微生物发酵产物在线监测发酵罐制造技术

本发明专利技术公开了一种微生物发酵产物在线监测发酵罐，包括：发酵罐本体，其为封闭的罐体；所述罐体的顶部设置有驱动电机，所述驱动电机的输出轴贯穿所述罐体以伸入所述罐体内部，并与竖直设置于所述罐体内的搅拌机构相连接；监控机构，其包括单细胞分离器和拉曼光谱仪；所述单细胞分离器设置于所述罐体的底部，并与所述罐体和拉曼光谱仪分别连接。其在无发酵样品损伤，无化学废弃物产生的前提下，实现了对发酵产物的实时在线监控，且分析过程操作简便，测定时间短，可重复度高。

On-line monitoring of fermentation tank for microbial fermentation products

【技术实现步骤摘要】
微生物发酵产物在线监测发酵罐
本专利技术涉及生物发酵设备
，尤其涉及一种微生物发酵产物在线监测发酵罐。
技术介绍
在生物研究中经常需要对微生物进行发酵，而在发酵过程中为了对发酵产物进行监控，现有技术中需要在发酵过程中对样品进行取样，然后进行离心、产物提取等前处理，然后再对发酵物进行分析，这一过程对于发酵样品会造成损伤，且分析过程加之前处理时间较长，在得到结果时，发酵罐中的微发酵样品已经又经过了一段时间的发酵，因而得到的分析结果具有滞后性，且经过前处理会产生化学废弃物。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种微生物发酵产物在线监测发酵罐，在无发酵样品损伤，无化学废弃物产生的前提下，实现了对发酵产物的实时在线监控，且分析过程操作简便，测定时间短，可重复度高。为实现上述目的和一些其他的目的，本专利技术采用如下技术方案：一种微生物发酵产物在线监测发酵罐，包括：发酵罐本体，其为封闭的罐体；所述罐体的顶部设置有驱动电机，所述驱动电机的输出轴贯穿所述罐体以伸入所述罐体内部，并与竖直设置于所述罐体内的搅拌机构相连接；监控机构，其包括单细胞分离器和拉曼光谱仪；所述单细胞分离器设置于所述罐体的底部，并与所述罐体和拉曼光谱仪分别连接。优选的是，所述的微生物发酵产物在线监测发酵罐中，所述搅拌机构包括转轴、搅拌轴和搅拌齿；所述转轴竖直设置于所述罐体的中部，且顶部与所述驱动电机的输出轴相连接；所述搅拌轴设置为多个，多个所述搅拌轴以与所述转轴垂直的方式交错设置在所述转轴上；所述搅拌齿的顶端与所述搅拌轴相连接，底端竖直向下延伸，并与位于所述搅拌齿下方的搅拌轴间具有间隔。优选的是，所述的微生物发酵产物在线监测发酵罐中，每个所述搅拌轴上均匀布置不少于3根所述搅拌齿。优选的是，所述的微生物发酵产物在线监测发酵罐中，位于所述转轴最下方的搅拌轴上的搅拌齿设置为具有弹性的柔性齿，且所述柔性齿的底端与所述罐体的底部相接触。优选的是，所述的微生物发酵产物在线监测发酵罐中，所述单细胞分离器设置于所述转轴的底端；所述单细胞分离器包括壳体、取样针和取样板；所述壳体为中空的圆柱形设置，所述壳体的上表面顶端与所述转轴的底端固定连接，所述壳体的下表面与所述罐体的底面相抵顶；所述取样板设置在所述壳体的底部，所述取样板上设置有多个容置孔；所述壳体的内顶面上开设有轨道，所述取样针以可伸缩并可沿所述轨道滑动的方式顶端嵌入所述轨道内，所述取样针的底端竖直向下延伸，并在伸长时伸入所述取样板的容置孔内；所述壳体在靠近底面的侧壁上开设有通孔，且所述通孔位于所述取样板的上方；所述通孔上可开合的设置有第一盖体。优选的是，所述的微生物发酵产物在线监测发酵罐中，所述取样板的中心开设有贯通所述取样板并连接至所述壳体外部的第一输出口，所述罐体在相应于所述第一输出口的位置开设有第二输出口，所述第二输出口的中部设置有连接至所述拉曼光谱仪的输料管，所述取样针在伸长时伸入所述输料管，以使所述拉曼光谱仪接收所述取样针上分离的样本；所述第一输出口上可开合的设置有第二盖体。优选的是，所述的微生物发酵产物在线监测发酵罐中，所述取样板以可旋转的方式设置在所述壳体内部；所述容置孔分别开设在所述取样板靠近所述通孔的一侧，以及与所述通孔相对的一侧；所述通孔上设置有连接至与所述通孔靠近一侧的容置孔上方的导流管；所述取样板设置为以第一输出口为中心点四周逐渐向上倾斜的锥形板，所述容置孔靠近所述第一输出口的一侧设置有连接至所述第一输出口的导流槽，所述第一输出口与所述导流槽的连接处可开合的设置有挡板。优选的是，所述的微生物发酵产物在线监测发酵罐中，所述壳体为由内壳体和外壳体组成的中间具有夹层的双层结构；所述内壳体的侧壁上均匀开设有若干贯通至所述夹层的输水孔；所述夹层内设置有与所述输水孔连通的输水管，所述输水管的进水端外接水源。本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术的微生物发酵产物在线监测发酵罐中，微生物在发酵罐体内进行搅拌并发酵，单细胞分离器从微生物发酵细胞群体中分选出目标单细胞，利用拉曼光谱技术，收集目标单细胞的拉曼光谱，结合目标单细胞的拉曼光谱中提取胞内物质的主要特征信息，经去数据处理后，建立数值计算模型。根据其拉曼光谱数值，实时监控目标单细胞发酵产物、底物以及细胞内部的物质动态变化。实现了对发酵产物的在线、非细胞破坏性的分析，微生物发酵产物样品均不需特殊处理即可进行产物、底物以及细胞内部的物质动态变化测定。通过发酵罐本体和监控机构的配合设置，实现了微生物发酵过程中发酵产物、底物以及细胞内部的物质动态变化实现在线监控；拉曼光谱仪的分析使得发酵微发酵样品不需要进行离心、产物提取等前处理，可实现发酵微发酵样品无损伤的定性定量分析，并提高了分析结果的产生效率；避免了传统发酵装置发酵产物测定时的化学废弃物的产生；同时，.分析过程操作简便，测定时间短，可重复高。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1是本专利技术提供的微生物发酵产物在线监测发酵罐的结构示意图；图2是本专利技术提供的单细胞分离器的结构示意图；图3是本专利技术图2中A的局部放大图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做详细说明，以令本领域普通技术人员参阅本说明书后能够据以实施。如图1所示，一种微生物发酵产物在线监测发酵罐，包括：发酵罐本体，其为封闭的罐体1；所述罐体1的顶部设置有驱动电机2，所述驱动电机2的输出轴贯穿所述罐体1以伸入所述罐体1内部，并与竖直设置于所述罐体1内的搅拌机构相连接。监控机构，其包括单细胞分离器3和拉曼光谱仪4；所述单细胞分离器3设置于所述罐体1的底部，并与所述罐体1和拉曼光谱仪4分别连接。在上述方案中，微生物在发酵罐体内进行搅拌并发酵，单细胞分离器从微生物发酵细胞群体中分选出目标单细胞，利用拉曼光谱技术，收集目标单细胞的拉曼光谱，结合目标单细胞的拉曼光谱中提取胞内物质的主要特征信息，经去数据处理后，建立数值计算模型。根据其拉曼光谱数值，实时监控目标单细胞发酵产物、底物以及细胞内部的物质动态变化。实现了对发酵产物的在线、非细胞破坏性的分析，微生物发酵产物样品均不需特殊处理即可进行产物、底物以及细胞内部的物质动态变化测定。通过发酵罐本体和监控机构的配合设置，实现了微生物发酵过程中发酵产物、底物以及细胞内部的物质动态变化实现在线监控；拉曼光谱仪的分析使得发酵微发酵样品不需要进行离心、产物提取等前处理，可实现发酵微发酵样品无损伤的定性定量分析，并提高了分析结果的产生效率；避免了传统发酵装置发酵产物测定时的化学废弃物的产生；同时，.分析过程操作简便，测定时间短，可重复高。一个优选方案中，所述搅拌机构包括转轴5、搅拌轴6和搅拌齿7；所述转轴5竖直设置于所述罐体1的中部，且顶部与所述驱动电机2的输出轴相连接；所述搅拌轴6设置为多个，多个所述搅拌轴6以与所述转轴垂直的方式交错设置在所述转轴5上；所述搅拌齿7的顶端与所述搅拌轴6相连接，底端竖直向下延伸，并与位于所述搅拌齿7下方的搅拌轴6间具有间隔。在上述方案中，通过将搅拌轴在转轴上交错设置，并将搅拌齿设置为垂直于搅拌轴的竖直齿，在转轴的旋转过程中保证了罐体内各个方位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微生物发酵产物在线监测发酵罐，其中，包括：发酵罐本体，其为封闭的罐体；所述罐体的顶部设置有驱动电机，所述驱动电机的输出轴贯穿所述罐体以伸入所述罐体内部，并与竖直设置于所述罐体内的搅拌机构相连接；监控机构，其包括单细胞分离器和拉曼光谱仪；所述单细胞分离器设置于所述罐体的底部，并与所述罐体和拉曼光谱仪分别连接。

【技术特征摘要】
1.一种微生物发酵产物在线监测发酵罐，其中，包括：发酵罐本体，其为封闭的罐体；所述罐体的顶部设置有驱动电机，所述驱动电机的输出轴贯穿所述罐体以伸入所述罐体内部，并与竖直设置于所述罐体内的搅拌机构相连接；监控机构，其包括单细胞分离器和拉曼光谱仪；所述单细胞分离器设置于所述罐体的底部，并与所述罐体和拉曼光谱仪分别连接。2.如权利要求1所述的微生物发酵产物在线监测发酵罐，其中，所述搅拌机构包括转轴、搅拌轴和搅拌齿；所述转轴竖直设置于所述罐体的中部，且顶部与所述驱动电机的输出轴相连接；所述搅拌轴设置为多个，多个所述搅拌轴以与所述转轴垂直的方式交错设置在所述转轴上；所述搅拌齿的顶端与所述搅拌轴相连接，底端竖直向下延伸，并与位于所述搅拌齿下方的搅拌轴间具有间隔。3.如权利要求2所述的微生物发酵产物在线监测发酵罐，其中，每个所述搅拌轴上均匀布置不少于3根所述搅拌齿。4.如权利要求2所述的微生物发酵产物在线监测发酵罐，其中，位于所述转轴最下方的搅拌轴上的搅拌齿设置为具有弹性的柔性齿，且所述柔性齿的底端与所述罐体的底部相接触。5.如权利要求2所述的微生物发酵产物在线监测发酵罐，其中，所述单细胞分离器设置于所述转轴的底端；所述单细胞分离器包括壳体、取样针和取样板；所述壳体为中空的圆柱形设置，所述壳体的上表面顶端与所述转轴的底端固定连接，所述壳体的下表面与所述罐体的底面相抵顶；所述取样板设置在所述壳体的底部，所述取样板上设置有多个容置孔；所述壳体的内顶面上开设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利平，何蕴喆，王鸿鹏，张进华，钱钧弢，刘金，
申请(专利权)人：保定蕴生生物科技有限公司，迪必尔生物工程上海有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13