)送壓力處理請求；所述壓力處理請求包括：待處理的種子罐的標識；

在所述壓力系統(tǒng)根據(jù)所述壓力處理請求對待處理的種子罐增加壓力之后，獲取當(dāng)前時刻的種子罐和發(fā)酵罐內(nèi)的壓差；判斷該壓差是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，

若是，則執(zhí)行步驟206，否則，移種控制裝置重復(fù)向多級發(fā)酵裝置的壓力系統(tǒng)發(fā)送壓力處理請求的步驟。

207、移種控制裝置根據(jù)實時獲取的所述種子罐中的液位信息，確定移種過程是否完成；若確定移種完成，則移種控制裝置向移種管線的控制器發(fā)送關(guān)閉指令，該控制器根據(jù)關(guān)閉指令關(guān)閉移種管線的通路。

208、移種控制裝置控制滅菌控制系統(tǒng)再次啟動對上述使用過的移種管線的滅菌操作。

209(圖中未示出)、若移種管線的控制器根據(jù)開啟指令無法使移種管線形成通路，則發(fā)出報警信息。

在實際應(yīng)用中，上述獲取到的液位信息在預(yù)設(shè)時間段內(nèi)發(fā)生異常，則也發(fā)出報警信息。

當(dāng)然，若移種完成，則可在移種控制系統(tǒng)的操作界面彈出移種完成的提示信息。

另外，移種控制系統(tǒng)還可根據(jù)預(yù)設(shè)時間段內(nèi)完成移種過程生成移種完成報告，該移種完成報告包括每一次移種的種子罐的標識、發(fā)酵罐的標識、移種花費時間，移種的其他信息等。

上述的移種控制系統(tǒng)可包括移種控制裝置和存儲器、觸摸屏等，以使用戶通過觸摸屏等在移種控制系統(tǒng)的操作界面輸入相關(guān)的操作參數(shù)，移種控制系統(tǒng)將輸入的操作參數(shù)在存儲器中存儲，以便移種控制裝置在執(zhí)行移種過程中可實時調(diào)用。移種控制系統(tǒng)還可展示移種的部分或其他界面，以便與用戶進行交互。

在其他實施例中，各步驟的執(zhí)行主體的移種控制裝置還可為移種控制系統(tǒng)直接實現(xiàn)的，可無需設(shè)置移種控制裝置。

上述方法可具體表示如下：

移種前的管線自動滅菌→種子罐移種壓力的自動調(diào)節(jié)→發(fā)酵罐移種壓力的自動調(diào)節(jié)→自動移種閥組打開移種→移種后管線的自動滅菌→移種自動完成。

上述方法實現(xiàn)了無需人工干預(yù)，即實現(xiàn)無人值守，重復(fù)性強，降低生產(chǎn)成本、避免了因人員的誤操作發(fā)生的發(fā)酵失敗生產(chǎn)事故，提高生產(chǎn)效率。

圖3中所示的智能移種控制系統(tǒng)可包括：上述的移種控制系統(tǒng)，滅菌控制系統(tǒng)、移種管線的智能控制閥門、種子罐的壓力監(jiān)測設(shè)備、發(fā)酵罐的壓力監(jiān)測設(shè)備、多級發(fā)酵裝置等。

應(yīng)說明的是，移種控制系統(tǒng)可通信連接滅菌控制系統(tǒng)、移種管線的智能控制閥門、種子罐的壓力監(jiān)測設(shè)備、發(fā)酵罐的壓力監(jiān)測設(shè)備等，實現(xiàn)對多級發(fā)酵裝置的全面監(jiān)控和自動化移種。

本實施例的智能移種控制系統(tǒng)可執(zhí)行上述的圖1和圖2所示的方法。

特別地，本實施例的多級發(fā)酵裝置的每一種子罐和發(fā)酵罐可對應(yīng)特定的移種管線或者通用的移種管線等。

最后應(yīng)說明的是：以上所述的各實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。