一种等离子体发酵罐灭菌设备的制作方法

技术领域

本发明涉及生物发酵设备技术领域，具体涉及一种等离子体发酵罐灭菌设备，可适用于生物发酵罐、种子罐、啤酒发酵设备、菌种罐和生物反应罐。

背景技术：

发酵罐的灭菌是一个需要值得注意的工艺步骤，它直接决定了后续发酵产物的品质，甚至发酵的成败。

现在常用的发酵罐灭菌技术一般分为；物理灭菌和化学灭菌。物理灭菌又包括湿热灭菌、干热灭菌、射线灭菌法和过滤灭菌等。而化学灭菌主要是使用化学试剂（如甲醛、苯酚、新洁尔灭、过氧乙酸、高锰酸钾等）进行某些容器或物料以及无菌区域的灭菌。在生物发酵方面，常用的设备是机械搅拌式发酵，其杀菌效果的好坏直接影响到发酵是否能正常进行。由于工业操作的特点，发酵罐灭菌普遍采用湿热灭菌法。发酵罐的结构比较复杂，对于内部的边边角角不容易消毒，一般的发酵罐有自动清洗装置，清洗完之后彻底灭菌。在培养基灭菌之前，通常应先将与罐相连的分空气过滤器用蒸汽灭菌并用空气吹干。实罐灭菌时，先将输料管路内的污水放掉冲净，然后将配制好的培养基泵送至发酵罐（种子罐或料罐）内，同时开动搅拌器进行灭菌。灭菌前先将各排气阀打开，将蒸汽引入夹套或蛇管进行预热，待罐温升至80~90℃，将排气阀逐渐关小。接着将蒸汽从进气口、排料口、取样口直接通入罐中（如有冲视罐也同时进汽），使罐温上升到118~120℃，罐压维持在0.09~0.1Mpa（表压），并保持30min左右。各路进气要畅通，防止短路逆流，罐内液体翻动要激烈；各路排汽也要畅通，但排汽量不宜过大，以节约用气量。在保温阶段，凡进口在培养基液面以下的各管道及冲视镜管都应进汽；凡开口在液面之上者均应排汽。无论与罐连通的管路如何配制，在实消时均应遵循“不进则出”的原则。这样才能保证灭菌彻底，不留死角。保温结束后，依次关闭各排汽、进汽阀门，待罐内压力低于空气压力后，向罐内通入无菌空气，在夹套或蛇管中通冷却水降温，使培养基的温度降到所需的温度，进行下一步的发酵和培养。在引入无菌空气前，应注意罐压必须低于过滤器压力，否则物料将倒流入过滤器内，后果严重！灭菌时，总蒸汽管道压力要求不低于0.3~0.35Mpa，使用压力不低于0.2Mpa。

现有发酵罐灭菌技术的缺点是湿热灭菌，缺点比较明显。一是工序繁琐,耗时较长；二，对操作要求高,否则难以消除所有死角的杂菌,保证系统处于无菌状态，由于发酵利用的是特定种类的微生物进行无氧呼吸的产物，杂菌会影响特定种类微生物的繁殖，某些杂菌的代谢过程还会产生毒素污染发酵产物；三,对很多微生物例如枯草芽孢杆菌、噬菌体等的杀灭率有限。

化学灭菌法存在着化学物质残留，化学物质残留对微生物发酵有着很大的负面影响，甚至可能影响发酵进程。而对于高温高压灭菌，除了杀灭率不高外，还有个缺点是高温高压同时也就涉及到很多的安全事项。干热灭菌同样有安全风险，而射线灭菌对于人体的伤害也非常大。

技术实现要素：

本发明提供一种等离子体发酵罐灭菌设备，采用等离子体进行灭菌，对于很多高温高压很难灭杀的病菌、病原体、噬菌体和微生物，都有十分准确的灭杀率，且灭杀彻底，没有死角。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种等离子体发酵罐灭菌设备，包括发酵罐体以及内置于发酵罐体中的搅拌机构，发酵罐体的一侧开设有进料口，发酵罐体的另一侧开设有排料口，所述进料口处可拆卸连接有等离子体发生机构，该等离子体发生机构包括外置的等离子体电源、插入进料口的电极杆以及设置在电极杆上端用于密封连接电极杆与进料口的盖板，该电极杆的下端伸入发酵罐体内部下侧。所述盖板上开设有用于连通发酵罐体的抽气口，该抽气口通过外接负压抽气装置对发酵罐体进行抽负压。

所述搅拌机构包括置于发酵罐体顶端的传动部件，以及与传动部件连接并置于发酵罐体内部的转轴，该转轴从上至下同轴安装有打泡器和多个搅拌叶片。

所述电极杆包括内电极，以及套设在内电极上的绝缘件。

所述传动部件、转轴与发酵罐体之间通过机械密封连接。

由以上技术方案可知，本发明利用发酵罐自身产生低温等离子体，当附着于发酵罐壁上的细菌或病毒受到带电粒子的轰击时，其上的电荷分布受到破坏，就直接影响细菌或病菌细胞的生理活动和新陈代谢，最终导致死亡，从而保证了发酵罐更为彻底的消毒灭菌，方便快捷，二十分钟就可以完成消毒灭菌，且灭菌结束后无残留无二次污染，彻底干净。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中等离子体发生机构的结构示意图。

图中：10、发酵罐体，11、进料口，12、排料口，20、搅拌机构，21、传动部件，22、转轴，23、打泡器，24、搅拌叶片，25、机械密封，30、等离子体发生机构，31、等离子体电源，32、电极杆，321、内电极，322、绝缘件，33、盖板，34、抽气口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

如图1所示，所述等离子体发酵罐灭菌设备包括发酵罐体10、搅拌机构20和等离子体发生机构30，搅拌机构用于搅拌发酵罐体内的物料，等离子体发生机构产生等离子体，并蔓延至整个发酵罐罐体内部，在整个罐体内部进行全面的等离子体杀菌消毒，对于很多高温高压很难灭杀的病菌、病原体、噬菌体、微生物，等离子体都有十分准确的灭杀率，灭菌更彻底。原先数小时甚至24小时的灭菌在20分钟（10分钟）或更短的时间内即可完全灭杀，将宝贵的时间用于生物发酵，灭菌效率高。不涉及高温高压管道和蒸汽发生器等，事故风险大大降低，操作安全。原先需要专业消毒工的灭菌过程，等离子体灭菌只需要一个普通工人操作几个按钮，十分钟即可完成灭杀，操作简便。断电即可切断等离子体产生，环保安全无残留。

所述发酵罐体10的一侧开设有进料口11，发酵罐体的另一侧开设有排料口12，所述等离子体发生机构30可拆卸连接在进料口处，离子体发生机构可适用于多种类的罐体，可进行整体拆卸。原先需要每台发酵罐都配备一套高温高压系统，并且需要配置不可移动的高温高压发生装置和高压管道仪表附件，本发明的等离子体发酵罐灭菌设备可以使用一套通用的离子体发生机构，满足所有的发酵罐甚至满足所有的敞口金属容器的灭菌需求,达到便携通用的特点。原先每套发酵罐都需要配备的管道回路、高温高压产生装置、各类仪器仪表、安全预防设施等，而本发明的一套等离子体发生机构可以适用于几乎全部的车间发酵罐，比原先每套发酵罐都需要配备的上述装置的成本大大降低。

如图2所示，所述等离子体发生机构30包括等离子体电源31、电极杆32和盖板33，该等离子体电源外置，其正极与发酵罐体10连接，负极与电极杆连接，所述电极杆安装时从发酵罐体的进料口11插入，其下端一直伸入到发酵罐体内部的下侧，该电极杆32包括内电极321，以及套设在内电极上的绝缘件322。

所述盖板33用于密封连接电极杆与进料口，其上开设有用于连通发酵罐体的抽气口34，该抽气口通过外接负压抽气装置对发酵罐体进行抽负压，发酵罐体的进气口与排料口共用。

盖板、负压抽气装置、电极杆和等离子体电源都是一整套便捷式的装置，方便搬运、通用性广，适用于所有的金属罐。

等离子体在电极杆与发酵罐体之间产生，并蔓延至整个发酵罐体内部，使得整个罐体内部进行全面的等离子体杀菌消毒。产生等离子体后在20分钟内即可完全灭杀，包括各类高温高压很难灭杀的病菌、病原体、噬菌体、微生物。实际操作时，安装等离子体发生机构到需要灭菌的发酵罐上，安装法兰使用氟橡胶保持密封，从抽气口连接真空泵，接通电源，抽真空到发酵罐内压Pa量级，接通等离子体电源即可产生等离子体，静置20分钟全面灭菌。

所述搅拌机构20包括置于发酵罐体顶端的传动部件21，以及与传动部件连接并置于发酵罐体内部的转轴22，该转轴从上至下同轴安装有打泡器23和多个搅拌叶片24。所述传动部件、转轴与发酵罐体之间通过机械密封25连接。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。