一种发酵罐的自动采样系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发酵罐的自动采样系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]发酵过程中要定时从发酵罐采样分析，获得发酵过程的各种关键数据。从发酵罐内采集发酵样品最关键的一点是必需保证发酵安全，防止环境中的杂菌污染发酵液。根据发酵的目标不同，发酵产物状态差异极大，有的最终产物很稀，有的则很稠，有的甚至成团成块。有的发酵过程不足一天，有些需要数十天。发酵罐也是种类繁多，大小各异。大的罐容量可达数百立方米，小的只有数升。对于不同的发酵类型和发酵罐，不同的分析测定要求，对发酵过程的自动取样就有不同的要求。目前最安全的取样方些为微孔陶瓷管无菌取样，因为菌体不能通过微孔，所以不会污染发酵液，但它的缺点也明显，不仅取样速度慢，而且容易堵塞，其次是模拟手动取样的间接取样法，因为每次取样后均用蒸汽灭菌取样口，安全性也很高。但这种方法取样量较多，每次取样量至少要数十毫升，不适合只有数十升的小发酵罐。从罐内直接取样的方法，取样速度快，取样量少，但对发酵周期达数十天的发酵来说，虽然有取样管内洁净空气作隔离，还是有一定的污染风险，需要在发酵中间进行取样管路灭菌处理。
【发明内容】
[0003]本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种确保取样安全、防止取样污染适用于各种发酵类型的发酵罐的自动采样系统及控制方法。
[0004]本发明克服其技术问题所采用的技术方案是:
一种发酵罐的自动采样系统，包括
取样装置，经取样阀连接于发酵罐，用于将发酵液从发酵罐中取出；
取样池，其内部安装有用于检测液体的电导式液体传感器；
输送管，其一端经管路阀通过双向取样泵连接于取样池，另一端经液体传感器连接于取样装置；
废液管路，其一端经废液阀通过双向取样泵连接于取样池，另一端连接于废液瓶；
以及无菌空气管路，其连接于取样装置与双向取样泵之间的输送管上，所述无菌空气管路上安装有吹气阀和吹气泵；
所述取样阀、吹气泵、吹气阀、液体传感器、电导式液体传感器、双向取样泵以及管路阀均连接于控制机。
[0005]上述取样装置为U型管，所述输送管与U型管弯曲部位最下端相连。
[0006]上述取样装置为插入发酵罐中的陶瓷管取样器或直管取样器。
[0007]为了方便连接，上述输送管为胶管。
[0008]为了对分析仪旁的管路进行消毒，还包括消毒清洗液管路II 19，所述消毒清洗液管路II 19经消毒清洗阀II 20连接于双向取样泵16，所述消毒清洗阀II 20连接于控制机。
[0009]为了防止U型管内发酵液样品被杂菌污染进而污染发酵罐中的发酵液，还包括连接于U型管3上的蒸汽管4，所述蒸汽管4上安装有蒸汽阀5，所述蒸汽阀5连接于控制机。
[0010]为了进一步确保取样安全，还包括消毒清洗液管路I 12，所述消毒清洗液管路I12经消毒清洗阀I 13连接于输送管9。
[0011]一种发酵罐的自动采样系统的控制方法，包括如下步骤:
a)控制机控制所需采样的与发酵罐连接的取样阀开启，控制该取样管路的管路阀开启，控制双向取样泵开启，发酵罐内的发酵液样品通过取样装置经输送管流向取样池；
b)当输送管中的液体传感器检测到发酵液样品时，控制机开始计时，控制机延时Tl秒后，控制取样阀关闭，同时控制吹气泵以及吹气阀开启，无菌空气通过无菌空气管路将输送管中的样品送入取样池；
c)当取样池中的电导式液体传感器检测到发酵液样品时，控制机控制双向取样泵关闭以及控制废液阀开启，输送管多余的发酵液样品在无菌空气的压力下经废液管路排入废液瓶内，控制机延时T2秒后，控制吹气泵、吹气阀、废液阀以及管路阀关闭，完成一次取样；
d)需要重复取样或发酵液样品处理完成后，控制机控制废液阀开启，控制双向取样泵反向转动，将取样池中的发酵液样品通过废液管路排入废液瓶内。
[0012]为了防止上次取样发酵液在管路中的残留影响，:每次取样可以重复步骤a)至步骤d)，2-3次，以排除上次采样残留液的影响。
[0013]为了控制发酵液的取样量，当发酵罐为微型发酵罐或小型发酵罐时，在执行步骤a)之前和取样结束后控制机控制取样阀、吹气阀和吹气泵开启，将发酵罐旁取样管内的发酵液样品反向回送至发酵罐中。
[0014]当取样装置为U型管时，在执行步骤a)之前，控制机控制取样阀、吹气泵以及吹气阀开启，延时T3秒后再执行步骤a)，步骤a)中取样阀不再开启；当重复执行完步骤d)时，为了防止污染，控制机控制蒸汽管的蒸汽阀开启，并同时控制吹气泵和吹气阀开启，延时T4秒后，控制机控制蒸汽阀、吹气泵以及吹气阀关闭。
[0015]为了防止多路取样时各路样品的相互影响，在执行完步骤d)后，控制机控制消毒清洗阀II开启以及双向取样泵启动，消毒液通过消毒清洗液管路II进入输送到取样池内，用于清洗取样池。
[0016]在取样检测的间隙时，控制机允许手动启动对取样管路的清池与消毒灭菌，控制机控制管路阀开启以及双向取样泵启动取样，消毒清洗液通过消毒清洗液管路1、取样阀和吹气阀的常开管路、输送管到达取样池内，取样池电导式液体传感器检测到清洗消毒液后，控制器关闭管路阀、关闭双向取样泵，延时T4秒后控制器开启废液阀、控制双向取样泵反转、开启管路阀、开启吹气泵和吹气阀，到设定时间时，把取样池和取样管路中的清洗消毒液经废液管排入废液瓶
本发明的有益效果是:当需要采样时，控制机控制所需采样的与发酵罐连接的取样阀开启，控制该取样管路的管路阀开启，控制双向取样泵开启，发酵罐内的发酵液样品通过取样装置经输送管流入取样池中。当输送管中的液体传感器检测到发酵液样品时，控制机开始计时并延时一定时间后控制取样阀关闭，同时控制吹气泵以及吹气阀开启，无菌空气通过无菌空气管路将输送管中的样品送入取样池。因此实现了通过定时法来控制采样量。当取样池中的电导式液体传感器检测到发酵液样品时，控制机控制双向取样泵关闭以及控制废液阀开启，输送管多余的发酵液样品在无菌空气的压力下经废液管路排入废液瓶内，控制机延时一定时间后，控制吹气泵、吹气阀、废液阀以及管路阀关闭，完成一次取样。发酵液样品处理完成后，控制机控制废液阀开启，控制双向取样泵反向转动，将取样池中的发酵液样品通过废液管路排入废液瓶内。实现了自动控制对多个发酵罐中的发酵液样品进行取样，并在取样结束后自动排液，同时实现输送管中的液体排空，取样可以重复2-3次，保证了取样池中采集的发酵液样品为典型发酵样品。本发明适用于多种取样装置的发酵罐进行自动取样，并使在线分析系统能应用于各种发酵类型。
【附图说明】
[0017]图1为本发明U型管取样结构示意图；
图2为本发明陶瓷管或直管取样结构示意图；
图3为本发明分析仪侧管路连接示意图；
图中，1.发酵罐2.取样阀3.U型管4.蒸汽管5.蒸汽阀6.无菌空气管路7.吹气泵8.吹气阀9.输送管10.液体传感器11.陶瓷管取样器12.消毒清洗液管路I 13.消毒清洗阀I 14.取样池15.电导式液体传感器16.双向取样泵17.废液管路
18.废液阀19.消毒清洗液管路II 20.消毒清洗阀II 21.管路阀。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图1、附图2、附图3对本发明做进一步说明。
[0019]一种发酵罐的自动采样系统，包括:取样装置，经取样阀2连接于发酵罐1，用于将发酵液从发酵罐I中取出；取样池14，其内部安装有用