一种旋球式微生物二级扩培器及方法与流程

本发明属于微生物培养技术领域，具体是一种旋球式微生物二级扩培器及方法。

背景技术：

在微生物领域，常常涉及到菌种的培养、增殖，使菌株在一定的温度条件下、在适宜的培养基中增殖以扩大数量，满足该菌种在人用药、兽用药、饲料、养殖等领域的使用需要。尤其是对于芽孢杆菌，如枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、酪酸梭菌等，都需要在发酵罐内进行发酵、增殖，使活菌数量显著增加。微生物的二级扩培是为了获得纯菌株，每个菌落的细菌都是由同一个细菌分裂繁殖出来的。它们的遗传物质基本上一样。

目前，现有技术的菌种扩培采用的是立式固定罐，其内部的氧气与菌种接触不均匀，机械搅拌下产生的剪切作用下更容易伤害菌体，而且耗能更高，通常一台2立方左右的扩培罐动力约5kw，这样对成本控制极为不利，让企业失去市场竞争力。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种旋球式微生物二级扩培器及方法，利用旋转中空球（容积取5～40立方，外层保温），调节旋转球内液料的ph值、温度、菌种数量及平衡营养源，设定正确的扩培时间，在水力喷射器的供氧和循环作用下和旋球的低速转动下菌种液料与氧气充分接触，得到几何倍数的健康菌种。

本扩培器适宜好氧微生物菌种的扩培。

本发明的技术方案如下：

一种旋球式微生物二级扩培器，包括旋球式扩培室、动力传动机构、进料喷射供氧机构。

所述旋球式扩培室，包括空心球，在空心球上方设有人孔，左端设有动力端中空轴、动力端外轴承、动力端内轴承，动力端外轴承内部为动力端内轴承，动力端内轴承中部固定动力端中空轴；右端设有喷射端中空轴、喷射端外密封压盖、喷射端内轴承，喷射端外轴承内部为喷射端内轴承，喷射端内轴承中部固定喷射端中空轴；底部设有放料阀，放料阀四周还设有多个提升搅拌桶，旋球式扩培室还带有联通内外的排气管。

所述动力传动机构，包括传动大涡轮、动力蜗杆、动力端基座，所述动力端基座为l型结构，其底部横面上方安装动力蜗杆，传动大涡轮的轴心安装在动力端外轴承上，动力端外轴承的底部安装在动力端基座上。

所述进料喷射供氧机构包括管道、十字管、进料阀、真空喷射泵、电磁换向阀、恒温电磁加热器、磁力循环泵、添加剂阀门、添加剂配料罐、排料口、取样管；所述管道包括1段直管段、1段弧形段和1段折线段，折线段和弧形段一端直接连接，另一端通过十字管连接，十字管左端穿过喷射端中空轴并进入空心球，在位于空心球内侧的管道末端作为喷射器出口，喷射器出口向下倾斜，在十字管右侧依次设有真空喷射泵和电磁换向阀，电磁换向阀底部为排料口，电磁换向阀右侧的管道上设有朝下的取样管，在折线段上自上而下依次设有添加剂配料罐、磁力循环泵和恒温电磁加热器，添加剂配料罐旁接在折线段上，且其带有添加剂阀门，磁力循环泵带有管道泵阀。

进一步的，所述排气管，一端穿过动力端中空轴延伸到空心球内，在空心球内的排气管从进入空心球后向上弯曲并到达人口附近，其弯曲形状与空气球内壁弧形相匹配，另一端在动力端中空轴外侧延伸一段后向上竖起，并设置有固定立柱，所述固定立柱上端连接到排气管，下端固定在动力端基座上。

一种旋球式微生物二级扩培方法，包括如下步骤：

1、关闭人孔、将电磁换向阀置于管道通路，关闭取样管、管道泵阀、添加剂阀门、放料阀。

2、开启进料阀，泵入菌种扩培混合液，使混合液沿十字管的内壁与真空喷射泵外壁的间隙从十字管物料进出口进入空心球。

3、菌种扩培混合液的加入量控制在动力端中空轴的的上部为宜（由于开启真空喷射泵时负压带入的氧气会使空心球的水气混合液体积增大）原则上水气混合液的液面不得超过排气口的过剩空气入口。

4、关闭进料阀，开启磁力管道泵阀。

5、启动磁力循环泵，使工作室内的菌种混合液经真空喷射泵和十字管物料进出口与氧气一并喷入工作室后，再启动传动机构，使整个空心球进入转动模式，进入正常运行状态（其具体速度根据不同的微生物菌种进行设置）。

6、根据不同的微生物菌种选择不同的扩培时间，检测样品（通过取样管取样并检测）合格后，通过切断真空喷射器的通路，将电磁换向阀置于排料状态，使物料从排料口提出来。

7、如果是长期停机或者更换不同扩培菌种，可打开放料阀彻底排料。

上述步骤中，由于运转机构更少，速度更平稳，因此其耗能极低，约为现有技术的五分之一。

本发明的有益效果是：

1、采用本发明的扩培方法，全过程无死角，工作室内产生大量微气泡，微生物与氧气充分接触，扩培周期短，菌种更健壮，卸料干净。

2、采用喷射循环搅拌+旋球式自身搅拌，除了水力对微生物菌种产生水的冲击力外，不产生任何其他剪切力，有利于微生物在健康环境下生长。

3、球体转速低，即使20立方以上扩培器，总动力不超过10kw，极大地克服了现有技术带来的能源浪费。

4、所需设备结构简单，成本低廉，有利于规模化生产。

附图说明

图1为本发明的结构示意图剖视图。

图中：

01动力端轴承、02传动大涡轮、03动力端中空轴、04排气管、05人孔、06空心球、07喷射端中空轴、08喷射端外轴承、09进料阀、10十字管、11无菌空气吸入口、12真空喷射泵、13电磁换向阀、14排料口、15取样管、16管道、17恒温电磁加热器、18磁力循环泵、19管道泵阀、20添加剂阀门、21添加剂配料罐、22喷射端基座、23喷射端内轴承、24喷射器出口、25十字管物料进出口、26放料阀、27提升搅拌桶、28动力端内轴承、29动力端基座、30动力蜗杆、31固定立柱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，一种旋球式微生物二级扩培器，包括旋球式扩培室、动力传动机构、进料喷射供氧机构。

所述旋球式扩培室，包括空心球6，在空心球6上方设有人孔5，左端设有动力端中空轴3、动力端外轴承1、动力端内轴承28，动力端外轴承1内部为动力端内轴承28，动力端内轴承28中部固定动力端中空轴3；右端设有喷射端中空轴7、喷射端外密封压盖、喷射端内轴承23，喷射端外轴承8内部为喷射端内轴承23，喷射端内轴承23中部固定喷射端中空轴7；底部设有放料阀26，放料阀26四周还设有多个（比如6个）提升搅拌桶27，旋球式扩培室还带有联通内外的排气管4。

所述动力传动机构，包括传动大涡轮2、动力蜗杆30、动力端基座29，所述动力端基座29为l型结构，其底部横面上方安装动力蜗杆30，传动大涡轮2的轴心安装在动力端外轴承1上，动力端外轴承1的底部安装在动力端基座29上。

所述进料喷射供氧机构包括管道16、十字管10、进料阀9、真空喷射泵12、电磁换向阀13、恒温电磁加热器17、磁力循环泵18、添加剂阀门20、添加剂配料罐21、排料口14、取样管15；所述管道16包括1段直管段、1段弧形段和1段折线段，折线段和弧形段一端直接连接，另一端通过十字管10连接，十字管10左端穿过喷射端中空轴7并进入空心球6，在位于空心球6内侧的管道16末端作为喷射器出口24，喷射器出口24向下倾斜，在十字管10右侧依次设有真空喷射泵12和电磁换向阀13，电磁换向阀13底部为排料口14，电磁换向阀13右侧的管道16上设有朝下的取样管15，在折线段上自上而下依次设有添加剂配料罐21、磁力循环泵18和恒温电磁加热器17，添加剂配料罐21旁接在折线段上，且其带有添加剂阀门20，磁力循环泵18带有管道泵阀19，管道16的折线段固定在喷射端基座22上。

所述排气管4，一端穿过动力端中空轴3延伸到空心球6内，在空心球6内的排气管4从进入空心球6后向上弯曲并到达人口附近，其弯曲形状与空气球内壁弧形相匹配，另一端在动力端中空轴3外侧延伸一段后向上竖起，并设置有固定立柱31，所述固定立柱31上端连接到排气管4，下端固定在动力端基座29上。

一种旋球式微生物二级扩培方法，包括如下步骤：

1、关闭人孔05、将电磁换向阀13置于管道16通路，关闭取样管15、管道泵阀19、添加剂阀门20、放料阀26；

2、开启进料阀09，泵入菌种扩培混合液，使混合液沿十字管10的内壁与真空喷射泵12外壁的间隙从十字管物料进出口25进入空心球06。

3、菌种扩培混合液的加入量控制在动力端中空轴03的的上部为宜（由于开启真空喷射泵12时负压带入的氧气会使空心球06的水气混合液体积增大）原则上水气混合液的液面不得超过排气口04的过剩空气入口。

4、关闭进料阀09，开启磁力管道泵阀19。

5、启动磁力循环泵18，使工作室内的菌种混合液经真空喷射泵12和十字管物料进出口25与氧气一并喷入工作室后，再启动传动机构，使整个空心球进入转动模式，进入正常运行状态（其具体速度根据不同的微生物菌种进行设置）。

6、根据不同的微生物菌种选择不同的扩培时间，检测样品（通过取样管15取样并检测）合格后，通过切断真空喷射器12的通路，将电磁换向阀13置于排料状态，使物料从排料口14提出来。如果是长期停机或者更换不同扩培菌种，可打开放料阀26彻底排料。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。