一种用于发酵过程在线检测的发酵液快速过滤取样装置制造方法
【专利摘要】一种用于发酵过程在线检测的发酵液快速过滤取样装置，涉及发酵过程在线检测【技术领域】。本装置包括支撑体(1)、旋塞阀(2)、O型圈(3)、过滤膜管(4)、管盖(5)。仅有支撑体(1)和管盖(5)两个零件固定过滤膜管(4)，且固定方式为夹在过滤膜管(4)的两端。本装置使用时，可以安装在发酵罐上，取样口直接连接分析仪器的进样口，取样速率由分析仪控制。装置整体结构简单，易于装配和批量化生产，制作成本低，可以方便地达到耐高温，耐腐蚀的要求，可以经受高温高压灭菌，且在使用过程中能有效防止染菌。
【专利说明】一种用于发酵过程在线检测的发酵液快速过滤取样装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及发酵过程在线检测【技术领域】，是一种用于在线检测发酵过程中葡萄糖等物质浓度的发酵液快速过滤取样装置。
【背景技术】
[0002]在生物发酵过程中，对葡萄糖等物质的浓度的检测和控制会直接关系到发酵产物的产率与质量。其中，生物传感器检测方法具有特异性强、适于在线、分析速度快等诸多优点。目前，一般用葡萄糖酶电极生物传感器来离线检测葡萄糖浓度。葡萄糖酶电极生物传感器的原理是一个电化学反应过程，在此过程中葡萄糖氧化酶与葡萄糖在反应池中发生电化学反应，生成的电子形成电流，由检测电路通过电极获取电流信号或电压信号，从而实现葡萄糖的检测。直接以发酵性糖为控制指标进行分批补料培养操作是发酵工程师长期以来所希望的。但过去一直缺乏可靠的适时测定手段，发酵性糖传感器的研究使人们靠近了这一目标。
[0003]生物传感器工作时需要有生物活性的物质的参与，这就对环境的温度、PH、压力等提出了较为苛刻的要求。为了防止发酵过程中染菌，常需要在接种之前对发酵设备和反应物质进行高温灭菌，并且，在接种之后，流入生物反应器的物质都要进行无菌化处理。因此，如果没有特殊装置，生物传感器不能直接连接反应器进行发酵过程的在线测量，这是限制生物传感器在线应用的主要技术障碍。在线测定或联机测定可以采用连续将少许发酵液引流到发酵罐外进行仪器检测。在线取样的装置要确保罐内发酵液不会染菌，并且自身能经受高温灭菌，可采用透析或过滤的方法进行取样。
[0004]现有的过滤取样装置，往往过滤膜的面积小，取样速率慢，取样时需要膜内外有较大压差，装置复杂，成本高，如CN1402009A所述的装置。
实用新型内容
[0005]本实用新型提供了 一种新型的用于发酵过程在线检测的发酵液快速过滤取样装置，能很好的应用于酶注射式葡萄糖生物传感分析仪及其他类型的在线发酵液分析仪器，具有结构简单，成本低廉，取样速度快，取样时无需太大压差。
[0006]本实用新型采用如下技术方案:
[0007]—种用于发酵过程在线检测的发酵液快速过滤取样装置，其包括支撑体1、旋塞阀
2、0型圈3、过滤膜管4、管盖5 ;仅有支撑体I和管盖5两个零件固定过滤膜管4，且固定方式为夹在过滤膜管4的两端。
[0008]所述支撑体I和管盖5用螺纹结构连接在过滤膜管4上，通过旋转支撑体I和管盖5调节两者对滤膜管4的压力。
[0009]用于发酵过程在线检测的发酵液快速过滤取样装置，其包括支撑体1、旋塞阀2、O型圈3、过滤膜管4、管盖5，其中支撑体I和管盖5用螺纹结构连接，两者共同固定了过滤膜管4，零件间的采用密封胶7密封；旋塞阀2通过卡套连接支撑体I的出液口，O型圈3卡在支撑体I相应的O型圈沟槽8中。
[0010]所述支撑体I采用不锈钢制作，可直接安装在发酵罐上，其与发酵罐之间由O型圈3密封。支撑体I中心有导流孔6，滤出液可以由此流出该装置，经过旋塞阀进入测量分析仪器。使用时，先将支撑体I固定在发酵罐上，然后连接旋塞阀2。
[0011]所述过滤膜管4为圆管状，套在支撑体I较细一端的圆柱体外，两者之间存在薄的缝隙7。工作时，发酵液在过滤膜管4的外边流动，经错流过滤渗透进缝隙7中，然后流入支撑体I中心的导流孔6。过滤膜管4可采用耐高温、孔径在0.1um到0.2um的陶瓷膜材料，发酵液经过过滤膜管4的过滤，分离了罐内微生物和固体颗粒，但过滤液和发酵液中葡萄糖、无机盐等物质的浓度是一致的。同时，过滤膜管4也阻断了发酵罐外部的细菌等微生物通过取样口进入发酵罐里的发酵液中，达到防止染菌的目的。
[0012]所述装置的管盖5采用不锈钢制作，通过螺纹连接支撑体1，其背部的六边形槽可方便装备。
[0013]本装置使用时，可以安装在发酵罐上，取样口直接连接分析仪器的进样口(仪器内有泵装置)，取样速率由分析仪控制。
[0014]本实用新型的优点是:
[0015]1、装置总共只有5个零部件，其中支撑体1、管盖5结构简单，易于加工、批量化生产，其余零件均为标准件或可以直接购买选取，且价格低廉。因此装置整体结构简单，易于装配和批量化生产，制作成本低。
[0016]2、过滤膜管4卡在支撑体I与管盖5之间，又有密封胶7粘紧密封，这样的结构确保装置整体牢固。过滤膜管4可采用陶瓷膜，密封胶7可采用耐高温的环氧树脂结构胶，选材可以方便地达到耐高温，耐腐蚀的要求，可以经受高温高压灭菌。
[0017]3、过滤膜管4套支撑体I外，过滤的有效面积较大，保证了在在同样压力下，可以达到的取样速度较快。具体取样速度由分析仪根据需要调节；
[0018]4、采用的过滤膜可以有效防止取样时染菌，目前陶瓷膜孔径可以做到0.1um以下，陶瓷膜等技术的发展为本装置的实现奠定了基础。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型所述装置的结构示意图(旋塞阀未画出)。
[0020]图2为图1的A-A剖面图。
[0021]图3为各零件示意图(旋塞阀未画出)。
[0022]图4为在线应用方法的示意图。
[0023]图中:1、支撑体，2、旋塞阀，3、O型圈，4、过滤膜管，5、管盖，6、导流孔，7、缝隙，8、O型圈沟槽，9、螺纹，10、发酵罐，11、蠕动泵，12分析仪。
【具体实施方式】
[0024]支撑体I最粗处的直径37mm,最细处的外径l/8inch,导流孔6直径0.8mm。O型圈3型号为:中径25*线径3.1，氟胶。过滤膜管4采用某公司生产的陶瓷膜，过滤孔径0.1um,管的外直径17mm，内直径11mm，管长75mm。密封胶7采用7102型环氧树脂结构胶。旋塞阀2采用普通的不锈钢旋塞阀即可。[0025]用螺动泵(60r/min,转轮转动直径33mm,娃胶管内径Imm,壁厚Imm)连在用上述实施方式对清水进行抽样，取样速率达到4.7ml/min,对葡萄糖溶液抽样，取样速率达到
4.7ml/min，且获得的溶液样本中葡萄糖含量与原溶液一致。将其安装在发酵罐上，如说明附图4安装，关闭旋塞阀2，该装置能够经受住高温灭菌，在发酵过程中，打开旋塞阀2，用蠕动泵可不断抽取发酵液，取样速率可达到4.8ml/min，采用此装置获取的发酵液的葡萄糖含量与从传统取样阀获得的发酵液的葡萄糖含量一致，而采用此装置获取的发酵液的菌体浓度为零，检验结果说明本装置适宜用于发酵液在线检测的取样。
【权利要求】
1.一种用于发酵过程在线检测的发酵液快速过滤取样装置，其包括支撑体(I)、旋塞阀(2)、O型圈(3)、过滤膜管(4)、管盖(5);其特征在于:仅有支撑体⑴和管盖(5)两个零件固定过滤膜管(4)，且固定方式为夹在过滤膜管(4)的两端。
2.根据权利要求1所述的用于发酵过程在线检测的发酵液快速过滤取样装置，其特征在于:所述支撑体(I)和管盖(5)用螺纹结构连接在过滤膜管(4)上，通过旋转支撑体(I)和管盖(5)调节两者对滤膜管(4)的压力。
3.根据权利要求1所述的用于发酵过程在线检测的发酵液快速过滤取样装置，其特征在于:所述过滤膜管(4)与支撑体(I)和管盖(5)之间采用密封胶(7)密封但不限于密封胶；所述旋塞阀(2)通过卡套连接支撑体(I)的出液口，所述O型圈(3)卡在支撑体(I)的O型圈沟槽⑶中。
4.根据权利要求1所述的用于发酵过程在线检测的发酵液快速过滤取样装置，其特征在于:所述的过滤膜管(4)采用陶瓷膜管。
5.根据权利要求1所述的用于发酵过程在线检测的发酵液快速过滤取样装置，其特征在于:所述过滤膜管(4)内部与支撑体(I)保持便于滤液流通的缝隙。
6.根据权利要求1所述的用于发酵过程在线检测的发酵液快速过滤取样装置，其特征在于:支撑体(I)为不锈钢件，其中心有一导流的孔，滤液通过此孔流出，在支撑体(I)中无需再增加导流管。
【文档编号】G01N1/10GK203643199SQ201320398098
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年7月5日 优先权日:2013年7月5日
【发明者】高学金, 薛吉星, 张鹏, 王普 申请人:北京工业大学