专利名称：一种微生物发酵用水的消毒灭菌设备及方法
技术领域：
本发明属于微生物发酵技术领域，具体涉及一种微生物发酵用水的消毒灭菌设备及方法。
背景技术：
传统的微生物发酵培养基定容用水消毒是利用饱和蒸汽的热能来杀灭微生物，从而获得无菌培养基，其最大缺点是对蒸汽的质和量的要求苛刻，耗能高、污染高。而臭氧所具有的良好杀菌功能能够杀灭自来水中存活的微生物，传统的臭氧制备效率低、缺点明显，主要表现为产生臭氧纯度低、气水混合效率低、灭菌不彻底及布气不匀等，而且占地面积大、投资昂贵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种微生物发酵用水的消毒灭菌设备。该设备投入较小、耗能低、无污染、节省空间，解决了蒸汽灭菌带来的耗能高、灭菌时间过长等缺点，同时克服了传统臭氧水灭菌不彻底、不能用于微生物发酵生产的缺点。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种微生物发酵用水的消毒灭菌设备，其特征在于，该设备包括水处理系统和臭氧机组；所述水处理系统包括储水罐，所述储水罐的下方设置有与气液混合泵相连通且用于将储水罐中的水送入气液混合泵中的第一出液管，和与发酵罐相连通的无菌管路；所述气液混合泵的出液口设置有与气液分离罐相连通的第二出液管，所述气液分离罐的顶部设置有与尾气处理器相连通且用于将气液分离罐内分离的气体送入尾气处理器中的第一出气管，所述气液分离罐的一侧设置有与储水罐相连通且用于将气液分离罐内分离的液体送入储水罐的第三出液管，所述第一出液管内设置有臭氧消除器 ，所述第三出液管上设置有臭氧浓度检测仪，所述第一出液管上从臭氧消除器至气液混合泵的方向依次设置有第一阀门和真空表，所述第三出液管上从臭氧浓度检测仪至储水罐的方向依次设置有第一压力表和第二阀门；所述臭氧机组包括制氧机，和通过管路与制氧机相连通的臭氧机，所述制氧机与臭氧机之间的管路上依次设置有氧气流量计和第二压力表，所述臭氧机的出气口设置有与气液混合泵相连通且用于将臭氧送入气液混合泵中的第二出气管，所述第二出气管上设置有截止阀。上述的一种微生物发酵用水的消毒灭菌设备，所述臭氧消除器由安装于第一出液管内的紫外灯，和安装于第一出液管内且位于紫外灯右侧的过滤器组成。上述的一种微生物发酵用水的消毒灭菌设备，所述紫外灯的发射光线的波长为240nm 260nm。上述的一种微生物发酵用水的消毒灭菌设备，所述制氧机为PSA氧气发生器。上述的一种微生物发酵用水的消毒灭菌设备，所述气液混合泵为尼可尼泵。
上述的一种微生物发酵用水的消毒灭菌设备，所述臭氧机为电晕式臭氧机。另外，本发明还提供了一种采用上述设备对微生物发酵用水进行消毒灭菌的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:步骤一、关闭储水罐的无菌管路，关闭臭氧消除器，向储水罐中注入水，开启气液混合泵，水通过第一出液管从储水罐中流入气液混合泵中，并控制第一阀门的开启程度从而调节第一出液管中水的流动速度使真空表的真空度为0.005MPa 0.015MPa ；步骤二、启动制氧机制氧，调节氧气流量，待第二压力表的压力达到0.015MPa
0.030MPa,保持3min 5min后启动臭氧机制备臭氧，同时打开截止阀使制备的臭氧通过第二出气管进入气液混合泵中；步骤三、步骤一中流入气液混合泵的水与步骤二中进入气液混合泵的臭氧在气液混合泵中混合，利用臭氧对水进行消毒，混合后的气液混合物进入气液分离罐中进行气液分离，打开第二阀门，分离后的气体经尾气处理器处理后排出，分离后的水经臭氧浓度检测仪检测后进入储水罐中完成一次循环，通过截止阀控制进入气液混合泵中的臭氧的流量使得分离后的水中臭氧的浓度维持在2.5mg/L 3.0mg/L,并在保持该浓度不变的情况下对水进行循环处理；所述循环处理的时间T=V/Q，其中V为注入储水罐的水的体积，Q为水的体积流量；步骤四、待步骤三中所述循环处理结束后，关闭截止阀，然后关闭臭氧机，接着关闭制氧机，开启臭氧消除器，保持水在管路中循环至臭氧浓度检测仪检测到的水中臭氧浓度为Omg/L时，打开无菌管路，同时关闭第一出液管，使循环处理后的水通过无菌管路注入发酵罐中作为发酵培养基定容用水。本发明与现有技术相比具有以下优点:1、本发明的设备投入较小、耗能低、无污染、占地面积小、节省空间、操作方便，解决了蒸汽灭菌带来的耗能高、灭菌时间过长等缺点，同时克服了传统臭氧水灭菌不彻底、不能用于微生物发酵生产的缺点。2、本发明采用制氧机产生的氧气作为臭氧机的原料气，得到的臭氧浓度高，同时避免了使用空气源时产生的氮氧化物。3、本发明的臭氧机优选电晕式臭氧机，具有效率高、体积小、高频特性好，工作稳定等特点；气液混合泵优选尼可尼泵，混合效果好，能最大限度地促进臭氧在水中的溶解，灭菌效果好；气液混合泵混合后残余的臭氧气体经尾气处理器实时分解，无二次污染。4、本发明采用臭氧消除器消除消毒灭菌后的水中残余的臭氧，避免了残余臭氧对发酵培养基和目标菌种的破坏；另外，臭氧消除器优选过滤器与紫外灯组成的臭氧消除器，紫外灯在对臭氧进行进一步消除的同时又起到了辅助灭菌的作用，过滤器可过滤吸附水中杂质和被杀灭细菌的尸体。5、本发明利用了两个循环管路:一是制臭氧水阶段循环，在水处理系统和臭氧机组之间进行循环，使气液混合泵内气、液两相压力不断处于混和一平衡一不平衡一再混和的状态，从而提高了气液混和的效率；二是臭氧维持阶段的循环，利用气液混合泵的传输，对臭氧水进行罐外管道自循环，进一步加强了气液的微界面接触，从而保持了水中臭氧的浓度，达到彻底灭
6、采用本发明消毒灭菌后的臭氧消毒水对发酵罐内已灭菌的基础培养基进行定容，在37°C、罐内表压为0.05MPa 0.06MPa的条件下空白培养48h，对定容后的基础培养基间隔6h取样进行检查，结果显示各阶段样品中均无杂菌生长，说明本发明的臭氧消毒水能够满足微生物纯种发酵的要求。7、采用本发明的设备和方法对微生物发酵用水进行消毒灭菌，既满足了微生物纯种发酵的要求，又节省了培养基消毒灭菌时所需蒸汽的用量，耗能低、无污染，经济可靠。下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明设备的结构示意图。图2为本发明臭氧消除器的结构示意图。附图标记说明:I 一储水罐；1-1 一第一出液管；1-2—无菌管路；2—气液混合泵；2-1—第二出液管；3—气液分离罐；3-1—第一出气管； 3-2—第三出液管；4 一尾气处理器；5—臭氧消除器；5-1—紫外灯；5-2—过滤器；6 一第一阀门；7—真空表；8—臭氧浓度检测仪；9 一第一压力表 ；10—第二阀门；11—制氧机；12一臭氧机；12_1—第二出气管；13—氧气流量计；14一第二压力表；15—截止阀；16—发酵 !。
具体实施例方式本发明的设备通过实施例1进行描述:实施例1如图1和图2所示的一种将臭氧消毒水应用于微生物发酵的设备，该设备包括水处理系统和臭氧机组；所述水处理系统包括储水罐I，所述储水罐I的下方设置有与气液混合泵2相连通且用于将储水罐I中的水送入气液混合泵2中的第一出液管1-1，和与发酵罐16相连通的无菌管路1-2 ;所述气液混合泵2的出液口设置有与气液分离罐3相连通的第二出液管2-1，所述气液分离罐3的顶部设置有与尾气处理器4相连通且用于将气液分离罐3内分离的气体送入尾气处理器4中的第一出气管3-1，所述气液分离罐3的一侧设置有与储水罐I相连通且用于将气液分离罐3内分离的液体送入储水罐I的第三出液管3-2，所述第一出液管1-1内设置有臭氧消除器5，所述第三出液管3-2上设置有臭氧浓度检测仪8，所述第一出液管1-1上从臭氧消除器5至气液混合泵2的方向依次设置有第一阀门6和真空表7，所述第三出液管3-2上从臭氧浓度检测仪8至储水罐I的方向依次设置有第一压力表9和第二阀门10 ；所述臭氧机组包括制氧机11，和通过管路与制氧机11相连通的臭氧机12，所述制氧机11与臭氧机12之间的管路上依次设置有氧气流量计13和第二压力表14，所述臭氧机12的出气口设置有与气液混合泵2相连通且用于将臭氧送入气液混合泵2中的第二出气管12-1，所述第二出气管12-1上设置有截止阀15。本实施例中，所述臭氧消除器5由安装于第一出液管1-1内的紫外灯5-1，和安装于第一出液管1-1内且位于紫外灯5-1右侧的过滤器5-2组成。本实施例中，所述紫外灯5-1的发射光线的波长为240nm 260nm。本实施例中，所述制氧机11为PSA氧气发生器。本实施例中，所述气液混合泵2为尼可尼泵。本实施例中，所述臭氧机12为电晕式臭氧机。采用本发明的设备对微生物发酵用水进行消毒灭菌的方法通过实施例2至实施例4进行描述:实施例2采用实施例1的设备对微生物发酵用水进行消毒灭菌:步骤一、关闭储水罐I的无菌管路1-2，关闭臭氧消除器5，向储水罐I中注入900L水，开启气液混合泵2，水通过第一出液管1-1从储水罐I中流入气液混合泵2中，并控制第一阀门6的开启程度从而调节第一出液管1-1中水的流动速度使真空表7的真空度为
0.005MPa，此时测得水的体积流量为30L/min ；步骤二、启动制氧机11制氧，调节氧气流量，待第二压力表14的压力达到
0.015MPa，保持3min后启动臭氧机12制备臭 氧，同时打开截止阀15使制备的臭氧通过第二出气管12-1进入气液混合泵2中；步骤三、步骤一中流入气液混合泵2的水与步骤二中进入气液混合泵2的臭氧在气液混合泵2中混合，利用臭氧对水进行消毒，混合后的气液混合物进入气液分离罐3中进行气液分离，打开第二阀门10，分离后的气体经尾气处理器4处理后排出，分离后的水经臭氧浓度检测仪8检测后进入储水罐I中完成一次循环，通过截止阀15控制进入气液混合泵2中的臭氧的流量使得分离后的水中臭氧的浓度维持在2.5mg/L，并在保持该浓度不变的情况下对水循环处理30min ;所述循环处理的时间T=V/Q，其中V为注入储水罐I的水的体积(900L)，Q为水的体积流量(30L/min)；步骤四、待步骤三中所述循环处理结束后，关闭截止阀15，然后关闭臭氧机12，接着关闭制氧机11，开启臭氧消除器5，保持水在管路中循环20min后臭氧浓度检测仪8检测到的水中臭氧浓度为Omg/L，打开无菌管路1-2，同时关闭第一出液管1-18，使循环处理后的水通过无菌管路1-2注入发酵罐9中作为发酵培养基定容用水。采用本实施例的臭氧消毒水对发酵罐内已灭菌的基础培养基进行定容，在37°C、罐内表压为0.05MPa 0.06MPa的条件下空白培养48h，对定容后的基础培养基间隔6h取样进行检查，结果显示各阶段样品中均无杂菌生长，说明本实施例的臭氧消毒水能够满足微生物纯种发酵的要求。实施例3采用实施例1的设备对微生物发酵用水进行消毒灭菌:步骤一、关闭储水罐I的无菌管路1-2，关闭臭氧消除器5，向储水罐I中注入1000L水，开启气液混合泵2，水通过第一出液管1-1从储水罐I中流入气液混合泵2中，并控制第一阀门6的开启程度从而调节第一出液管1-1中水的流动速度使真空表7的真空度为0.015MPa，此时测得水的体积流量为20L/min ；步骤二、启动制氧机11制氧，调节氧气流量，待第二压力表14的压力达到
0.030MPa，保持5min后启动臭氧机12制备臭氧，同时打开截止阀15使制备的臭氧通过第二出气管12-1进入气液混合泵2中；步骤三、步骤一中流入气液混合泵2的水与步骤二中进入气液混合泵2的臭氧在气液混合泵2中混合，利用臭氧对水进行消毒，混合后的气液混合物进入气液分离罐3中进行气液分离，打开第二阀门10，分离后的气体经尾气处理器4处理后排出，分离后的水经臭氧浓度检测仪8检测后进入储水罐I中完成一次循环，通过截止阀15控制进入气液混合泵
2中的臭氧的流量使得分离后的水中臭氧的浓度维持在3.0mg/L,并在保持该浓度不变的情况下对水循环处理50min ;所述循环处理的时间T=V/Q，其中V为注入储水罐I的水的体积(1000L)，Q为水的体积流量(20L/min)；步骤四、待步骤三中所述循环处理结束后，关闭截止阀15，然后关闭臭氧机12，接着关闭制氧机11，开启臭氧消除器5，保持水在管路中循环40min后臭氧浓度检测仪8检测到的水中臭氧浓度为Omg/L，打开无菌管路1-2，同时关闭第一出液管1-1，使循环处理后的水通过无菌管路1-2注入发酵罐9中作为发酵培养基定容用水。采用本实施例的臭氧消毒水对发酵罐内已灭菌的基础培养基进行定容，在37°C、罐内表压为0.05MPa 0.06MPa的条件下空白培养48h，对定容后的基础培养基间隔6h取样进行检查，结果显示各阶段样品中均无杂菌生长，说明本实施例的臭氧消毒水能够满足微生物纯种发酵的要求。实施例4采用实施例1的设备对微生物发酵用水进行消毒灭菌:步骤一、关闭储水罐I的无菌管路1-2，关闭臭氧消除器5，向储水罐I中注入500L水，开启气液混合泵2，水通过第一出液管1-1从储水罐I中流入气液混合泵2中，并控制第一阀门6的开启程度从而调 节第一出液管1-1中水的流动速度使真空表7的真空度为0.0lOMPa，此时测得水的体积流量为25L/min ；步骤二、启动制氧机11制氧，调节氧气流量，待第二压力表14的压力达到
0.020MPa，保持4min后启动臭氧机12制备臭氧，同时打开截止阀15使制备的臭氧通过第二出气管12-1进入气液混合泵2中；步骤三、步骤一中流入气液混合泵2的水与步骤二中进入气液混合泵2的臭氧在气液混合泵2中混合，利用臭氧对水进行消毒，混合后的气液混合物进入气液分离罐3中进行气液分离，打开第二阀门10，分离后的气体经尾气处理器4处理后排出，分离后的水经臭氧浓度检测仪8检测后进入储水罐I中完成一次循环，通过截止阀15控制进入气液混合泵2中的臭氧的流量使得分离后的水中臭氧的浓度维持在2.8mg/L,并在保持该浓度不变的情况下对水循环处理20min ;所述循环处理的时间T=V/Q，其中V为注入储水罐I的水的体积(500L)，Q为水的体积流量(25L/min)；步骤四、待步骤三中所述循环处理结束后，关闭截止阀15，然后关闭臭氧机12，接着关闭制氧机11，开启臭氧消除器5，保持水在管路中循环IOmin后臭氧浓度检测仪8检测到的水中臭氧浓度为Omg/L，打开无菌管路1-2，同时关闭第一出液管1-1，使循环处理后的水通过无菌管路1-2注入发酵罐9中作为发酵培养基定容用水。采用本实施例的臭氧消毒水对发酵罐内已灭菌的基础培养基进行定容，在37°C、罐内表压为0.05MPa 0.06MPa的条件下空白培养48h，对定容后的基础培养基间隔6h取样进行检查，结果显示各阶段样品中均无杂菌生长，说明本实施例的臭氧消毒水能够满足微生物纯种发酵的要求。以上所述，仅是 本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种微生物发酵用水的消毒灭菌设备，其特征在于，该设备包括水处理系统和臭氧机组；所述水处理系统包括储水罐(1)，所述储水罐(I)的下方设置有与气液混合泵(2)相连通且用于将储水罐(I)中的水送入气液混合泵(2)中的第一出液管(1-1)，和与发酵罐(16)相连通的无菌管路(1-2);所述气液混合泵(2)的出液口设置有与气液分离罐(3)相连通的第二出液管(2-1)，所述气液分离罐(3)的顶部设置有与尾气处理器(4)相连通且用于将气液分离罐(3)内分离的气体送入尾气处理器(4)中的第一出气管(3-1)，所述气液分离罐(3)的一侧设置有与储水罐(I)相连通且用于将气液分离罐(3)内分离的液体送入储水罐(I)的第三出液管(3-2)，所述第一出液管(1-1)内设置有臭氧消除器(5)，所述第三出液管(3-2)上设置有臭氧浓度检测仪(8)，所述第一出液管(1-1)上从臭氧消除器(5)至气液混合泵(2)的方向依次设置有第一阀门(6)和真空表(7)，所述第三出液管(3-2)上从臭氧浓度检测仪(8)至储水罐(I)的方向依次设置有第一压力表(9)和第二阀门(10); 所述臭氧机组包括制氧机(11)，和通过管路与制氧机(11)相连通的臭氧机(12)，所述制氧机(11)与臭氧机(12)之间的管路上依次设置有氧气流量计(13)和第二压力表(14)，所述臭氧机(12)的出气口设置有与气液混合泵(2)相连通且用于将臭氧送入气液混合泵(2)中的第二出气管(12-1)，所述第二出气管(12-1)上设置有截止阀(15)。
2.根据权利要求1所述的一种微生物发酵用水的消毒灭菌设备，其特征在于，所述臭氧消除器(5)由安装于第一出液管(1-1)内的紫外灯(5-1)，和安装于第一出液管(1-1)内且位于紫外灯(5-1)右侧的过滤器(5-2)组成。
3.根据权利要求2所述的一种微生物发酵用水的消毒灭菌设备，其特征在于，所述紫外灯(5-1)的发射光线 的波长为240nm 260nm。
4.根据权利要求1所述的一种微生物发酵用水的消毒灭菌设备，其特征在于，所述制氧机(11)为PSA氧气发生器 。
5.根据权利要求1所述的一种微生物发酵用水的消毒灭菌设备，其特征在于，所述气液混合泵(2)为尼可尼泵。
6.根据权利要求1所述的一种微生物发酵用水的消毒灭菌设备，其特征在于，所述臭氧机(12)为电晕式臭氧机。
7.一种利用如权利要求1所述设备对微生物发酵用水进行消毒灭菌的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤一、关闭储水罐(I)的无菌管路(1-2)，关闭臭氧消除器(5)，向储水罐(I)中注入水，开启气液混合泵(2)，水通过第一出液管(1-1)从储水罐(I)中流入气液混合泵(2)中，并控制第一阀门(6)的开启程度从而调节第一出液管(1-1)中水的流动速度使真空表(7)的真空度为0.005MPa 0.015MPa ； 步骤二、启动制氧机(11)制氧，调节氧气流量，待第二压力表(14)的压力达到0.015MPa 0.030MPa,保持3min 5min后启动臭氧机(12)制备臭氧，同时打开截止阀(15)使制备的臭氧通过第二出气管(12-1)进入气液混合泵(2)中； 步骤三、步骤一中流入气液混合泵(2)的水与步骤二中进入气液混合泵(2)的臭氧在气液混合泵(2)中混合，利用臭氧对水进行消毒，混合后的气液混合物进入气液分离罐(3)中进行气液分离，打开第二阀门(10)，分离后的气体经尾气处理器(4)处理后排出，分离后的水经臭氧浓度检测仪(8)检测后进入储水罐(I)中完成一次循环，通过截止阀(15)控制进入气液混合泵(2)中的臭氧的流量使得分离后的水中臭氧的浓度维持在2.5mg/L 3.0mg/L,并在保持该浓度不变的情况下对水进行循环处理；所述循环处理的时间T=V/Q，其中V为注入储水罐(I)的水的体积，Q为水的体积流量； 步骤四、待步骤三中所述循环处理结束后，关闭截止阀(15)，然后关闭臭氧机(12)，接着关闭制氧机(11)，开启臭氧消除器(5)，保持水在管路中循环至臭氧浓度检测仪(8)检测到的水中臭氧浓度为Omg/L时，打开无菌管路(1-2)，同时关闭第一出液管(1-1 )，使循环处理后的水通 过无菌管 路(1-2)注入发酵罐(9)中作为发酵培养基定容用水。
全文摘要
本发明公开了一种微生物发酵用水的消毒灭菌设备，该设备包括水处理系统和臭氧机组；所述水处理系统包括储水罐，所述储水罐的下方设置有与气液混合泵相连通的第一出液管，和与发酵罐相连通的无菌管路；所述气液混合泵的出液口设置有与气液分离罐相连通的第二出液管，所述气液分离罐的一侧设置有与储水罐相连通的第三出液管；所述臭氧机组包括制氧机，和通过管路与制氧机相连通的臭氧机。另外，本发明还公开了采用该设备对微生物发酵用水进行消毒灭菌的方法。采用本发明的设备和方法对微生物发酵用水进行消毒灭菌，既满足了微生物纯种发酵的要求，又节省了培养基消毒灭菌时所需蒸汽的用量，耗能低、无污染，经济可靠。
文档编号C02F1/78GK103224280SQ201310185558
公开日2013年7月31日 申请日期2013年5月19日 优先权日2013年5月19日
发明者仇志禹, 郭胜利 申请人:杨凌壹之农微生物工程技术研究院有限公司