[發明專利]一種具備快速檢測的發酵罐

在審

• 申請號: 201610070314.8
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105695317A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 蔡權
• 申請（專利權）人: 蔡權
• 主分類號: C12M1/34
• 分類號: C12M1/34;G01N27/22
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 李浩

技術領域

本發明涉及發酵領域，具體涉及一種具備快速檢測的發酵罐。

背景技術

發酵罐是指用來進行微生物發酵的裝置，一般為不銹鋼板制作而成特定容積的圓筒狀。 發酵罐廣泛用于乳制品、飲料、生物工程、制藥等領域。罐體設有夾層，可加熱、保溫、冷 卻等。

由于發酵過程要求無菌、無污染，而且對發酵環境的濕度要求較高。

發明內容

本發明的目的在于避免現有技術中的上述不足之處而提供一種具備快速檢測的發酵罐。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

本發明提供了一種具備快速檢測的發酵罐，其特征在于：所述發酵罐罐體(1)的內部安 裝有ZnO基濕敏傳感器模塊(2)，其可以快速檢測罐體內的濕度，對發酵罐的正常工作提供 保障。

所述ZnO基濕敏傳感器模塊(2)主要由濕敏敏感元件和數據讀取元件組成，所述濕敏 敏感元件為叉指電極型，包括硅片襯底(10)、Si‐NPA(20)、氧化鋅納米線(30)和石墨烯 層(40)；所述發酵罐罐體(1)上還設置有微處理器、LED顯示燈條和無線通信模塊；所述 微處理器的輸入端與所述ZnO濕敏傳感器模塊(2)的輸出端連接，所述ZnO濕敏傳感器模 塊(2)檢測值達到預設值，所述微處理器控制LED顯示燈條發出閃光，所述LED顯示燈條連 接有一個蜂鳴器，LED顯示燈條閃爍的同時觸動蜂鳴器發出警報；所述無線通信模塊為CC2420 無線通信模塊，所述ZnO濕敏傳感器模塊(2)可通過所述CC2420無線通信模塊發送檢測數 據至數據基站，移動用戶終端可通過互聯網查看檢測結果或將檢測數據上傳至云存儲中心， 形成檢測和監測網絡；所述發酵罐罐體(1)的輸出電線側壁上設置有一個用于脫濕的聚乙烯 醇‐乙二胺四甲叉磷酸‐聚砜基膜中空纖維復合膜組件，該膜組件將聚乙烯醇‐乙二胺四甲叉磷 酸‐聚砜基膜中空纖維復合膜固定在玻璃電極上，玻璃電極與濕敏傳感器連接；所述氧化鋅納 米線(30)長度約30μm。

優選地，所述濕敏敏感元件的制備方法如下：

步驟一，制備Si-NPA襯底：對3cm×3cm的硅片襯底(10)進行包括清洗去污、水熱 法腐蝕制備Si-NPA襯底；①取3cm×3cm的硅片，將硅片置于硫酸和雙氧水體積比4：1 的混合溶液中，超聲處理20min，取出用去離子水清洗，以去除硅片表面的有機雜質；將硅 片放置于體積比為H₂O：H₂O₂：NH₄OH＝5：2：1的混合溶液中，超聲清洗20min，隨后取 出用去離子水清洗，以去除硅片表面的有機物和金屬絡合物；②利用水熱法腐蝕制備Si-NPA： 稱取1.0g的Fe(NO₃)·9H₂O倒入聚四氟乙烯中，隨后向其中加入20ml去離子水和30ml40％ 的HF溶液；將上步清洗的硅片放入溶液中，加蓋放入水熱釜中，隨后將水熱釜放入干燥箱 中，180℃恒溫保持30min，自然冷卻后，取出硅片清洗即得Si-NPA襯底；

步驟二，生長氧化鋅納米線：采用磁控濺射結合熱氧化法制備氧化鋅納米線；將硅納米 孔柱襯底放入磁控濺射儀中，在濺射電壓220V、濺射電流0.8A條件下，磁控濺射Zn膜， 厚度為50nm，隨后將其放入箱式爐中，在400℃下熱氧化法處理4h，得到直徑約30nm的 氧化鋅納米線；

步驟三，生長石墨烯層：采用化學氣相沉積法制備石墨烯；首先在上步得到的襯底上磁 控濺射一層金屬Ni膜，厚度約為5nm；其次，將該襯底放入管式爐中，升溫至900℃，按 一定速率通入氫氣作為保護還原氣體，穩定30min，然后，按照一定比例同時通入甲烷2h， 停止通入甲烷后開始自然降溫；在Ni催化劑作用下，甲烷分子在高溫下會裂解成碳原子和氫 原子，在降溫過程并且在氫氣的保護下，碳原子會沉積形成一層石墨烯薄膜；

步驟四，蒸鍍叉指電極：得到生長有氧化鋅納米線和石墨烯的硅納米孔柱襯底后，在襯 底表面覆蓋叉指電極掩模版，利用磁控濺射法在其表面蒸鍍一層500nm厚的Au薄膜作為電 極；

步驟五，組裝敏感元件與讀取數據元件：讀取數據元件的正負極導線連接到叉指電極上， 兩部分組成氧化鋅基濕敏傳感器器件；

所述的聚乙烯醇-乙二胺四甲叉磷酸-聚砜基膜中空纖維復合膜組件的制備方法如下：