一種小型發酵罐組系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及生物發酵裝備和生產過程控制，具體涉及一種小型發酵罐組系統。
【背景技術】
[0002]生物發酵可以產生出許多人類通過其他途徑無法獲得或者很難獲得的合成物質。隨著發酵的進行，發酵液中基質的濃度、菌體濃度、產物濃度等都會發生變化，一系列的分解代謝和合成代謝之后，發酵液的溫度、酸堿度、溶解氧、發酵液的體積等也會發生巨大變化。發酵過程中微生物對其生長培養環境十分敏感，溫度、溶解氧、PH值、壓力、空氣流量等任何一個因素都可能影響微生物菌體的代謝速度、生命周期、發酵產品質量和產量。因此要對生物發酵過程各方面因素進行綜合控制，以保證菌體的生長速度和產物品質。
[0003]國內現有生物發酵過程總體自動化水平不高，發酵生產中操作人員僅憑經驗來實現營養物料補加或發酵過程控制參數的調節。不僅操作麻煩，而且控制精度差，直接影響菌體的培養質量和效果。另外，現有的一些發酵過程控制系統是單變量控制系統，不能實現對發酵罐的各方面因素進行整體協調控制，如公告號為CN 203825500 U專利中公開的一種菌種發酵溫度控制系統，主要針對溫度控制進行控制系統設計，又如公告號為CN 202201904U專利中公開的高細胞密度發酵過程溶氧控制系統，僅關心發酵過程溶氧控制問題。
[0004]目前制藥行業普遍來用發酵法生產人體制動物疫苗，釆用小型發酵罐組(如50L種子罐、500L發酵罐為一套生產設備)進行生產，迫切需要一種結構合理、自動化程度高的小型發酵罐組系統。
【實用新型內容】
[0005]為了提高生物發酵裝備的水平，本實用新型提供一種小型發酵罐組系統。
[0006]本實用新型所采用的技術方案是:包括依次通過管路串接的種子罐、發酵罐和恒溫水箱，管路設置有冷卻水進水口和出水口、蒸汽入口和夾套排污口、潔凈壓縮空氣進氣口和尾氣排氣口 ；種子罐和發酵罐的罐體外部裝配夾套，種子罐夾套和發酵罐夾套的上口和下口通過連接管聯通冷卻水進水口和出水口，同時夾套的上口和下口通過連接管聯通蒸汽入口和夾套排污口，恒溫水箱底部出口和頂部入口通過連接管分別聯通發酵種子罐夾套和發酵罐夾套的下口和上口 ；種子罐和發酵罐側面通過進氣管連接潔凈壓縮空氣進氣口，頂部通過排氣管聯通尾氣排氣口 ；種子罐底部出口通過連接管聯通發酵罐頂部種子入口。
[0007]其中優選方案是:
[0008]種子罐和發酵罐裝配頂部攪拌電機，通過攪拌軸與攪拌槳相連，電機通過變頻器控制轉速。種子罐和發酵罐的進氣管設置過濾器和和空氣流量控制器，空氣流量控制器由流量傳感器和比例調節閥組成；排氣管設置過濾器和比例調節閥。種子罐和發酵罐分別裝配溫度傳感器、PH傳感器、溶氧傳感器、壓力傳感器和泡沫傳感器，連接至控制裝置。種子罐和發酵罐通過連接軟管聯通蠕動泵組，控制裝置控制蠕動泵啟停進行適當的加酸、加堿、補料、消泡操作。
[0009]恒溫水箱內設置溫度傳感器、液位傳感器、電加熱管，連接至控制裝置，恒溫水箱補水管上設置氣動開關閥。
[0010]控制裝置包括電氣連接的PLC控制器、觸摸屏、傳感器、氣動開關閥組和比例調節閥，傳感元件設置在種子罐、發酵罐和恒溫水箱上，氣動開關閥組設置在管路上，包括氣動閥、單向截至閥和手動閥。
[0011]本實用新型的有益技術效果是:控制裝置對發酵的全過程進行自動控制，控制發酵過程以批次方式進行。控制裝置采集和監控種子罐和發酵罐的攪拌轉速、空氣流量、罐體壓力、罐體溫度、PH、溶氧、泡沫實時數據，控制以上變量達到目標設定值并滿足精度要求，自動啟停婦動泵，進行加酸，加堿，補料，消泡等。可通過觸摸屏，完成包括啟停、參數設定，數據存儲、曲線瀏覽、報表輸出等系列操作。
【附圖說明】
[0012]圖1是小型發酵罐組系統的結構示意圖。
[0013]圖2是小型發酵罐組系統的裝配示意圖。
[0014]附圖2中編號1、11是PH傳感器，2、12、18是溫度傳感器，3、13是溶解氧傳感器，4、14是壓力傳感器，5、15是質量流量控制器，6、16是消泡電極，7、17是夾套，8是種子罐，9是恒溫水箱，10是發酵罐，19是電加熱管，20是發酵罐產物出口，21是冷卻水進口，22是冷卻水出口，23是排氣口，24是夾套排污口，25是蒸汽入口，26是過濾后潔凈空氣入口，27、28是蠕動泵組，29、30是水泵，31、32是攪拌電機，33是自動排氣閥，34是液位傳感器，35是種子罐排氣過濾器，36是發酵罐排氣過濾器，Vl是比例調節閥組，V2是衛生級隔膜閥組，V3是單向閥組，V4是氣動閥組，V5是衛生級球閥組。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖2對本實用新型的【具體實施方式】做進一步描述:
[0016]實施例1:
[0017]如圖1所示，通過多路管道連接種子罐8、恒溫水箱9和發酵罐10。種子罐8、恒溫水箱9和發酵罐10采用不銹鋼板焊接而成，同時表面采取機械和電化學拋光，表面光滑，不利于細菌的滋生和富集。種子罐夾套7和發酵罐夾套17的上口分別通過球閥V5-1和V5-11聯通蒸汽入口 25，種子罐夾套7的下口通過球閥V5-5和疏水閥V5-4聯通夾套排污口 24，發酵罐夾套17的下口通過球閥V5-14和疏水閥V5-15聯通夾套排污口 24，用于發酵開始前的蒸汽消毒。
[0018]種子罐底部出口通過手閥V2-5和V2-6及連接管聯通發酵罐頂部種子入口。
[0019]種子罐夾套7下口通過氣動閥V4-2和旁路球閥V5-3與冷卻水入口 21相連，通過氣動閥V4-4和單向閥V3-3與水泵29及恒溫水箱9出水口相連。種子罐夾套7上口通過氣動閥V4-1和旁路球閥V5-2與冷卻水出口 22相連，通過單向閥V3-2和氣動閥V4-3與恒溫水箱9回水口相連。罐體通過手閥V2-4、單向閥V3-1、潔凈空氣控制閥組(V2-1、V2-2、V2-3，其中V2-1是旁路閥，V2-2和V2-3是截止閥)及質量流量控制器5與潔凈空氣入口26相連。種子罐8頂部通過手閥V2-7、排氣過濾器35、比例調節閥Vl-1及旁路閥V5-6與排氣口 23相連。種子罐8頂部裝有攪拌電機31、壓力傳感器4、泡沫電極6、蠕動泵組27，PH傳感器1、溫度傳感器2、溶氧傳感器3安裝于罐體側壁并深入發酵液中。
[0020]發酵罐夾套17下口通過氣動閥V4-12和旁路球閥V5-13與冷卻水入口 21相連，通過氣動閥V4-14和單向閥V3-13與水泵30及恒溫水箱9出水口相連。發酵罐夾套17上口通過氣動閥V4-11和旁路球閥V5-12與冷卻水出口 22相連，通過單向閥V3-12和氣動閥V4-