變容式多功能生物培養機的製作方法

2023-11-11 21:27:17 5

專利名稱：變容式多功能生物培養機的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種食用菌、藥用菌液體菌種培養裝置。尤其是能適應不同培養容量變化的培養機，並且還可作為固體培養的培養箱、蒸汽壓力消毒器、乾燥箱、超淨工作檯使用，該設備廣泛用於各類菌廠、生物製藥、生物組培、生物(微生物)試驗室等領域。
背景技術：
目前，公知的液體菌種培養器(發酵罐)，是由供氣、過濾、溫控、攪拌、加熱冷卻、培養罐、管路各系統組成。罐體內的培養液經滅菌接種後通過不斷供氣、溶氧、攪拌而形成液體菌種。但是其培養罐只能培養一定容量的菌種，培養容量變化幅度小，機型多種。如常有30升、50升、60升、80升、100升等不同型號，一機一型，不能隨生產要求，靈活地改變培養容量，同時菌種在培養罐內分布不勻。接種時，前後菌種密度不同，影響產品質量。此外，在培養過程中意外停電等負壓情況下，雖然能自動保壓，但防菌滅菌效果差，常導致培養失敗，即自動滅菌保壓效果差。另外在生產的不同階段，其它環節上又常常需要超淨工作檯、培養箱、乾燥箱、蒸汽壓力消毒器與其配套使用。而目前的培養器(發酵罐)功能單一、一機一用，難以起到上述作用。

發明內容
為了克服現有的液體菌種培養器，培養的容量變化幅度不大，培養出的菌種密度分布不均。負壓情況下不能自動滅菌保壓。培養器功能單一的不足。本實用新型提供一種變容式多功能生物培養機。該培養機不僅能使培養的容量在1——100升範圍內按生產要求變化培養，同時，也能使培養出的菌種分布均勻，前後密度相同。並且在負壓情況下，能自動殺菌保壓。另外，又可為生產的其它環節不同階段提供配套機器，如超淨工作檯、乾燥箱、培養箱、飽和蒸汽壓力消毒器。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是一、系統組合首先是將各系統以模塊方式組合，分成接種櫃、培養櫃兩大部分。兩櫃通過氣路、電路相連，閥式結合，可分可合。接種櫃內置氣水分離器、電磁式空氣壓縮機、空氣過濾器、空氣均分器、操作控制面板、工作檯。培養櫃帶有保溫層，培養櫃內置培養罐、滅菌保壓盒及可移式罐體底支柱。
其次是培養罐分為罐蓋、罐體、夾套、加熱器、十字形分氣管、滑道氣管、浮力環、伸縮提流管。
二、攪拌系統在供氣系統配合下，浮力環、伸縮提流管、十字分氣管，下分流頭、滑道氣管，共同構成攪拌系統。
浮力環可以根據培養容量的多少，隨著培養液液位的高低帶動伸縮提流管升降，以使其高度達最佳提流位置。
當氣體通過滑道氣管，十字分氣管、伸縮提流管及下分流頭順序進入培養液後，在培養液內形成平流、垂直流、分流、散流、射流、提流，共同形成環流，從而使溶氧充分、攪拌均勻。其有益效果是使培養容量按生產要求，隨時可以確定。同時使菌種分布均勻，並且，接種前後菌種密度一致，提高了質量。
該系統具體結構如下1、在罐中心內置一垂直方向，外壁帶有凹槽的滑道導氣管。該管上端同水平方向的導氣管以螺紋管相連接，通於罐外供氣管路上，該管下端通過水平方向兩平行導水管中間，並通過拉杆螺栓相連固定，該管底端出口同水平十字分氣管中心上的垂直螺紋管相連。滑道氣管通過上下兩端螺紋管可以旋進轉出調節高度。
2、十字分氣管是由十字螺紋管的各分管連結直角分氣管構成。十字螺紋管中心連接一垂直螺紋管。各直角分氣管，同十字螺紋管可旋進轉出，直角端為出口端，並置有外螺紋，其各端出口分別對置於下傘形分流頭及提流管下端的中心軸線上。
3、下傘形分流頭內置拉板螺母，同十字分氣管出口端相連。拉板螺母一端同下分流頭內緣相連接，另一端同螺母相連接，螺母在下分流頭中心軸線上。下傘形分流頭，同十字分氣管直角出口端可旋進轉出。下傘形分流頭外緣通過拉杆螺栓同提流管下節外緣相連接，並可調節二者間的距離。
4、伸縮提流管由多個異徑管節搭連密封而成塔形。異徑管上下可以升降。最上端的異徑管上有上分流口及上分流頭。異徑節每節上沿內扣縫並置環狀自緊彈簧於其內，每節下沿外扣縫並置彈性漲力圈於其內。上下兩節裡外沿搭連密封。
5、上分流頭上分流頭傘形漏鬥式空腔，內置三分之二鹽水密封，上傘面有注液孔，由螺釘密封。二次提流管穿過空腔，上端於傘面持平相連，下端有外螺紋絲扣。上分流口喇叭形，內置拉板螺母，同上分流頭二次提流管以螺紋相連，可以旋轉升降。調整上分流口同上分流頭之間間隙。上分流頭具有浮力、重力、平衡力作用。上分流頭直徑大於上分流口的直徑，使其提出的液體散流後不能沿傘面流回上分流口內。
6、伸縮提流管中的上分流口外緣有拐形拉杆螺栓同浮力環相連。拐形拉杆螺栓是由水平拉杆螺栓通過拐形螺紋管與垂直拉杆螺栓相連而成。拉杆上下、左右可旋進轉出以調節水平方向的提流管位置及垂直方向浮力環位置。
7、浮力環圓環形空腔密封，內置三分之二鹽水，上緣有注液孔通過螺釘密封。浮力環內徑有定向拉板，其板中間有空心套圈，圈內置滾珠。浮力環上下可以升降，並且可以定向。浮力環具有浮力、重力、平衡力的作用。
三、加熱冷卻系統在溫控系統配合下由夾套、垂直蒸汽導管、水平蒸汽導管、進水閥、出水閥、水位管、加熱器、壓力表、安全閥、排氣閥、溫度傳感器共同構成。
加熱器在對罐內物加熱升溫同時，也對夾套內的夾層水進行加熱升溫。並可產生蒸汽。
夾層水產生的蒸汽通過垂直蒸汽導管，於供氣管路相連通，使蒸汽即可通入罐內，對培養液滅菌(或其它固體滅菌)。又可通過水平蒸汽導管對罐外的精過濾器，接種管路滅菌。
夾層水、加熱器通過熱傳導、輻射、飽和蒸汽的作用，不但增加了加熱升溫的對象，而且擴大了加熱滅菌的範圍，另外夾層水可以起保溫作用，通入冷卻水又可以起降溫作用。
其有益效果是增加了罐體用途、起到了多功能作用，為生產的不同階段其它環節提供了飽和蒸汽壓力消毒器、乾燥箱、培養箱的效果。
其具體結構如下在培養罐上外置夾套於罐體三分之二下，但不包連罐底。罐體內置水平方向兩平行導水管，其管兩端的管壁穿過罐體，與罐體密封，並與夾層水相連通。加熱管一端穿過夾套通嚮導水管，另一端同夾套以螺紋管形式相密封。加熱管、導水管共同構成加熱器。
夾套上端設有垂直蒸汽導氣管，管上置閥門，同供氣管路相連。夾套上端外壁置水平蒸汽導氣管，管上置閥門，通過移位接種管路，與精過濾器相連。另外，在夾套上端還設有加水水位管、排氣閥、安全閥、壓力表、進水閥、出水閥。
溫度傳感器的套管，穿過夾套通入罐內，密封。其外接電路及加熱管外接電路、電磁式空氣壓縮機外接電路共同連接在由XMTD數顯溫控器、JS14S時間繼電器等電器元件組成的電路控制面板上。
四、供氣過濾及空氣均分器氣流經空氣壓縮機由管路經氣水分離器、氣體流量計、閥門、空氣精過濾器、閥門順序通入培養罐內成為供氣主管路。
在精過濾器於培養罐間的供氣主管路上，通過閥門依次引出二條支路1.通向空氣均分器的管路2.於垂直蒸汽管路相連通管路。
在各閥門控制下潔淨氣體可以導入培養罐中，也可導入空氣均分器中。
潔淨氣體經導入空氣均分氣後，以水平流方向均分在工作檯面上，形成了局部潔淨的無菌空間。
其有益效果是為接種及其它環節的無菌操作提供了超淨工作檯。
空氣均分器金字塔形，它是將潔淨氣體經導氣管穿過金字塔形外殼，伸入空心散流球內，經散流後流向多層散流板，再次散流後被均分流向工作檯面。
散流球空心，其與多層散流板通過拉杆螺栓組成小金字塔形的內塔，該內塔與外殼塔相套應，其塔底同外殼底邊緣密封。
散流球、散流板上的散流孔等距等徑。
五、殺菌保壓在液體培養時，在罐體的上蓋通過導氣管連接殺菌保壓盒。
正壓時，氣體經排氣閥、導氣管、保壓盒的順序由保壓盒排出。負壓時外界氣體經此盒止住，同時保住罐的壓力。
其有益效果是避免了因停電等意外情況下產生負壓時，使罐內感染雜菌，而造成培養失敗。
其構造如下，殺菌保壓盒的盒蓋、活蓋密封，盒內通過隔板分兩室一室為殺菌液室，另一室為氣體緩衝室。殺菌液室內裝高效殺菌液，裝入量應不超過導氣管。殺菌液內浸單向節止閥出口端，殺菌液上方有拐形導氣管，置其空間，導氣管入口端垂直液面，出口端通過隔板同另一室單向氣閥入口端相接。氣體緩衝室下置單向節止閥，其出口端通向殺菌液室，入口端通向盒外，中間置單向氣閥其入口端同另一室拐形氣管出口端相連，其出口端置於緩衝空間。緩衝室上置另一氣閥，其入口端在室內，出口端在盒外。
管形單向氣閥由多個氣孔及蓋在其上的彈性閥片和凹形墊片組成，並通過螺釘連接固定在氣孔間的中心軸線上。
管形單向氣閥內外壁均有螺紋。彈性閥片同管壁間有出氣孔隙，氣孔端為入口端，閥片端為出口端。
一液、二室、三閥的多層控制防止了負壓時雜菌隨氣體回流到罐內。
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。


圖1是本實用新型正視結構簡圖。
圖2是本實用新型俯視結構簡圖。
圖3是接種櫃A-A方向的側視結構簡圖。
圖4是
圖1D-D部分剖視圖。
圖5是
圖1C-C部分剖視圖。
圖6是
圖1B-B部分剖視圖(殺菌保壓盒)。
圖7是圖6E部分b向(俯視)剖視圖(單向氣閥)。
圖8是圖6E部分c向(側視)剖視圖(單向氣閥)。
圖9是本實用新型結構示意圖。
圖10是本實用新型電路原理圖。
圖例1 機械部分


圖例2電路部分SJ 時間繼電器 JS14S1-99mimFM 電子蜂鳴器SK 數顯溫控器 XMTD 0-150℃YJ 壓力繼電器 SAS 設定0.03MPQK1 自動空氣開關QK2 自動空氣開關QK3 自動空氣開關C 交流接觸器M 空氣壓縮機W1W2加熱器L1 螢光燈L2 紫外燈FU 保險(旋式)A 帶自鎖按鈕RK 設定保護溫度具體實施方式
一、容量的變化及供氣攪拌在
圖1中，罐外氣體由罐內水平導氣管50送入以滑道氣管36為中心，十字分氣管27為基礎由伸縮提流管31，浮力環40組成上下、滑動、伸縮、升降的攪拌系統。
在圖9中，氣體經空氣壓縮機1經管路，依氣水分離器11、氣體流量計17、閥門13、氣體精過濾器18、閥門49順序流入培養罐30，由排氣閥52、殺菌保壓盒56流出。
在
圖1中，氣體經水平導氣管50，流向垂直滑道氣管36經十字分氣管27，同時分向相互對置的下分流頭25，伸縮提流管31中，經上分流口37，上分流頭39流向培養液，並在罐內形成環流，從而使菌種分布均勻，並在放料接種時菌種前後密度一致。
培養液向培養罐裝入。在
圖1中，打開上蓋51或通過接種口向培養罐裝入培養液，裝液容量的最高液位在視鏡48的上線與水平導氣管50之間，不能超過水平導管50。
隨著培養液裝入，浮力環40隨著液位升高而上浮，同時通過拐形拉杆38帶動伸縮提流管31升起。
當液位高於浮力環40時，伸縮提流管31全部拉出，浮力環40懸浮在液面裡。
當液位持平浮力環40時，伸縮提流管31全部拉出，浮力環40浮在液面上。
當液位低於浮力環40時，伸縮提流管31部分拉出，浮力環40浮在液面上。
當液位低於加熱器22時，浮力環40在加熱器22上，伸縮提流管31大部分壓進。
當液位低於水平十字分氣管27時，旋轉在提流管31下的分氣管27，使其出口朝向液面。
在圖4D-D中，浮力環40空腔密封，上緣有注液孔63，其孔螺釘密封。空腔內注三分之二鹽水。浮力環40內徑有定向拉板60，其中心有一空心圈(空圈套在滑道氣管36上)，圈內裝有滾珠65(見擴大圖)，於滑道氣管36的管壁67中的凹槽66相吻合。
浮力環40下緣有拐形拉杆螺栓38，其一端同浮力環相連，另一端同喇叭形分流口37相連，拐形拉杆螺栓38拐角有直角螺紋管構成，使垂直杆可以旋進旋出，以確定提流管位置。
在圖4D-D中，伸縮提流管31，是由多個異徑節在同一軸線上構成的伸縮塔形，其上端連接上分流口37。異徑節，每節上端內卷沿扣縫，其縫置環形自緊彈簧68，其下端外卷沿扣縫，其縫扣彈性漲圈70。上節69、下節71，上下搭接，裡外密封。
上喇叭形分流口37，內徑置拉板螺母，外緣連接拐形拉杆38。上傘形分流頭39，空腔，密封，內裝三分之二鹽水，二次提流管64穿過內腔。其管下端有外螺紋同上分流口37內的拉板螺母相連。
在圖4D-D中，十字形分氣管27，由十字螺紋管26組合而成，分氣管27出口端直角。其中，下分流頭25內的直角有外螺紋，其同下分流頭25內拉板螺母相連，使下分流頭可旋進、轉出，提流管下節外緣有拉杆螺栓28，同下分流頭25相連，分氣管27同螺紋管26可旋進轉出。螺紋管26中心有垂直螺紋管，同滑道氣管36下端底口螺紋相連，其上部有拉杆螺栓23，同導水管62相連固定。
二、滅菌、培養及殺菌保壓。
在
圖1中，由加熱器22，溫度傳感器20，夾層33及控制面板2上的電路，共同構成溫控系統。啟動、加熱、計時、報警等操作按鈕在控制面板2上。
關閉閥門2143，打開閥門41通過水位管32向夾層33加水至水位線，關閉閥門41。加水過程完成。
在圖5C——C中，加熱器22是由導水管62，加熱管61組成。導水管62水平方向，平行穿過罐體35，兩端出口分別各自通向夾層33中，使其於夾層相連通，管壁與罐體35相密封。加熱管61，一端穿過夾套34，通入導水管62中，另一端於夾套34以螺紋管相密封，溫度傳感器20穿過夾套和罐體並通過套管密封。
滅菌在圖9中，接上閥門1915間的移動接種管路，並打開閥門19154749，關閉所有閥門，啟動溫控系統，調整溫度在滅菌度數上(121℃——123℃)，調整滅菌時間。加熱器開始加熱升溫。由夾層33加熱產生飽和蒸汽，分別流向精過濾器18及培養罐30。培養罐30內的蒸汽，通過閥門52，由殺菌保壓盒56排出。
此時可根據壓力表454的壓力數通過調節排氣閥1454進行排氣，以確保滅菌的壓力，並使壓力表4的讀數大於壓力表54。
報警聲響，滅菌時間到。加熱器自動停止加熱，關閉所有閥門。調整溫控系統，使溫度在培養度數上(23℃——28℃)
降溫、培養在
圖1中，接冷卻水管於閥門21。接排水管於閥門43上，接通冷卻水，打開閥門21，冷卻水經夾水層33，及加熱器22循環，並由閥門43排出。此時罐溫下降，當罐上壓力表54壓力達到0.07MPA時，啟動控制面板2送氣系統。
在圖9中送氣時，當壓力表3讀數大於壓力表4時，打開閥門13。當壓力表4讀數大於壓力表54時，打開閥門49，氣體由氣泵1經管路依氣水分離器11流量計17，精過濾器18流向培養罐30。在培養罐30內經攪拌系統形成環流。此時，罐溫迅速下降，並根據壓力表54壓力，調整排氣閥52，保壓0.03MPA，當溫度降至培養溫度時，關閉冷卻水及閥門21，並通過閥門21，放水至水位管32(
圖1)上的水位線上，關閉閥門2143後，進行接種，培養。培養時關閉櫃門58，以確保環境乾淨及恆溫。排出氣體由柜上方流出。
滅菌保壓在圖6B-B中由培養罐排出氣體經滅菌保壓盒中氣體緩衝室77裡的單向節止閥78通過隔離板75，流向滅菌室74中，通過殺菌液72流出，在殺菌液室74滯留後，由拐形導氣管73通過隔離板75流向單向氣閥76流入氣體緩衝室77，經滯留後由單向氣閥79流出滅菌保壓盒外。
單向氣閥7679構造見圖7E-b，圖8E-c，氣體由氣孔84，吹開彈性自關閥片81後流出。當負壓形成時或無壓時，閥片自關蓋住氣孔，U形墊片83起限位作用，閥片81同閥體80內壁間，留有氣體通道，閥片81壓在氣孔84上，並具有彈性歸位、自關作用，膠體製成。閥片81，U形墊片83由螺釘82固定。
三、其它功能當進行固體滅菌時，在
圖1中，關閉閥門1549，調整控制面板2溫控系統，打開閥門47使夾層水33產生蒸汽通過垂直蒸汽管46導入水平導管50由滑道氣管36進入罐內，起到了飽和蒸汽壓力消毒器的作用。(此時攪拌系統降下，也可根據情況將其取出，因各部位螺紋相連，扯卸方便)當進行物體乾燥時，關閉閥門47，根據乾燥溫度，調整控制面板2上的控制系統，使溫度達到所需溫度，啟動加熱器，加熱升溫，使熱量通過加熱器、夾層的熱輻射、傳導，而起烘乾作用。當高於100℃，產生蒸汽時打開閥門43排氣。也可根據乾燥物乾燥情況，同時啟動送氣系統，進行送風，罐內氣體、水分可通過閥門5324排出，起到了乾燥箱作用。
當進行生物培養時，關閉閥門47，啟動控制面板2，溫度系統，溫度調至22℃——28℃，加熱器工作，罐體升溫，達到所需溫度。同時，也可根據培養物需氧情況啟動送氣系統，此時應關閉閥門47，使氣體直接由供氣系統進入罐內。另外，也可根據培養物需溼情況，關閉閥門49(此時供氣系統應關閉)，打開閥門47，使溼熱氣體經垂直蒸汽導管46進入罐體，增加溼度，起到了培養箱的作用。
注意，以上各例，夾層33應始終有水，並不低於水位管32上的水位線。
接種及空氣均分器當培養時間到需要接種時或其它環節需要無菌操作時，空氣均分器起到局部無菌的潔淨環境。
在圖9中，啟動供氣系統，在液體接種時，培養罐裝有培養好的菌種，所以關閉所有閥門，打開閥門4914，微開閥門52，使壓力表54壓力保證在0.02-0.04MPA間。氣體經供氣系統過濾後，一部分輸入培養罐中30，另一部分經閥門14的管路流向空氣均分器10中，空氣均分器布置在
圖1接種櫃16，工作檯上方。
在圖2、圖3A——A中，空氣均分器是由導氣管7、金字塔形外殼5，空氣散流球6散流板8(多層)，通過支柱螺栓59相連構成。
散層板8(多層)同空心散流球6，以散流球6為頂，沿軸線構成金字塔形，並於外亮相套應，散流板底板同外殼底緣密封。導氣管7輸入端，伸入空心散流球中。
在
圖1中，空氣散流球同空心散流板上的散流孔9(見擴大圖)是等孔徑、等距離。
權利要求1.變容式多功能生物培養機，其特徵是在培養罐內設置浮力環、塔形伸縮提流管、滑道氣管、十字型分氣管、加熱器；罐外有夾套，罐上有殺菌保壓盒；在供氣管路上引出空氣均分器及垂直蒸汽管路。
2.根據權利要求1所述的培養機，其特徵是浮力環空腔密封，腔內注鹽水，其上緣有注液孔，其下緣有拐形拉杆螺栓，其內徑有定向拉板螺母。
3.根據權利要求1所述的培養機，其特徵是塔形伸縮提流管，是由同一軸線上多個異徑節密封而成.並可以伸縮，其上端有喇叭形分流口和傘形漏鬥式分流頭；傘形漏鬥式分流頭空腔內裝有鹽水，其與二次分流管相連。
4.根據權利要求1所述的培養機，其特徵是滑道氣管，外壁有和定向拉板滾珠相吻合的滑道槽；滑道氣管同定向拉板相套，滑道氣管下端同十字分氣管相連。
5.根據權利要求1所述的培養機，其特徵是加熱器是由加熱管伸嚮導水管內，導水管水平穿過罐體，並於夾層水相連通。
6.根據權利要求1所述的培養機，其特徵是夾套上有注水水位管及垂直蒸汽導管、水平蒸汽導管其垂直蒸汽導管導入供氣管路通向罐內，其水平蒸汽導管通過移動接種管路導向空氣精過濾器。
7.根據權利要求1所述培養機，其特徵是空氣均分器是由導氣管穿過塔形外殼伸入空心散流球中；空心散流球同多層散流板通過拉杆螺栓連結組成與殼體相對應小塔，其塔底同外殼塔底邊緣密封。
8.其根據權利要求1所述培養機，其特徵是殺菌保壓盒通過擱板分二室，一室為殺菌液室，其內殺菌液淹沒單向節止閥出氣端，其液上方有拐形導氣管，同單向氣閥入氣端相連於擱板上；另一室為氣體緩衝室，其內單向節止閥入口端在盒外，擱板上單向氣閥出口端在室內，另一單向氣閥在室上方，出口端通向盒外。
9.根據權利要求8所述殺菌保壓盒，其特徵是單向氣閥閥片蓋住氣孔，並與殼內壁有間隙，螺釘穿過U形墊片及閥片固定在殼體中心。
10.根據權利要求3所述伸縮提流管，其特徵是異徑節，每節上端內卷沿，其沿內扣環狀自緊彈簧，每節下端外卷沿，其沿內扣彈性漲力圈，上下沿搭接密封，且可移位。
專利摘要本變容式多功能生物培養機是由接種櫃和帶有保溫層的培養櫃構成。其中培養罐置於培養相中分上蓋、罐體、夾套，罐外連接殺菌保壓盒，罐內置浮力環、滑道氣管、伸縮提流管、十字形分氣管，下分流頭，導水管式加熱器。夾套上有垂直蒸汽導管通向供氣管路，及水平蒸汽導管通入空氣精過濾器中。接種柜上有空氣均分器、控制面板等伸縮提流管在浮力環作用下，可隨液位高低進行自動升降，可以在百升內隨意變化培養容量。導水管加熱器不僅可以蒸汽滅菌，而且也可以對罐內物加熱、升溫，使培養罐起到了飽和蒸汽壓力消毒器、乾燥箱、恆溫培養箱的作用。空氣均分器將潔淨空氣散流均分後，形成了局部潔淨的無菌空間，起到了超淨工作檯的作用。
文檔編號C12M3/00GK2683658SQ2004200062
公開日2005年3月9日 申請日期2004年2月25日 優先權日2004年2月25日
發明者張運岐 申請人:張運岐