一种气体快速灭菌装置的制作方法

本发明涉及无菌生产加工领域，更具体地涉及一种气体快速灭菌装置。

背景技术：

1、在发酵工业中，好气性微生物发酵通常以空气、氧气等作为氧源，空气中常见的微生物种类有多种芽孢杆菌、变形杆菌、产气杆菌、酵母菌和病毒等，为避免污染，发酵需要的空气必须是洁净无菌的空气，以保证发酵的洁净程度，并要求相应的温度和压力以适应不同菌种的发酵条件。此外，能够一体化持续稳定地进行空气、氧气和氮气等气体压缩并快速灭菌对于高效发酵具有重要意义。

2、以压缩空气为例，现有的发酵用压缩空气通常是通过空压机压缩过程中机器升温使得空气升温灭菌，随后进入储气罐通过自然降温得到低温度下的饱和湿度压缩空气，同时通过过滤器对气体中的微生物进行灭菌去除，在进入发酵罐前加热成为具有符合使用要求温湿度的压缩空气。该种方法进行灭菌时，温度不稳定且持续时间较短，灭菌效果不充分，并且气体冷却降温速度慢，不可以精准控制温度，在连续使用时还需对储气罐内的压缩空气进行加热，此外，在一段空气处理后才能进行下一段空气的压缩处理，效率低下，无法保证发酵过程中使用的气体的无菌性，容易在发酵过程中产生微生物污染，影响发酵效率。

3、在其他高洁净度要求的生产过程中也会需要使用到不同气源，在对无菌制品进行充氮保护或对料液进行保护性压力输送的过程中就会使用到无菌氮气或其他惰性气体，一般要求气体纯度高，不含悬浮粒子、菌落等，并能保持恒压供给无菌气体，因此亟需一种气体快速灭菌装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种气体快速灭菌装置，从而解决现有技术中缺乏一种能够持续稳定地进行气体压缩并快速灭菌的装置的问题。

2、为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

3、提供一种气体快速灭菌装置，包括：通过输气管道依次连接的气体发生装置、前置储气罐、冷冻式干燥机、吸附式干燥机、高温灭菌罐、冷却柜体、后置储气罐以及加热柜体；其中，所述气体发生装置的一侧设有进气口，所述加热柜体的一侧设有减压阀用于输出气体；所述冷冻式干燥机和所述冷却柜体通过一冷水机组互相连接，实现冷凝水循环制冷；所述气体快速灭菌装置通过对压缩气体依次进行过滤、高温灭菌、快速冷却、快速加热、以及精准控制温湿度，实现连续一体化制备具有理想温湿度及压力的无菌压缩气体。

4、所述高温灭菌罐包括内、外罐体，其内罐体的一侧与所述吸附式干燥机连接，另一侧与所述冷却柜体连接，其外罐体底部设置有加热装置，顶部设有温度控制器，用于持续对内罐体内的压缩气体进行高温灭菌。应当理解的是，温度控制器一方面可通过温度检测进一步精确控制灭菌温度，另一方面，还具有防干烧和超温报警等功能，灭菌温度范围为80～300℃。

5、优选地，所述前置储气罐的出口处安装有滤膜，所述前置储气罐与所述冷冻式干燥机之间连接预过滤器，所述冷冻式干燥机与所述吸附式干燥机之间依次连接有后过滤器和精密过滤器。

6、优选地，所述冷冻式干燥机的底部设有第一冷凝水入水口，顶部设有第一冷凝水出水口，该第一冷凝水入水口和第一冷凝水出水口分别与冷水机组的冷冻水出水口和冷冻水进水口连接。

7、优选地，所述冷却柜体包括内、外柜体，所述外柜体底部设有第二冷凝水入水口，顶部设有第二冷凝水出水口和温度控制器，所述内、外柜体之间通入冷凝水，该第二冷凝水入水口和第二冷凝水出水口分别与冷水机组的冷冻水出水口和冷冻水进水口连接。

8、优选地，所述加热柜体包括内、外柜体，所述内柜体的一侧与后置储气罐连接，另一侧通过减压阀输出，所述外柜体底部设有加热装置，顶部设有温度控制器。

9、优选地，前置储气罐、高温灭菌罐、冷却柜体、后置储气罐、加热柜体均采用不锈钢材料制成。

10、优选地，所述加热柜体可加热气体温度范围为25～300℃，所述冷却柜体可冷却气体温度范围为0～50℃。

11、所述气体快速灭菌装置适用于压缩空气、氮气、氩气等。

12、优选地，所述气体发生装置还可配置制氧机，以将所述气体快速灭菌装置用于对纯氧的快速灭菌。

13、根据本发明提供的一种气体快速灭菌装置，其工作原理为：首先，由气体发生装置而来的压缩气体经过过滤器初步过滤，然后，经过高温灭菌罐持续稳定地高温灭菌，达到充分去除细菌的效果，接着，冷却柜体通过冷却水对压缩空气快速降温，同时使用温度控制器可实现对温度的精确控制，灭菌后的压缩气体储存在后置储气罐中，当需要使用时，从后置储气罐内连续输出至加热柜体中，通过底部金属丝持续加热，在柜体温度稳定达到设定值后，即可通过减压阀输出具有理想温湿度及压力的无菌压缩气体。

14、应当知晓的是，现有的压缩气体灭菌装置，多数仅采用过滤器进行灭菌，因此对于实验室等要求较高的场所，依然存在实验染菌的可能性，例如发酵实验中，其单次实验成本较高，出现一次染菌则需再次消杀，因而耗费巨大。此外，现有的压缩气体灭菌装置长时间连续生产灭菌气体仅能通过过滤器灭菌，而升温灭菌的方式需要时间较长，因此在时间较紧急的情况下可能会出现无可用灭菌气体的情况。

15、然而，根据本发明提供的气体快速灭菌装置，相对于现有技术的改进主要包括以下几个方面：

16、1)本发明通过增加高温灭菌罐，对压缩气体进行高温灭菌，安全性更高，满足了发酵实验用气体的要求。

17、2)本发明增加冷冻式干燥机和冷却柜体，二者通过冷水机组互相连接，实现冷凝水循环制冷，在最大程度节省能耗的同时，发挥多种作用。

18、3)本发明还设计了较大容积的后置储气罐以备不时之需，同时不影响其他工序的进行，以便进一步制备灭菌压缩气体，满足连续长时间使用的需求。

19、4)本发明还增加了加热柜体，以使无菌气体的应用范围更广，例如，在较常用的发酵实验中，许多菌种的发酵条件是37℃，现在的多数实验是将室温的无菌气体直接通入发酵使用的发酵罐内，利用罐体逐渐升温至37℃。本发明利用加热柜体控制恒定37℃输入，既节约时间又有利于实验结果，具有显著的有益效果。

20、5)部分菌种发酵存在较低温度如16℃，在这个温度下，仅利用冷却柜体较难精准控制温度，本发明装置通过冷却柜体与加热柜体的配套使用，实现更精准地控制温度。

21、6)本发明的气体发生装置不仅可以产生压缩空气和压缩氮气，在面对好氧性菌种发酵的时候，还可以在气体发生装置中配置制氧机，将纯氧进行压缩灭菌，进一步拓宽了可灭菌的气体种类。

22、综上所述，根据本发明提供的一种气体快速灭菌装置，可以对普通的压缩气体依次进行高效过滤、升温灭菌，从而有效去除压缩气体中的杂质和微生物，并且能快速冷却，精准控制温湿度，连续一体化制备得到具有符合高洁净度要求的无菌气体，同时满足长时间大量使用无菌气体的要求，特别适用生物发酵、医药等高洁净度要求的应用领域。

技术特征：

1.一种气体快速灭菌装置，其特征在于，包括：通过输气管道依次连接的气体发生装置、前置储气罐、冷冻式干燥机、吸附式干燥机、高温灭菌罐、冷却柜体、后置储气罐以及加热柜体；

2.根据权利要求1所述的气体快速灭菌装置，其特征在于，所述高温灭菌罐包括内、外罐体，其内罐体的一侧与所述吸附式干燥机连接，另一侧与所述冷却柜体连接，其外罐体底部设置有加热装置，顶部设有温度控制器，用于持续对内罐体内的压缩气体进行高温灭菌。

3.根据权利要求1所述的气体快速灭菌装置，其特征在于，所述前置储气罐的出口处安装有滤膜，所述前置储气罐与所述冷冻式干燥机之间连接预过滤器，所述冷冻式干燥机与所述吸附式干燥机之间依次连接有后过滤器和精密过滤器。

4.根据权利要求1所述的气体快速灭菌装置，其特征在于，所述冷冻式干燥机的底部设有第一冷凝水入水口，顶部设有第一冷凝水出水口，该第一冷凝水入水口和第一冷凝水出水口分别与冷水机组的冷冻水出水口和冷冻水进水口连接。

5.根据权利要求4所述的气体快速灭菌装置，其特征在于，所述冷却柜体包括内、外柜体，所述外柜体底部设有第二冷凝水入水口，顶部设有第二冷凝水出水口和温度控制器，所述内、外柜体之间通入冷凝水，该第二冷凝水入水口和第二冷凝水出水口分别与冷水机组的冷冻水出水口和冷冻水进水口连接。

6.根据权利要求1所述的气体快速灭菌装置，其特征在于，所述加热柜体包括内、外柜体，所述内柜体的一侧与后置储气罐连接，另一侧通过减压阀输出，所述外柜体底部设有加热装置，顶部设有温度控制器。

7.根据权利要求1所述的气体快速灭菌装置，其特征在于，前置储气罐、高温灭菌罐、冷却柜体、后置储气罐、加热柜体均采用不锈钢材料制成。

8.根据权利要求1所述的气体快速灭菌装置，其特征在于，所述加热柜体可加热气体温度范围为25～300℃，所述冷却柜体可冷却气体温度范围为0～50-℃。

9.根据权利要求1所述的气体快速灭菌装置，其特征在于，所述气体快速灭菌装置适用于压缩空气、氮气、氩气。

10.根据权利要求1所述的气体快速灭菌装置，其特征在于，所述气体发生装置可配置制氧机，以实现对纯氧的快速灭菌。

技术总结
本发明提供一种气体快速灭菌装置，包括：通过输气管道依次连接的气体发生装置、前置储气罐、冷冻式干燥机、吸附式干燥机、高温灭菌罐、冷却柜体、后置储气罐以及加热柜体；其中，所述气体发生装置的一侧设有进气口，所述加热柜体的一侧设有减压阀用于输出气体；冷冻式干燥机和冷却柜体通过一冷水机组互相连接，实现冷凝水循环制冷。根据本发明提供的一种气体快速灭菌装置，可以对普通的压缩气体依次进行高效过滤、升温灭菌，从而有效去除压缩气体中的杂质和微生物，并且能快速冷却，精准控制温湿度，连续一体化制备得到具有符合高洁净度要求的无菌气体，满足长时间大量使用无菌气体的要求，特别适用生物发酵、医药等高洁净度要求的应用领域。

技术研发人员：刘凯,孟令鹏,张洪杰
受保护的技术使用者：祥符实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27