[發(fā)明專利]雙溫雙控組合發(fā)酵系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410551013.8
• 申請日: 2014-10-16
• 公開（公告）號: CN104293663A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設計）人: 廖祥儒;屈百達
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C12M1/38
• 分類號: C12M1/38;C12M1/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于生物工程的具有溫度控制功能的發(fā)酵罐組合系統(tǒng)。

背景技術

在生物工程，特別是發(fā)酵工程及其研究、試驗中，發(fā)酵罐是所需的主要設備，而發(fā)酵罐又經常需要對溫度進行控制。雖然在多數情況下，之類發(fā)酵罐的溫度可允許有一定范圍波動，但超過一定限度就會破壞正常發(fā)酵所需生化條件，導致發(fā)酵速度降低甚至發(fā)酵過程終止而工藝失敗。另外，有些發(fā)酵過程需要對溫度上、下限分別進行控制，或者對同一種物料同時施以不同溫度，這時，現行的發(fā)酵工藝或發(fā)酵罐系統(tǒng)就不再適用。特別是在一些實驗研究中，合適的發(fā)酵溫度不一定已知，這就需要進行實驗摸索，這就需要一種可以高效支持這類發(fā)酵溫度摸索的設備。這種設備應該使得發(fā)酵罐內溫度在較寬的范圍可調節(jié)，在高溫臨界點及時降溫，并能在多給定值下保持穩(wěn)定，這對于具有單向(溫度升高方向)性特點的溫度控制而言，是個難以通過的瓶頸。另外，固態(tài)基質上微生物的發(fā)酵涉及控溫、傳質、空氣等多個方面，由于基質的不可動性，在常規(guī)的發(fā)酵罐中，給實際操作帶來許多困難，尤其是難于實現連續(xù)發(fā)酵中產物的分離。為了解決這一問題，可以設計組合發(fā)酵系統(tǒng)，借助發(fā)酵體系中溶液的流動使固定生物體系中的溫度、傳質和通氣得到控制，并可連續(xù)補料、和實現產物的在線分離。這就需要研發(fā)一種多溫度多路控制的組合發(fā)酵系統(tǒng)。

發(fā)明內容

為解決發(fā)酵罐內溫度在較寬的范圍可調節(jié)，并能在多給定值下保持穩(wěn)定的需求，本發(fā)明提供一種雙溫雙控組合發(fā)酵系統(tǒng)。系統(tǒng)總體由高溫罐、低溫罐、進流管、回流管和循環(huán)泵組成。高溫罐與低溫罐通過進流管、回流管和循環(huán)泵連接貫通，構成液料循環(huán)均流、均溫系統(tǒng)。進流管在高溫罐的上部右側與低溫罐的上部左側連通兩罐；回流管和循環(huán)泵在高溫罐的下部左側與低溫罐的下部右側連通兩罐；回流管與循環(huán)泵貫通。高溫溫度顯示屏安裝于高溫罐的上部前側；高溫溫度設置鈕安裝于高溫罐的上部前側，高溫溫度顯示屏的下側。低溫溫度顯示屏安裝于低溫罐的上部前側；低溫溫度設置鈕安裝于低溫罐的上部前側，低溫溫度顯示屏的下側。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：

雙溫雙控組合發(fā)酵系統(tǒng)總體由高溫罐、低溫罐、進流管、回流管和循環(huán)泵組成。高溫罐與低溫罐通過進流管、回流管和循環(huán)泵連接貫通，構成液料循環(huán)均流、均溫系統(tǒng)。進流管在高溫罐的上部右側與低溫罐的上部左側連通兩罐；回流管和循環(huán)泵在高溫罐的下部左側與低溫罐的下部右側連通兩罐；回流管與循環(huán)泵貫通。高溫溫度顯示屏安裝于高溫罐的上部前側；高溫溫度設置鈕安裝于高溫罐的上部前側，高溫溫度顯示屏的下側。低溫溫度顯示屏安裝于低溫罐的上部前側；低溫溫度設置鈕安裝于低溫罐的上部前側，低溫溫度顯示屏的下側。

雙溫雙控組合發(fā)酵系統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)由高溫罐溫度比較環(huán)節(jié)、高溫罐溫度偏差放大環(huán)節(jié)AM1、高溫罐控制執(zhí)行環(huán)節(jié)EX1、高溫罐滯后環(huán)節(jié)LA1、低溫罐溫度比較環(huán)節(jié)、低溫罐溫度偏差放大環(huán)節(jié)AM2、循環(huán)泵執(zhí)行環(huán)節(jié)EX2和低溫罐滯后環(huán)節(jié)LA2構成。

高溫溫度給定信號t_r1與反饋的高溫罐溫度信號t_o1在高溫罐溫度比較環(huán)節(jié)比較，產生高溫溫度偏差信號Δt₁；高溫溫度偏差信號Δt₁經為高溫罐溫度偏差放大環(huán)節(jié)AM1放大，形成高溫溫度控制信號u_t1；高溫溫度控制信號u_t1經高溫罐控制執(zhí)行環(huán)節(jié)EX1放大、驅動、執(zhí)行，形成高溫罐溫度加熱信號t；由于高溫罐內的熱容效應和均溫作用所形成的高溫罐滯后環(huán)節(jié)LA1，在循環(huán)泵流量信號q均溫效應下，高溫罐溫度加熱信號t在該環(huán)節(jié)形成高溫罐溫度信號t_o1輸出。

低溫溫度給定信號t_r2與反饋的低溫罐溫度信號t_o2在低溫罐溫度比較環(huán)節(jié)比較，產生低溫溫度偏差信號Δt₂；低溫溫度偏差信號Δt₂經低溫罐溫度偏差放大環(huán)節(jié)AM2放大，形成低溫溫度控制信號u_t2；低溫溫度控制信號u_t2經循環(huán)泵執(zhí)行環(huán)節(jié)EX2放大、驅動、執(zhí)行，形成循環(huán)泵流量信號q；循環(huán)泵流量信號q在對高溫罐降溫、均溫的同時，對低溫罐升溫、均溫，即以循環(huán)泵流量信號q將高溫罐溫度信號t_o1送入低溫罐，由于低溫罐內的熱容效應和均溫作用所形成的低溫罐滯后環(huán)節(jié)LA2，循環(huán)泵流量信號q所承載的高溫罐溫度信號t_o1在低溫罐內形成低溫罐溫度信號t_o2輸出。