发酵罐罐外pH实时检测系统的制作方法

本实用新型专利涉及一种检测系统，尤其是生物发酵行业发酵罐的罐外pH值实时检测系统。

背景技术：

生物发酵生产中，需要随时检测发酵液的pH值，以确定发酵过程中的细胞状态，且所检测的pH值还需作为基本参数因子来实现对发酵系统的自动化控制。但因生物发酵过程中始终需要维持无菌状态，故开始发酵前，需要对整个发酵罐进行高温消毒。而pH电极由于需要与发酵液接触，所以需要在发酵开始前就安装到位，并且同培养基一起进行高温蒸汽灭菌。但是高温高压的环境对于pH电极的使用寿命影响很大，pH电极极易发生老化而影响检测准确度，而pH电极价格极其昂贵，连续更换对发酵生产的成本控制产生很大的影响。而若要提高pH电极的使用寿命，那么pH电极则不能插入发酵罐进行原位检测，目前采用的方法是，每隔一段时间，取出一部分样品，在外部测量发酵样品的pH值。但这种方法有三个缺点，一是需要隔一段时间对样品进行检测，无法对pH值进行连续的检测，一旦发酵液pH发生突变，无法及时发现并干预；二是由于要连续取样，对样品也会造成损失；三是连续的取样也会增大发酵罐污染的可能性。

技术实现要素：

针对目前插入发酵罐罐体的pH电极易被高温高压蒸汽破坏，影响使用寿命的问题，所提供新系统既能够对pH值进行连续的检测，又不会造成样品的损失及发酵罐的污染，并且对pH电极使用寿命无影响。

本实用新型专利提供的一套适用于进行发酵过程检测的发酵罐罐外pH值实时检测系统，该系统由针头、硅胶管、蠕动泵、pH电极、pH电极不锈钢护套、密封圈、带有螺纹口的不锈钢容器、宝塔接头、螺母、垫片组成。

其中，

针头直径为8mm，针头长度为50mm，硅胶管长度为1-2m,硅胶管内径为6.4mm，外径为9.6mm。

pH电极与pH电极不锈钢保护套相匹配，pH电极不锈钢保护套带有螺纹扣，螺纹扣尺寸与不锈钢容器螺纹口尺寸相匹配。

pH电极输出信号并连接发酵罐控制系统。

密封圈尺寸与不锈钢电极保护套相匹配，套在不锈钢电极保护套上，保证密封效果，不染菌。

不锈钢容器直径为60mm-80mm，总高度为140mm，顶部中间有螺纹口，直径为40mm-60mm，高度20mm。且带有进液口和出液口，进液口和出液口与宝塔接头用螺母拧紧，并安装垫片保证容器的严密性，进液口在容器下端，距离容器底端20mm，出液口在容器上端，距离容器底端90mm。

硅胶管与不锈钢容器采用宝塔接头连接，其中宝塔接头采用4分外丝*8mm型，总长度35mm。

蠕动泵采用精密型蠕动泵，功率30W，具有启停控制与速度控制功能，转速范围为0.1rpm-100rpm，通过按键控制，参考流量为266.7mL/min。

使用方法

将两个宝塔粗接头用螺母及垫片分别连接在不锈钢容器的进液口和出液口上，然后将两根硅胶管分别连接到两个宝塔接头上，两支针头分别连接在硅胶管另一端，用牛皮纸包住不锈钢容器的顶部螺纹口，将连接好的整套装置置于一个大的不锈钢盒，盖好盒后放入高压灭菌锅中灭菌，灭菌温度121℃，灭菌30min。同时，将pH电极的不锈钢保护套套上密封圈，用牛皮纸包好，和前述不锈钢整体装置一起高温高压灭菌。灭菌后，将不锈钢整体装置和pH电极不锈钢保护套(含螺纹扣)一起放入超净工作台中，在超净工作台上，打开工作模式，将清洗、校准后的pH电极用酒精棉擦拭后安装到pH电极不锈钢保护套上，将pH电极插入并安装到不锈钢容器顶部的螺纹口中，其底端的高度与下出液口相同。整套系统安装好后，关闭超净工作台的工作模式，打开紫外灯，紫外照射30min，再次进行灭菌消毒。因为原发酵罐是直接插入pH电极进行pH检测的，因此一般在发酵罐下端有一个pH电极的插入口，将此口用硅胶塞塞住，并与发酵罐及其中的培养液一起灭菌，待灭菌结束，进行正式发酵时，将硅胶塞外表面用酒精进行擦拭，并快速插入针头，以此方式连接发酵液与发酵罐罐外pH检测系统，于此同时，将出液口的硅胶管插入到发酵罐加料孔的硅胶塞上，用蠕动泵带动进液口的硅胶管，使得发酵液从发酵罐中不断排出，经外部pH检测后再排回到发酵罐中，实现发酵罐罐外pH实时检测，且保证整个系统不染菌，实现了对pH电极的保护，避免了pH电极的快速老化。

本实用新型专利主要具有以下有益效果：

上述设计的发酵罐罐外pH值实时检测装置，不仅实现了对发酵罐中发酵液的pH实时检测，避免了经常人工取样到外部检测的延时和对发酵罐的污染；而且改变了原传统发酵模式中，将pH电极直插入发酵罐中需经受发酵罐高温高压灭菌带来的电极老化、结构破坏等问题，延长了pH电极的使用寿命，且保证了发酵系统不会收到污染。同时，该套系统成本低，操作效果好，可调节性强，易于操作。

附图说明

附图1是系统的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

将两个宝塔接头(1；2)粗头用螺母及垫片分别连接在不锈钢容器(3)的进液口(4)和出液口(5)上，然后将两根硅胶管(6；7)分别连接到两个宝塔接头上，两支针头分别连接于硅胶管的另一头，用牛皮纸包住不锈钢容器的顶部螺纹口，将连接好的整套装置置于大的不锈钢盒，盖好盒后放入高压灭菌锅中灭菌，灭菌温度121℃，灭菌30min。同时，将pH电极的不锈钢保护套(8)套上密封圈，用牛皮纸包好，和前述不锈钢整体装置一起高温高压灭菌。灭菌后，将不锈钢整体装置和pH电极不锈钢保护套一起放入超净工作台中，在超净工作台上，打开工作模式，将清洗、校准后的pH电极(9)用酒精棉擦拭后安装到pH电极不锈钢保护套上，将pH电极插入并安装到不锈钢容器顶部的螺纹口中，其底端的高度与下出液口相同。整套系统安装好后，关闭超净工作台的工作模式，打开紫外灯，紫外照射30min，再次进行灭菌消毒。因为原发酵罐是直接插入pH电极进行pH检测的，因此一般在发酵罐下端有一个pH电极的插入口，将此口用硅胶塞塞住，并与发酵罐及其中的培养液一起灭菌，待灭菌结束，进行正式发酵时，将硅胶塞外表面用酒精进行擦拭，并快速插入针头1(10)，以此方式连接发酵液与发酵罐罐外pH检测系统，于此同时，将出液口的硅胶管针头2(11)插入到发酵罐加料孔的硅胶塞上，用蠕动泵(12)带动进液口的硅胶管，使得发酵液从发酵罐中不断排出，经外部pH检测后再排回到发酵罐中，实现发酵罐罐外pH实时检测，且保证整个系统不染菌，实现了对pH电极的保护，避免了pH电极的快速老化。

需要说明的是，以上的所述乃是本实用新型的具体实施例及所运用的技术原理，若依本实用新型的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本实用新型的保护范围。