一種等離子體發(fā)酵罐滅菌設(shè)備的制作方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物發(fā)酵設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種等離子體發(fā)酵罐滅菌設(shè)備，可適用于生物發(fā)酵罐、種子罐、啤酒發(fā)酵設(shè)備、菌種罐和生物反應(yīng)罐。

背景技術(shù)：

發(fā)酵罐的滅菌是一個需要值得注意的工藝步驟，它直接決定了后續(xù)發(fā)酵產(chǎn)物的品質(zhì)，甚至發(fā)酵的成敗。

現(xiàn)在常用的發(fā)酵罐滅菌技術(shù)一般分為；物理滅菌和化學(xué)滅菌。物理滅菌又包括濕熱滅菌、干熱滅菌、射線滅菌法和過濾滅菌等。而化學(xué)滅菌主要是使用化學(xué)試劑（如甲醛、苯酚、新潔爾滅、過氧乙酸、高錳酸鉀等）進行某些容器或物料以及無菌區(qū)域的滅菌。在生物發(fā)酵方面，常用的設(shè)備是機械攪拌式發(fā)酵，其殺菌效果的好壞直接影響到發(fā)酵是否能正常進行。由于工業(yè)操作的特點，發(fā)酵罐滅菌普遍采用濕熱滅菌法。發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對于內(nèi)部的邊邊角角不容易消毒，一般的發(fā)酵罐有自動清洗裝置，清洗完之后徹底滅菌。在培養(yǎng)基滅菌之前，通常應(yīng)先將與罐相連的分空氣過濾器用蒸汽滅菌并用空氣吹干。實罐滅菌時，先將輸料管路內(nèi)的污水放掉沖凈，然后將配制好的培養(yǎng)基泵送至發(fā)酵罐（種子罐或料罐）內(nèi)，同時開動攪拌器進行滅菌。滅菌前先將各排氣閥打開，將蒸汽引入夾套或蛇管進行預(yù)熱，待罐溫升至80~90℃，將排氣閥逐漸關(guān)小。接著將蒸汽從進氣口、排料口、取樣口直接通入罐中（如有沖視罐也同時進汽），使罐溫上升到118~120℃，罐壓維持在0.09~0.1Mpa（表壓），并保持30min左右。各路進氣要暢通，防止短路逆流，罐內(nèi)液體翻動要激烈；各路排汽也要暢通，但排汽量不宜過大，以節(jié)約用氣量。在保溫階段，凡進口在培養(yǎng)基液面以下的各管道及沖視鏡管都應(yīng)進汽；凡開口在液面之上者均應(yīng)排汽。無論與罐連通的管路如何配制，在實消時均應(yīng)遵循“不進則出”的原則。這樣才能保證滅菌徹底，不留死角。保溫結(jié)束后，依次關(guān)閉各排汽、進汽閥門，待罐內(nèi)壓力低于空氣壓力后，向罐內(nèi)通入無菌空氣，在夾套或蛇管中通冷卻水降溫，使培養(yǎng)基的溫度降到所需的溫度，進行下一步的發(fā)酵和培養(yǎng)。在引入無菌空氣前，應(yīng)注意罐壓必須低于過濾器壓力，否則物料將倒流入過濾器內(nèi)，后果嚴重！滅菌時，總蒸汽管道壓力要求不低于0.3~0.35Mpa，使用壓力不低于0.2Mpa。

現(xiàn)有發(fā)酵罐滅菌技術(shù)的缺點是濕熱滅菌，缺點比較明顯。一是工序繁瑣,耗時較長；二，對操作要求高,否則難以消除所有死角的雜菌,保證系統(tǒng)處于無菌狀態(tài)，由于發(fā)酵利用的是特定種類的微生物進行無氧呼吸的產(chǎn)物，雜菌會影響特定種類微生物的繁殖，某些雜菌的代謝過程還會產(chǎn)生毒素污染發(fā)酵產(chǎn)物；三,對很多微生物例如枯草芽孢桿菌、噬菌體等的殺滅率有限。

化學(xué)滅菌法存在著化學(xué)物質(zhì)殘留，化學(xué)物質(zhì)殘留對微生物發(fā)酵有著很大的負面影響，甚至可能影響發(fā)酵進程。而對于高溫高壓滅菌，除了殺滅率不高外，還有個缺點是高溫高壓同時也就涉及到很多的安全事項。干熱滅菌同樣有安全風(fēng)險，而射線滅菌對于人體的傷害也非常大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種等離子體發(fā)酵罐滅菌設(shè)備，采用等離子體進行滅菌，對于很多高溫高壓很難滅殺的病菌、病原體、噬菌體和微生物，都有十分準確的滅殺率，且滅殺徹底，沒有死角。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種等離子體發(fā)酵罐滅菌設(shè)備，包括發(fā)酵罐體以及內(nèi)置于發(fā)酵罐體中的攪拌機構(gòu)，發(fā)酵罐體的一側(cè)開設(shè)有進料口，發(fā)酵罐體的另一側(cè)開設(shè)有排料口，所述進料口處可拆卸連接有等離子體發(fā)生機構(gòu)，該等離子體發(fā)生機構(gòu)包括外置的等離子體電源、插入進料口的電極桿以及設(shè)置在電極桿上端用于密封連接電極桿與進料口的蓋板，該電極桿的下端伸入發(fā)酵罐體內(nèi)部下側(cè)。所述蓋板上開設(shè)有用于連通發(fā)酵罐體的抽氣口，該抽氣口通過外接負壓抽氣裝置對發(fā)酵罐體進行抽負壓。

所述攪拌機構(gòu)包括置于發(fā)酵罐體頂端的傳動部件，以及與傳動部件連接并置于發(fā)酵罐體內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸從上至下同軸安裝有打泡器和多個攪拌葉片。

所述電極桿包括內(nèi)電極，以及套設(shè)在內(nèi)電極上的絕緣件。

所述傳動部件、轉(zhuǎn)軸與發(fā)酵罐體之間通過機械密封連接。

由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明利用發(fā)酵罐自身產(chǎn)生低溫等離子體，當附著于發(fā)酵罐壁上的細菌或病毒受到帶電粒子的轟擊時，其上的電荷分布受到破壞，就直接影響細菌或病菌細胞的生理活動和新陳代謝，最終導(dǎo)致死亡，從而保證了發(fā)酵罐更為徹底的消毒滅菌，方便快捷，二十分鐘就可以完成消毒滅菌，且滅菌結(jié)束后無殘留無二次污染，徹底干凈。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中等離子體發(fā)生機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：10、發(fā)酵罐體，11、進料口，12、排料口，20、攪拌機構(gòu)，21、傳動部件，22、轉(zhuǎn)軸，23、打泡器，24、攪拌葉片，25、機械密封，30、等離子體發(fā)生機構(gòu)，31、等離子體電源，32、電極桿，321、內(nèi)電極，322、絕緣件，33、蓋板，34、抽氣口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式作詳細的說明。

如圖1所示，所述等離子體發(fā)酵罐滅菌設(shè)備包括發(fā)酵罐體10、攪拌機構(gòu)20和等離子體發(fā)生機構(gòu)30，攪拌機構(gòu)用于攪拌發(fā)酵罐體內(nèi)的物料，等離子體發(fā)生機構(gòu)產(chǎn)生等離子體，并蔓延至整個發(fā)酵罐罐體內(nèi)部，在整個罐體內(nèi)部進行全面的等離子體殺菌消毒，對于很多高溫高壓很難滅殺的病菌、病原體、噬菌體、微生物，等離子體都有十分準確的滅殺率，滅菌更徹底。原先數(shù)小時甚至24小時的滅菌在20分鐘（10分鐘）或更短的時間內(nèi)即可完全滅殺，將寶貴的時間用于生物發(fā)酵，滅菌效率高。不涉及高溫高壓管道和蒸汽發(fā)生器等，事故風(fēng)險大大降低，操作安全。原先需要專業(yè)消毒工的滅菌過程，等離子體滅菌只需要一個普通工人操作幾個按鈕，十分鐘即可完成滅殺，操作簡便。斷電即可切斷等離子體產(chǎn)生，環(huán)保安全無殘留。

所述發(fā)酵罐體10的一側(cè)開設(shè)有進料口11，發(fā)酵罐體的另一側(cè)開設(shè)有排料口12，所述等離子體發(fā)生機構(gòu)30可拆卸連接在進料口處，離子體發(fā)生機構(gòu)可適用于多種類的罐體，可進行整體拆卸。原先需要每臺發(fā)酵罐都配備一套高溫高壓系統(tǒng)，并且需要配置不可移動的高溫高壓發(fā)生裝置和高壓管道儀表附件，本發(fā)明的等離子體發(fā)酵罐滅菌設(shè)備可以使用一套通用的離子體發(fā)生機構(gòu)，滿足所有的發(fā)酵罐甚至滿足所有的敞口金屬容器的滅菌需求,達到便攜通用的特點。原先每套發(fā)酵罐都需要配備的管道回路、高溫高壓產(chǎn)生裝置、各類儀器儀表、安全預(yù)防設(shè)施等，而本發(fā)明的一套等離子體發(fā)生機構(gòu)可以適用于幾乎全部的車間發(fā)酵罐，比原先每套發(fā)酵罐都需要配備的上述裝置的成本大大降低。

如圖2所示，所述等離子體發(fā)生機構(gòu)30包括等離子體電源31、電極桿32和蓋板33，該等離子體電源外置，其正極與發(fā)酵罐體10連接，負極與電極桿連接，所述電極桿安裝時從發(fā)酵罐體的進料口11插入，其下端一直伸入到發(fā)酵罐體內(nèi)部的下側(cè)，該電極桿32包括內(nèi)電極321，以及套設(shè)在內(nèi)電極上的絕緣件322。

所述蓋板33用于密封連接電極桿與進料口，其上開設(shè)有用于連通發(fā)酵罐體的抽氣口34，該抽氣口通過外接負壓抽氣裝置對發(fā)酵罐體進行抽負壓，發(fā)酵罐體的進氣口與排料口共用。

蓋板、負壓抽氣裝置、電極桿和等離子體電源都是一整套便捷式的裝置，方便搬運、通用性廣，適用于所有的金屬罐。

等離子體在電極桿與發(fā)酵罐體之間產(chǎn)生，并蔓延至整個發(fā)酵罐體內(nèi)部，使得整個罐體內(nèi)部進行全面的等離子體殺菌消毒。產(chǎn)生等離子體后在20分鐘內(nèi)即可完全滅殺，包括各類高溫高壓很難滅殺的病菌、病原體、噬菌體、微生物。實際操作時，安裝等離子體發(fā)生機構(gòu)到需要滅菌的發(fā)酵罐上，安裝法蘭使用氟橡膠保持密封，從抽氣口連接真空泵，接通電源，抽真空到發(fā)酵罐內(nèi)壓Pa量級，接通等離子體電源即可產(chǎn)生等離子體，靜置20分鐘全面滅菌。

所述攪拌機構(gòu)20包括置于發(fā)酵罐體頂端的傳動部件21，以及與傳動部件連接并置于發(fā)酵罐體內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸22，該轉(zhuǎn)軸從上至下同軸安裝有打泡器23和多個攪拌葉片24。所述傳動部件、轉(zhuǎn)軸與發(fā)酵罐體之間通過機械密封25連接。

以上所述實施方式僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。