一种折光仪感应探头及其应用的制作方法

本发明属于快速检测设备技术领域，具体涉及一种折光仪感应探头及其应用。

背景技术

众所周知，微生物发酵生产过程中，随着微生物不断的繁殖，能量源(培养基)也是在不断的消耗着，如果不及时补充，微生物的生长繁殖将减慢或停滞，但并不是补料补得越多越好，因为补料太多，会造成营养过剩，反而会影响微生物的正常繁殖与代谢。培养基需要补充多少是以糖含量为依据的，根据测得的发酵液内的即时糖含量值便知晓发酵罐内培养基所欠缺的量，通过补料系统及时补入所需的培养基。由于测糖将直接影响补料量的准确性，而补料又影响发酵液的质量，所以准确检测发酵液内糖含量值便成为发酵成败的一个关键所在。

我国发酵工业在国民经济中占有重要地位，但整体技术水平与发达国家相比还有较大的差距，存在原料利用率和转化率低、能耗高、污染重等诸多问题。目前国内外在土霉素发酵过程中测糖所用的方法和技术仍然是采用传统的定时取样后用铁氰化钾法、蒽铜比色法或斐林试剂滴定法。其中，斐林试剂滴定法具体为：多糖经酸水解后生成葡萄糖，葡萄糖中的醛基碱性条件下能将斐林试剂中的cu²⁺还原生成氧化亚铜沉淀，斐林试剂中剩余的cu²⁺在酸性条件下与过量碘化钾反应析出碘，碘可用硫代硫酸钠标准溶液直接滴定，根据硫代硫酸钠的用量可间接求出样品中总糖的含量。然而这种间接的方法显得费时费力，得到的数据也只能作为“过时的参考”不能及时、有效、真实的反映罐内发酵液糖量值，因为根据这样测得的数值计算出发酵罐内培养基需要补充的量是需要一定的时间，所以此时计算出的补料量其实已经不是罐内真正需要的量了，这种总是慢半拍的操作无疑会影响发酵生产的质量和产率，当然也影响着整个发酵行业发酵水平。

间歇式的取样检测存在如下弊端：(1)人员的劳动强度大；(2)不断的取样造成料液的浪费以；(3)依此法测得的糖量值指导补料准确性差。所以急需一种更快更便捷的方法实现发酵过程中对糖的在线监测。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种折光仪感应探头；目的之二在于提供一种含有所述折光仪感应探头的折光仪；目的之三在于提供所述折光仪感应探头在发酵过程中实现在线检测中的应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种折光仪感应探头，所述感应探头包括检测电极1、过滤装置2、空气喷嘴3和蒸汽喷头4；所述过滤装置2具有空腔5，空腔5外壁上设置有过滤结构6，过滤装置2套设在所述检测电极1的前端；所述空气喷嘴3设置在所述过滤装置2上用于输入空气以清除经所述过滤结构过滤进入所述空腔的检测液；所述蒸汽喷头4设置在所述过滤装置2上用于输入蒸汽以清洗所述检测电极1的检测端头。

优选的，所述空腔5由盖体7和与盖体7配合的本体8构成，所述检测电极1、空气喷嘴3和蒸汽喷头4均设置在所述盖体7上，所述过滤结构6设置在所述本体8上。

优选的，所述本体8包括过滤夹套9和底网压环10，所述过滤夹套9包括侧面和底面，所述过滤结构6分别设置在所述侧面和底面上；所述侧面为带有缝隙的双层结构且间隔镂空，所述缝隙用于固定设置在所述侧面上的过滤结构6；所述底面镂空，通过所述底网压环10固定设置在所述底面上的过滤结构6。

优选的，所述过滤装置2呈圆柱体。

优选的，所述过滤结构6为不锈钢网。

优选的，所述空气喷嘴3和蒸汽喷头4均环绕所述检测电极1设置，且位于不同圆周上，所述空气喷嘴3的数量大于等于2；所述蒸汽喷头4的数量大于等于1。

优选的，所述空气喷嘴3和蒸汽喷头4均环绕所述检测电极1设置，且位于同一圆周上，所述空气喷嘴3的数量大于等于2；所述蒸汽喷头4的数量大于等于1。

2、包含所述的一种折光仪感应探头的折光仪。

3、所述的一种折光仪感应探头在发酵过程中实现在线检测中的应用。

优选的，所述发酵过程中实现在线检测具体为在土霉素发酵过程实现在线测糖。

优选的，所述发酵过程中实现在线检测具体为在土霉素发酵过程实现在线测糖。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种折光仪感应探头及其应用，通过在现有折光仪感应探头外套设具有空腔且外壁上设置有过滤结构的过滤装置，可以保证在检测过程中能够有效的过滤掉发酵液中的粘稠物质，使感应探头与澄清的检测液接触，进而提高检测精准度。同时，在过滤装置上设置空气喷嘴，借助输入无菌空气时所产生的压力，以清除经过滤结构过滤进入空腔的检测液，进而达到在线实时检测的目的，加之，过滤装置还设置有蒸汽喷头，通过该喷头输入蒸汽以清洗检测电极的检测端头，进一步保证检测精准度。另外，当过滤装置呈圆柱体时，一方面能够保证该感应探头内外受力均匀，另一方面能够减少发酵罐内发酵液的流动阻力，使其流动更顺畅，不会形成局部湍流，最后圆柱体光滑的外表更容易清洁、消毒不留死角。利用该折光仪感应探头，能够实现过滤－采样－检测－回流的自动化，保证检测的即时性与发酵过程的正常化，对发酵液全程做到准确、实时的在线监测，进而对在线补料进行精准指导，减少人员劳动强度，减少因不停取样导致物料的浪费。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明中折光仪感应探头示意图；

图2为发明中折光仪感应探头立体图；

图3为本发明中折光仪感应探头俯视图(省略盖体)。

图1至图3中，1-检测电极；2-过滤装置；3-空气喷嘴；4-蒸汽喷头；5-空腔；6-过滤结构；7-盖体；8-本体；9-过滤夹套；10-底网压环。

具体实施方式

下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例中所使用的折光仪感应探头如附图1-3所示，附图中的元件标号分别表示：1-检测电极；2-过滤装置；3-空气喷嘴；4-蒸汽喷头；5-空腔；6-过滤结构；7-盖体；8-本体；9-过滤夹套；10-底网压环。

本发明中折光仪感应探头使用时完全浸于发酵液中，由于发酵过程中，发酵罐内是一种自始至终在搅拌系统工作下的混匀状态，所以当某一时刻的发酵液流经过滤装置2，通过其上设置的过滤结构6，物料瞬间进行了固－液分离，澄清的待液体进入到过滤装置2的空腔5中，粘稠的物料被截留在外，于此同时检测电极1进行采样，样品测定完成后，空腔5中的检测液由空气喷嘴3输入的无菌空气吹出，同时，蒸汽喷头4对检测电极1的检测端头进行清洗，清洗液与检测液一并被无菌空气吹出，即完成对那一时刻发酵液的检测，滤液回流结束后紧接着又是过滤－采样－检测－回流，如此循环进行着以上步骤，不断的完成一系列检测操作。

实施例

将本发明中的折光仪感应探头用于土霉素发酵过程在线测糖，实现精准补料

选取一组发酵罐(一组包括三个发酵罐)，罐上分别安装包含有本发明中折光仪感应探头的折光仪，并将折光仪与补料系统进行数据联动，使补料系统根据折光仪反馈回的数据，相应地给出最佳的培养基待补量并补充到发酵罐内，该折光仪的折光率为nd±0.0002，折光仪感应探头中光学核心部件的工作温度为-20-150℃，感应探头中过滤结构为孔径150目的304不锈钢网，将感应探头伸入罐内，其余部分被罐壁隔离在外。

另外再取一组发酵罐(一组包括三个发酵罐)，不安装折光仪，后期发酵过程中，通过人工检测的方式检测发酵液中糖含量。

将上述两组发酵罐用于三组六个批次的土霉素发酵生产，具体为：发酵罐内配好生产所需的培养基后，对整个罐做“实消”灭菌处理，待罐温降到工艺要求值时，从种子罐移种至发酵罐，发酵开始，两组发酵罐除在是否加装折光仪上有所不同，其它所有结构及规格均相同，两组发酵罐内所用的物料参数一样，接入两组发酵罐所用的生产菌种为同批次同一菌种，且接入量相同，且两组发酵罐生产周期、通气量、ph值等控制参数均相同。发酵过程中收集整理相关数据，结果见表1至3，利用公式(1)进行生物活性计算，并对两种测糖、补料方法控制下发酵水平进行对比。

式中：

a：发酵液放罐单位(即：效价)，用u/ml来表示。

v：发酵液放罐的总体积，用m³来表示。

b：发酵液放罐后产生的生物活性总量，一般用亿u或十亿u来表示。

表1

由表1可知，两只罐经过164小时的发酵生产，人员测糖与在线测糖两种方式所测得的糖含量值非常接近。在线测糖条件下的全自动补料比人工测糖条件下的补料节省培养基3250l,最终“人工与在线”发酵产生的生物活性总量分别为：21459.88亿u和21604.71亿u，可以明显看出在线测糖指导下的自动补料更有利于微生物的生长和代谢。

表2

由表2可知，两只罐经过162小时的发酵生产，人员测糖与在线测糖两种方式所测得的糖含量值非常接近。在线测糖条件下的全自动补料比人工测糖条件下的补料节省培养基5320l,最终“人工与在线”发酵产生的生物活性总量分别为：23602.10亿u和23799.53亿u，可以明显看出在线测糖指导下的自动补料更有利于微生物的生长和代谢。

表3

由表3可知，两只罐经过162小时的发酵生产，人员测糖与在线测糖两种方式所测得的糖含量值非常接近。在线测糖条件下的全自动补料比人工测糖条件下的补料节省培养基3125l,最终“人工与在线”发酵产生的生物活性总量分别为：26180.37亿u和26784.58亿u，可以明显看出在线测糖指导下的自动补料更有利于微生物的生长和代谢。

综上所述，在土霉素发酵过程利用包含有本发明中折光仪感应探头的折光仪进行在线测糖，不但可以保证检测的即时性与发酵过程的正常化，而且检测的结果与人工测糖的结果非常接近，能够实现精准补料，让微生物的生长和代谢与营养供给同步，提高物料利用率，更有利于微生物的生长和代谢。同时，还能降低人员劳动强度及减少因多次取样造成的发酵液浪费。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。