一种食药用菌液体培养发酵系统的自动监测控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种食药用菌液体培养发酵系统的自动监测控制系统，包括发酵罐，所述发酵罐内设有发泡‑‑消泡联合装置，所述发泡‑‑消泡联合装置包括外管体及内管体，所述外管体和所述内管体之间的空腔内设有多个隔断体，所述隔断体把所述外管体和所述内管体之间的空腔分割为多个相互独立的腔室，所述外管体上间隔性设有多个外微孔区，所述内管体上间隔性设有多个内微孔区；所述内管体一端通过开关体连接有多孔结构的上管体；该装置能提高发酵液中溶氧分布的均匀性，及时消除发酵液上方泡沫，提高注入酸液或碱液在发酵液内的均匀性，更加精准、均匀的调节发酵液内的pH，对发酵液上方的尾气进行抽取，配合尾气监控模块对尾气中的二氧化碳进行分析。

【技术实现步骤摘要】
一种食药用菌液体培养发酵系统的自动监测控制系统
本专利技术涉及食药用菌菌种培养装备及控制系统
，具体是一种食药用菌液体培养发酵系统的自动监测控制系统及使用方法。
技术介绍
采用工业发酵技术能在短时间内大量快速生产食药用菌菌种和其他代谢产物，解决了传统工艺周期长、成本高的难题，为食药用菌、食品加工、生物制剂生产带来了巨大的效益。以食药用菌为例，液体菌种结合工业发酵技术的推广和应用，大大的降低了生产成本，缩短了生产时间，为菌种和菌包的工业化生产提供了重要支撑。但制约该领域发展的瓶颈是所培养的菌种在培养过程中，菌种培养状态和结果可控可测性差，严重影响行业的发展。具体存在的问题涉及多个方面，一方面在控制发酵罐内溶解氧时，通过空气分布器向发酵罐内注入空气的过程中，由于空气分布器所处的位置及发酵罐内培养液粘度的影响，导致注入的氧气分布不均，不利于菌种生长；其次现有的发酵罐多采用机械消泡、化学试剂消泡或两者联合消泡，专用机械消泡机构增加发酵罐内的复杂性及制作成本，化学试剂消泡容易影响产品的质量；再次，在调节发酵罐内的pH时，通过蠕动泵添加pH试剂时同样存在pH试剂分布不均的问题，解决pH试剂和氧气分布不均的问题需要长时间使用搅拌装置进行搅拌，操作繁琐，增加成本且影响生产效率。因此需要一种高效自动化的发酵控制装置，以解决传统发酵罐内注入氧气、pH试剂分布不均，消泡机械复杂，化学消泡试剂影响产品质量的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种食药用菌液体培养发酵系统的自动监测控制系统及使用方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种食药用菌液体培养发酵系统的自动监测控制系统，包括发酵罐，所述培养发酵罐连接有智能温控模块，pH监控模块，溶解氧监控模块，尾气监控模块及所述系统控制模块；所述智能温控模块、pH监控模块、溶解氧监控模块、尾气监控模块分别与所述系统控制模块通讯连接；优选的，所述智能温控模块包括温度测量装置，所述温度测量装置实时测量所述发酵罐内的温度并传输至所述系统控制模块内的PID温控算法模块，所述系统控制模块分析所述PID温控算法模块接收的温度数值超出预设温度范围，所述系统控制模块启动所述智能温控模块线性调节所述发酵罐内的温度至预设温度范围内；所述pH监控模块实时监测所述发酵罐内的pH并传输至所述系统控制模块内，当pH超出预设范围，所述系统控制模块启动所述pH调节模块调节所述发酵罐内的pH至预设范围内；所述溶解氧监控模块包括溶解氧测量模块、增氧模块及压力监测模块；所述溶解氧测量模块实时测量所述发酵罐内溶解氧值并传输至所述系统控制模块，当所述发酵罐内的溶解氧数值低于预设范围时，所述系统控制模块启动所述增氧模块，向所述发酵罐内通入消毒过滤后的空气，同时所述压力监测模块实时测量所述发酵罐内的压力并传输给所述系统控制模块，当所述发酵罐内的压力大设定值时，所述系统控制模块报警并打开放气阀；所述尾气监控模块收集发酵罐内的尾气并分析尾气中二氧化碳的含量，再把二氧化碳含量值传输给所述所述系统控制模块；优选的，所述发酵罐内设有发泡--消泡联合装置，所述发泡--消泡联合装置包括外管体，所述外管体内嵌套有内管体，所述外管体和所述内管体之间的空腔内设有多个隔断体，所述隔断体把所述外管体和所述内管体之间的空腔分割为多个相互独立的腔室，所述外管体上间隔性设有多个外微孔区，所述内管体上间隔性设有多个内微孔区；所述内管体一端通过开关体连接有多孔结构的上管体；转动外管体和/或内管体，内管体下部的内微孔区通过腔室与外管体下部的外微孔区相连通，内管体上部的内微孔区与外管体上部的外微孔区不连通；再次转动外管体和/或内管体，内管体上部的内微孔区通过腔室与外管体上部的外微孔区相连通，内管体下部的内微孔区与外管体下部的外微孔区不连通；再次转动外管体和/或内管体，内管体上部、下部的内微孔区均不与外管体上部、下部的外微孔区相连通，开关体打开，内管体与上管体相连通。优选的，所述内管体通过第一支管与气泵相连接，气泵通过第一支管向所述内管体内鼓入脉动消毒净化空气；所述内管体通过第二支管与所述pH调节模块的蠕动泵相连接。优选的，所述内管体通过第三支管和气泵与所述尾气监控模块相连接。优选的，所述发酵罐内上方设有消泡电极，所述消泡电极的最下方所在的高度不大于所述上管体最上方所在的高度。优选的，所述发泡--消泡联合装置数量不少于两个且在所述发酵罐内成环型矩阵排列。优选的，所述外管体和所述内管体的内壁和外壁上均设置有可自由振动的簧片，所述簧片上设有多个微孔。优选的，所述外管体与所述发酵罐的本体活动连接，转动所述外管体调整其上方所述外微孔区在所述发酵罐内的位置。优选的，所述外管体下方的外微孔区上微孔的密度大于上方的外微孔区上微孔的密度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术通过设置发泡--消泡联合装置、外管体、内管体、隔断体、腔室、外微孔区、内微孔区等结构，通过外管体和内管体的相对转动，实现了发泡--消泡联合装置的下部外微孔区连通下部内微孔区及上部外微孔区不连通上部内微孔区的结构，此时可通过外管体、内管体、外微孔区、内微孔区向发酵液的下部注入空气，提高下部溶氧量；同时实现了发泡--消泡联合装置的上部外微孔区连通上部内微孔区及下部外微孔区不连通下部内微孔区结构，此时可通过外管体、内管体、外微孔区、内微孔区向发酵液的上部注入空气，提高上部溶氧量；两者结合，分段向发酵液内注入空气可提高在向发酵液内注入空气气泡时气泡分布的均匀性，进而保证发酵液内溶氧量的均匀性，提高产品质量。2.本专利技术通过设置发泡--消泡联合装置、外管体、内管体、隔断体、腔室、外微孔区、内微孔区、开关体、上管体等结构，通过外管体和内管体的相对转动，实现了发泡--消泡联合装置的上、下部外微孔区均不连通上、下部内微孔区结构，此时可通过与内管体、上管体往发酵液上方鼓入高压的空气，使发酵液上方的泡沫分散、破裂，达到消泡的效果，简化发酵罐内复杂的消泡机构，避免或减少化学消泡试剂使用量，提高产品质量。3.设置发泡--消泡联合装置、外管体、内管体、隔断体、腔室、外微孔区、内微孔区等结构，通过外管体和内管体的相对转动，实现了发泡--消泡联合装置的下部外微孔区连通下部内微孔区及上部外微孔区不连通上部内微孔区的结构，以及上部外微孔区连通上部内微孔区及下部外微孔区不连通下部内微孔区结构，此时通过蠕动泵把酸液或碱液与高压气体混合，通过外微孔区、内微孔区、外管体、内管体，把酸液或碱液均匀的喷射到上部、下部的发酵液内，提高酸液或碱液在发酵液中分布的均匀性，提高调节pH的精准性。4.设置发泡--消泡联合装置、外管体、内管体、隔断体、腔室、外微孔区、内微孔区等结构，通过外管体和内管体的相对转动，实现了发泡--消泡联合装置的上、下部外微孔区均不连通上、下部内微孔区结构，此时可通过与内管体、上管体往外抽取发酵液上方的尾气进行检测，分析为其中二氧化碳的含量，为掌握发酵液中菌种的发酵情况提供指导。5.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种食药用菌液体培养发酵系统的自动监测控制系统，包括发酵罐（1），其特征在于，所述培养发酵罐（1）连接有智能温控模块（2），pH监控模块（3），溶解氧监控模块（4），尾气监控模块（5）及所述系统控制模块（6）；所述智能温控模块（2）、pH监控模块（3）、溶解氧监控模块（4）、尾气监控模块（5）分别与所述系统控制模块（6）通讯连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种食药用菌液体培养发酵系统的自动监测控制系统，包括发酵罐（1），其特征在于，所述培养发酵罐（1）连接有智能温控模块（2），pH监控模块（3），溶解氧监控模块（4），尾气监控模块（5）及所述系统控制模块（6）；所述智能温控模块（2）、pH监控模块（3）、溶解氧监控模块（4）、尾气监控模块（5）分别与所述系统控制模块（6）通讯连接。


2.根据权利要求1所述的一种食药用菌液体培养发酵系统的自动监测控制系统，其特征在于：所述智能温控模块（2）包括温度测量装置，所述温度测量装置实时测量所述发酵罐（1）内的温度并传输至所述系统控制模块（6）内的PID温控算法模块，所述系统控制模块（6）分析所述PID温控算法模块接收的温度数值超出预设温度范围，所述系统控制模块（6）启动所述智能温控模块（2）线性调节所述发酵罐（1）内的温度至预设温度范围内；所述pH监控模块（3）实时监测所述发酵罐（1）内的pH并传输至所述系统控制模块（6）内，当pH超出预设范围，所述系统控制模块（6）启动所述pH调节模块调节所述发酵罐（1）内的pH至预设范围内；所述溶解氧监控模块（4）包括溶解氧测量模块、增氧模块及压力监测模块；所述溶解氧测量模块实时测量所述发酵罐（1）内溶解氧值并传输至所述系统控制模块（6），当所述发酵罐（1）内的溶解氧数值低于预设范围时，所述系统控制模块（6）启动所述增氧模块，向所述发酵罐（1）内通入消毒过滤后的空气，同时所述压力监测模块实时测量所述发酵罐（1）内的压力并传输给所述系统控制模块（6），当所述发酵罐（1）内的压力大设定值时，所述系统控制模块（6）报警并打开放气阀；所述尾气监控模块（5）收集发酵罐内的尾气并分析尾气中二氧化碳的含量，再把二氧化碳含量值传输给所述所述系统控制模块（6）。


3.根据权利要求1所述的一种食药用菌液体培养发酵系统的自动监测控制系统，其特征在于：所述发酵罐（1）内设有发泡--消泡联合装置（7），所述发泡--消泡联合装置（7）包括外管体（701），所述外管体（701）内嵌套有内管体（702），所述外管体（701）和所述内管体（702）之间的空腔内设有多个隔断体（703），所述隔断体（703）把所述外管体（701）和所述内管体（702）之间的空腔分割为多个相互独立的腔室（704），所述外管体（701）上间隔性设有多个外微孔区（705），所述内管体（702）上间隔性设有多个内微孔区（706）；所述内管体（702）一端通过开关体（707）连接有多孔结构的上管体（708）；
转动外管体（701）和/或内管体（702），内管体（7...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永昶，刘敏，姜岳昌，刘占春，
申请(专利权)人：刘永昶，
类型：发明
国别省市：辽宁;21