一種用于植物發根培養和微生物培養的發酵罐的制作方法

本實用新型涉及一種用于植物發根培養和微生物培養的發酵罐。

背景技術：

植物發根培養與微生物培養需要條件不同，需要提供低氧濃度、持續供氧、周期浸沒、剪切力較小的生長環境，傳統發酵設備難以同時滿足兩種要求。且現有的發酵罐無法實現植物細胞的光培養和暗培養，植物發根產物收貨無法實現固液分離，不便操作。

技術實現要素：

針對上述技術問題，本實用新型的目的在于提供一種既能滿足植物發根生長需要，又能提供微生物培養生長條件，能實現兩種發酵罐結構轉換的用于植物發根培養和微生物培養的發酵罐。

本實用新型的技術方案如下：

一種用于植物發根培養和微生物培養的發酵罐，包括罐體，罐體上端裝配有上蓋，在罐體內可拆卸式設置有攪拌裝置，攪拌裝置包括攪拌軸，攪拌軸的一端穿過上蓋處于罐體外部，另一端處于延伸到罐體底部且上下間隔設置有兩組攪拌槳，所述罐體的頂部設置有與罐體內連通的投料口、補料口、排氣口，投料口、補料口處于攪拌軸一側的上蓋上，排氣口處于攪拌軸另一側的上蓋上，補料口的口徑小于投料口的口徑，在罐體內底部處于攪拌軸的下方設置有空氣分布器，所述空氣分布器連通有布氣管道，該布氣管道的一端與空氣分布器的進入端連通，另一端延伸到罐體外部；

所述罐體內底部設置有對溫度探頭、溶解氧電極、pH電極，所述溫度探頭、溶解氧電極、pH電極與控制攪拌裝置工作狀態的控制器形成電信號連接；

所述攪拌槳包括與攪拌軸連接的連接桿，連接桿上固定連接有方形的槳葉。

進一步地，所述空氣分布器包括內部中空的圓錐形殼體，圓錐形殼體直徑小的一端設置有與布氣管道連通的連接管，圓錐形殼體直徑大的一端設置有對該端形成封蓋的分布板，在分布板上分布有若干個連通圓錐形殼體內部與罐體內部空間的分布孔；圓錐形殼體直徑大的一端靠近攪拌軸下端，分布板所在的平面與罐體的橫截面保持平行。

進一步地，所述分布板上分布孔的孔徑從分布板中心向分布板的外圍呈逐漸增大。

進一步地，所述罐體上部一側設有50mm×160mm的硼硅玻璃視窗。

進一步地，所述視窗相面對的罐體上開設有燈光照明入口，在燈光照明入口中裝配有發光體，以及與發光體電性連接的燈光亮度調節器，所述燈光亮度調節器與供電源連接。

進一步地，所述罐體內設置有篩桶，篩桶將上述攪拌槳包圍，所述篩桶的四壁與底部布滿直徑2毫米的篩孔。

進一步地，所述罐體的內壁設置有加熱夾套，加熱夾套內設置有可調節功率的電加熱器，所述電加熱器與上述控制器形成電信號連接。

采用了上述技術方案，本發酵罐罐體上有50mm×160mm的硼硅玻璃視窗，便于隨時觀察罐內的反應情況，在視窗相對的位置有燈光照明入口，通過燈光亮度調節器可調節發光體的功率，實現不同光亮的照度；另外，在罐體內有對罐體內進行實時監測的pH電極、溶解氧電極、溫度探頭；通過控制器能夠對pH電極形成在線控制，通過溫度探頭與電加熱器的配合，能夠實現罐體內反應溫度的恒定；使細胞培養過程實現自動調節，可以較長時間無人看管，極大降低了勞動強度，使培養過程達到一定程度的自動化。本發酵罐反應效果好，生化反應體系穩定，且成本低投資小，適合做生物反應器。以此為基礎可以開發更大規模的培養裝置，從而實現實驗室規模到工廠化大生產的過渡。使稀有或產量極低又價值較高的植物次生代謝產物的大規模生產取得更好的效果。本發酵罐既能滿足植物發根生長需要，又能提供微生物培養生長條件，兩種發酵罐結構能方便的實現轉換，適合植物發根的培養，對其實現產業化有積極意義。

附圖說明

圖1為本實用新型的簡易結構示意圖；

圖2為本實用新型中控制系統的原理框圖；

附圖中，1為罐體，2為上蓋，3為攪拌軸，4為電機，5為連接桿，6為槳葉，7為承載座，8為轉軸，9為氣缸，10為小傘齒輪，11為大傘齒輪，12為導向筒，13為軸承，14為擋塊，15為鎖緊螺母，16為支承架，17為Z型杠桿，18為拉簧，19為觸頭，20為卡槽，21為卡套，22為投料口，23為補料口，24為排氣口，25為空氣分布器，26為布氣管道，27為連接管，28為分布板，29為電加熱器，30為溫度探頭，31為溶解氧電極，32為pH電極，33為控制器，34為視窗，35為燈光照明入口，36為發光體，37為燈光亮度調節器，38為篩桶。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面對本實用新型實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于所描述的本實用新型的實施例，本領域普通技術人員在無需創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

參見圖1、2，一種用于植物發根培養和微生物培養的發酵罐，包括罐體1，罐體上端裝配有上蓋2，上蓋通過法蘭方式或螺紋方式等常用等連接方式裝配在罐體上；在罐體內可拆卸式設置有攪拌裝置，攪拌裝置包括攪拌軸3，攪拌軸的一端穿過上蓋處于罐體外部與電機4形成傳動連接，另一端處于延伸到罐體底部且上下間隔設置有兩組攪拌槳，攪拌槳包括與攪拌軸連接的連接桿5，連接桿與攪拌軸呈垂直布置，連接桿上固定連接有方形的槳葉6，以為在植物發根培養時提供一個剪切力較小的生長環境。具體實施中，上蓋上表面設置有一承載座7，該承載座插入固定在上蓋上的轉軸8裝配在上蓋上，承載座可以圍繞轉軸轉動；電機4固定裝配在承載座上，在上蓋上表面還設置有驅動承載座圍繞轉軸轉動的氣缸9，在電機的輸出軸設置小傘齒輪10，在攪拌軸上設置有與小傘齒輪配合的大傘齒輪11，當氣缸伸出時，可以推動承載座轉動，使電機輸出軸上的小傘齒輪與攪拌軸上的大傘齒輪脫離配合傳動，當氣缸收縮時，能夠通過承載座的轉動，帶動電機輸出軸上的小傘齒輪與攪拌軸上的大傘齒輪相嚙合形成傳動，從而電機能夠帶動攪拌軸轉動。在上蓋上表面中部設置有支承導向筒12，攪拌軸穿插于導向筒中，導向筒內壁與攪拌軸之間設置有軸承13，在攪拌軸上固定設置有將攪拌軸擋位在上蓋上的擋塊14，這樣攪拌軸懸掛式裝配在上蓋上，并可以從攪拌軸上端向上將攪拌軸從罐體內提出。

攪拌軸下端的一組攪拌槳通過上下兩個鎖緊螺母15鎖定在攪拌軸上，便于裝拆；而上面一組的攪拌槳通過彈性卡合機構裝配于攪拌軸上，連接桿的一端設置有卡套21，卡套套在攪拌軸上能夠沿著攪拌軸滑動，其中，卡合機構包括固定布置在卡套上的支承架16，中部轉動連接在支承架上的Z型杠桿17，Z型杠桿的一端卡在攪拌軸上的卡槽20中，另一端與固定設置在上蓋下表面的觸頭19形成配合；在Z型杠桿與支承架上設置有將Z型杠桿朝向攪拌軸拉扯的拉簧18；這樣在拆卸攪拌軸過程中，攪拌軸的上升過程中，觸頭19與Z型杠桿抵觸，這樣Z型杠桿的一端便會從卡槽中脫離，這樣上面一組的攪拌槳便會往下滑落到下面一組攪拌槳的位置，便于拆卸。

在罐體的頂部設置有與罐體內連通的投料口22、補料口23、排氣口24，投料口、補料口處于攪拌軸一側的上蓋上，排氣口處于攪拌軸另一側的上蓋上，補料口的口徑小于投料口的口徑，在罐體內底部處于攪拌軸的下方設置有空氣分布器25，空氣分布器連通有布氣管道26，該布氣管道的一端與空氣分布器的進入端連通，另一端延伸到罐體外部；空氣分布器包括內部中空的圓錐形殼體，圓錐形殼體直徑小的一端設置有與布氣管道連通的連接管27，圓錐形殼體直徑大的一端設置有對該端形成封蓋的分布板28，在分布板上分布有若干個連通圓錐形殼體內部與罐體內部空間的分布孔；圓錐形殼體直徑大的一端靠近攪拌軸下端，分布板所在的平面與罐體的橫截面保持平行。布氣管道連通有空氣壓縮機，通過空氣壓縮機向罐體內注入空氣；為了便于空氣均勻分布到罐體中，分布板上分布孔的孔徑從分布板中心向分布板的外圍呈逐漸增大。

罐體內底部設置有對溫度探頭30、溶解氧電極31、pH電極32，溫度探頭、溶解氧電極、pH電極與控制攪拌裝置中電機工作狀態的PLC控制器33形成電信號連接；在罐體上部一側設有50mm×160mm的硼硅玻璃視窗34。視窗相面對的罐體上設置有燈光照明入口35，在燈光照明入口中裝配有發光體36，以及與發光體電性連接的燈光亮度調節器37，燈光亮度調節器與供電源連接，以可實現植物細胞的光培養和暗培養。

另外，在罐體內設置有能夠對植物發根產物收獲實現固液分離的篩桶38，篩桶將上述攪拌槳包圍，篩桶的四壁與底部布滿直徑2毫米的篩孔。篩桶的上端口設置向外翻折的擋位折邊，在罐體內壁設置有對擋位折邊形成支承的擋位環，擋位折邊卡在擋位環上，這樣使篩桶呈懸空狀處于罐體內，使篩桶充分發揮作用，也便于對篩桶的裝拆更換。罐體的內壁設置有加熱夾套，加熱夾套內設置有可調節功率的電加熱器29，電加熱器與上述控制器形成電信號連接。通過控制器不僅能夠對攪拌裝置進行調速，還可以接收溫度探頭的溫度來調整電加熱器的工作狀態，以保證罐體內的溫度恒定性；以及通過燈光亮度調節器來調整發光體的光照度，這樣控制器需要與燈光亮度調節器進行電信號連接；其中，發光體可以采用LED發光源或普通日光燈，燈光亮度調節器可以采用電阻式等等調節器來實現，這些屬于常用技術，在此就不多贅述。控制器還可以與空氣壓縮機進行控制，以調整空氣壓縮機向罐體內通入的氣體量。

本實用新型能夠實現溫度調控、攪拌轉數、通氣量在線調節、燈光照度調節等。本實用新型在發酵罐體增加篩桶結構、設置低氧濃度、培養液周期浸沒、增加照明裝置滿足植物發根生長條件，培養效果較氣升式發酵罐大大提高；在微生物培養時拆除發酵罐體篩桶結構、安裝攪拌槳、設置較高溶解氧濃度，與傳統機械攪式發酵罐生產能力相當，大大降低實驗設備投入，提高設備利用率。