一种发酵罐的自动采样系统及控制方法_2

文档序号:8523755阅读:来源:国知局
于检测液体的电导式液体传感器15 ;输送管9,其一端经管路阀21通过双向取样泵16连接于取样池14,另一端经液体传感器10连接于取样装置;废液管路17,其一端经废液阀18通过双向取样泵16连接于取样池14,另一端连接于废液瓶;以及无菌空气管路6,其连接于取样装置与双向取样泵16之间的输送管9上,无菌空气管路6上安装有吹气阀8和吹气泵7 ;取样阀2、吹气泵7、吹气阀8、液体传感器10、电导式液体传感器15、双向取样泵16以及管路阀21均连接于控制机。当需要采样时,控制机控制所需采样的与发酵罐I连接的取样阀2开启,控制该取样管路的管路阀21开启,控制双向取样泵16开启,发酵罐I内的发酵液样品通过取样装置经输送管9流向取样池14。当输送管9中的液体传感器10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2关闭,同时控制吹气泵7以及吹气阀8开启,无菌空气通过无菌空气管路6将输送管9中的样品送入取样池14。因此实现了通过定时法来控制采样量。当取样池14中的电导式液体传感器15检测到发酵液样品时,控制机控制双向取样泵16关闭以及控制废液阀18开启,输送管9多余的发酵液样品在无菌空气的压力下经废液管路17排入废液瓶内,控制机延时一定时间后,控制吹气泵7、吹气阀8、废液阀18以及管路阀21关闭,完成一次取样。上述取样过程可以重复2-3次,也可以不重复。发酵液样品处理完成后或需要重复采用时,控制机控制废液阀18开启,控制双向取样泵16反向转动,将取样池14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I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9中的液体排空,允许2-3次重复取样可以保证取样池14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。
[0020]取样装置可以为U型管3,输送管9与U型管3弯曲部位最下端相连。输送管9从U型管3底部抽取发酵液样品,从U型管3内取样为间接取样,取样前先开启取样阀2 —定时间,保证U型管3内存留典型发酵液样品,后续取样时不再开启取样阀2,直接从U型管3底部取样,取样过程完成后,开启蒸汽阀5 —定时间,把U型管3内的残液彻底排除,并对U型管3进行灭菌处理,从U型管3底部取样还可以排除发酵液内的气泡对取样量的影响,每次取样的取样量更加准确。取样装置也可以为插入发酵罐I中的陶瓷管取样器11或直管取样器,以适用于小型发酵罐,陶瓷管取样器还可以进行过滤,实现无细胞取样。进一步的,输送管9为胶管。由于胶管具有良好的弯曲变形性能,因此方便将取样装置与取样池进行系统连接并使用压管式控制阀开关管路。
[0021]还可以包括消毒清洗液管路II 19,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,消毒清洗阀II 20连接于控制机。当分析测定完成,取样池排空后,控制机可以控制消毒清洗阀II 20开启,在双向取样泵16的作用下,消毒液通过消毒清洗液管路II 19和分析仪旁的输送管9进入取样池14中进行消毒处理,防止多罐取样时样品残留的影响,清洗完成后控制机控制废液阀18开启和取样泵16反转一定时间,把清洗消毒液排入废液瓶,清洗消毒液在一小段取样管路中的残留把取样管路的无菌空气和外部彻底隔离,进一步确保了取样安全性。还可以包括连接于U型管3上的蒸汽管4,蒸汽管4上安装有蒸汽阀5,蒸汽阀5连接于控制机。当取样结束后,控制机控制蒸汽管4上的蒸汽阀5开启,并同时控制吹气泵7和吹气阀8开启,延时一定时间后,控制机控制蒸汽阀5、吹气泵7以及吹气阀8关闭。起到利用高温蒸汽冲刷U型管3的目的,为U型管3进行灭菌,预防U型管3内的发酵液被杂菌污染从而污染发酵罐I内的发酵液。进一步的,还可以包括消毒清洗液管路I 12,消毒清洗液管路I 12经消毒清洗阀I 13连接于输送管9。当发酵周期很长时,在取样分析的间隙期,允许手动进行取样管路清洗消毒。执行手动清洗消毒时,控制机控制管路阀21开启以及双向取样泵16启动取样,消毒清洗液通过消毒清洗液管路I12、取样阀2和吹气阀8的常开管路、输送管9到达取样池14内。取样池14电导式液体传感器15检测到清洗消毒液后,控制器关闭管路阀21和双向取样泵16,延时一定时间让清洗消毒液杀灭管路内的菌体,延时后控制器开启废液阀18,使双向取样泵16反转,开启管路阀21、吹气泵7和吹气阀8,到设定时间时,排出取样池14和取样管路中的清洗消毒液到废液瓶。在手动管路灭菌期间,控制器禁止取样操作。
[0022]本发明还涉及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I连接的取样阀2开启,控制该取样管路的管路阀21开启,控制双向取样泵16开启,发酵罐I内的发酵液样品通过取样装置经输送管9流向取样池14。b)当输送管9中的液体传感器10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2关闭,同时控制吹气泵7以及吹气阀8开启,无菌空气通过无菌空气管路6将输送管9中的样品送入取样池14。因此实现了通过定时法来控制采样量。
c)当取样池14中的电导式液体传感器15检测到发酵液样品时,控制机控制双向取样泵16关闭以及控制废液阀18开启,输送管9多余的发酵液样品在无菌空气的压力下经废液管路17排入废液瓶内,控制机延时T2秒后,控制吹气泵7、吹气阀8、废液阀18以及管路阀21关闭,完成一次取样。为保证取到典型发酵样品,采样过程允许重复2-3次,也可以不重复。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18开启,控制双向取样泵16反向转动,将取样池14中的发酵液样品通过废液管路排入废液瓶内。实现了自动控制对一个发酵罐I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9中的液体排空,允许重复取样2-3次,可以保证取样池14中采集的发酵液样品为典型发酵样品。取样过程,通过开启不同的管路阀21,并切换取样阀2、吹气泵7、吹气阀8、蒸汽阀5、液体传感器10的控制输出到不同的发酵罐,可以实现对不同发酵罐的分时间采样。
[0023]对于发酵罐11为微型发酵罐或小型发酵罐时,由于其罐容量小,需要控制发酵液取样量,因此在执行步骤a)之前和取样结束后控制机控制取样阀2、吹气阀8和吹气泵7开启,将发酵罐I旁取样管内的发酵液样品反向回吹至发酵罐I中。通过在取样前和取样后增加回吹控制,可以有效减少发酵液的取样量。
[0024]进一步的,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2、吹气泵7以及吹气阀8开启,延时T3秒,使U型管3内充满典型发酵样品后再执行步骤a),开启吹气阀8以及吹气泵7的作用是为了防止开始采样时U型管3管道内存留的残液进入输送到9,保证采集的发酵液样品为典型发酵样品,在步骤a)中不再开启取样阀2。当重复执行完步骤d)时(取样完成后),控制机控制蒸汽管4上的蒸汽阀5开启,并同时控制吹气泵7和吹气阀8开启,延时T4秒后,控制机控制蒸汽阀5、吹气泵7以及吹气阀8关闭。利用高温蒸汽冲刷U型管3,为U型管3进行灭菌,预防U型管3内的发酵液被杂菌污染从而污染发酵罐I内的发酵液。
[0025]对于直管取样器直接取样,防取样污染是成功取样的关键,由于取样管直接连通发酵液,取样管路在发酵开始前需要连同发酵原料一起完全灭菌处理,对于离位灭菌发酵罐,可以把管路夹管阀之后的多通连接器之前的管路从夹断阀卸下,连同发酵罐I 一起灭菌。对于在位灭菌发酵罐,需要把管路从夹管阀和双向取样泵16上取下,在灭菌空气管路时从洁净空气入口处通入蒸汽,为保险,在此之前可先把管路卸下进行一次灭菌处理。最终取样完成后取样管路内充满无菌空气,没有带有营养成份的发酵液样
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