細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)，涉及培養(yǎng)細(xì)菌的技術(shù)，尤其涉及細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)及方法。其包括用于培養(yǎng)細(xì)菌的發(fā)酵罐，還包括供給單元、檢測單元、過濾單元和控制裝置，供給單元與發(fā)酵罐連接；過濾單元與發(fā)酵罐連接；控制裝置與檢測單元連接，檢測單元檢測發(fā)酵罐內(nèi)的OD值和溶氧值并當(dāng)OD值和溶氧值均在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時發(fā)送信息至控制裝置；控制裝置接收信息，并控制供給單元和過濾單元。本發(fā)明還提供一種灌流培養(yǎng)細(xì)菌的方法。通過輸入培養(yǎng)基和排出過濾后的廢液，使得細(xì)菌在培養(yǎng)基罐中的培養(yǎng)基消耗完之前長期處于對數(shù)生長期末期。如此，提高了單次發(fā)酵產(chǎn)出的菌數(shù)和質(zhì)量；避免了多次發(fā)酵產(chǎn)生的人力、物力和財力的浪費(fèi)；大大提高了單位體積發(fā)酵菌液的菌數(shù)。
【專利說明】細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種培養(yǎng)細(xì)菌的技術(shù)，尤其涉及一種細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)酵為復(fù)雜的有機(jī)化合物在微生物的作用下分解成比較簡單的物質(zhì)。在工業(yè)生產(chǎn)中，利用微生物進(jìn)行工業(yè)化的生產(chǎn)通常采用工程技術(shù)手段，利用微生物和有活性的離體酶的某些功能加工或制作產(chǎn)品。例如，微生物菌體發(fā)酵、微生物酶發(fā)酵、微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵、微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵及生物工程細(xì)胞的發(fā)酵。通過以上五種發(fā)酵方式可以得到菌體本身、微生物酶制劑、微生物代謝產(chǎn)物、利用微生物的酶轉(zhuǎn)化的化合物和利用生物工程技術(shù)所獲得的細(xì)胞等。
[0003]目前通常采用分批發(fā)酵的方法獲取對人類有用的物質(zhì)，此種方法除去發(fā)酵過程，還需反復(fù)進(jìn)行放料、洗罐、加料及滅菌等不產(chǎn)生任何對人類有用物質(zhì)的動作。存在生產(chǎn)時間短及人力、物力、動力消耗較大等缺點(diǎn)。
[0004]因此，亟需一種能連續(xù)培養(yǎng)細(xì)菌的系統(tǒng)，從而不再需要反復(fù)進(jìn)行放料、洗罐、加料及滅菌等不產(chǎn)生任何對人類有用物質(zhì)的動作，杜絕上述問題的出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個目的在于提出一種細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)，通過將培養(yǎng)基罐內(nèi)的培養(yǎng)基輸入發(fā)酵罐，使得發(fā)酵罐內(nèi)的細(xì)菌保持在對數(shù)生長期末的狀態(tài)，細(xì)菌可以以最快的速度連續(xù)不斷的生產(chǎn)出來，提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。
`[0006]本發(fā)明的另一個目的在于提供了一種細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)，通過設(shè)置具有廢液出口的過濾單元，其兩端分別連接發(fā)酵罐，通過蠕動泵提供動力過濾發(fā)酵菌液，并將過濾后的廢液排出的同時將過濾后的發(fā)酵菌液輸入發(fā)酵罐。如此,對發(fā)酵罐內(nèi)細(xì)菌起到了富集作用，提高了單次發(fā)酵的活菌數(shù)，大大減輕了后期對細(xì)菌濃縮的工作量，并避免了分批發(fā)酵帶來的人力、物力和財力的浪費(fèi)。
[0007]本發(fā)明的另一個目的在于提供一種灌流培養(yǎng)細(xì)菌的方法，通過檢測發(fā)酵罐內(nèi)細(xì)菌是否進(jìn)入對數(shù)增長期末，若進(jìn)入對數(shù)增長期，則向發(fā)酵罐輸入培養(yǎng)基的同時排出廢液，使得細(xì)菌在較長時間段處于高速成長狀態(tài)，提高了單次發(fā)酵的產(chǎn)量并提高了生產(chǎn)效率。
[0008]為達(dá)此目的，一方面，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0009]一種細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)，包括用于培養(yǎng)細(xì)菌的發(fā)酵罐，還包括供給單元、檢測單元、過濾單元和控制裝置，
[0010]所述供給單元與所述發(fā)酵罐連接以便為所述發(fā)酵罐提供培養(yǎng)基；
[0011]過濾單元與所述發(fā)酵罐連接以過濾發(fā)酵菌液并將廢液排出；
[0012]所述控制裝置與所述檢測單元連接，所述檢測單元用于檢測發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵菌液的OD值和溶氧值并在OD值和溶氧值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時發(fā)送信息至所述控制裝置；[0013]所述控制裝置用于接收所述信息，并控制供給單元向所述發(fā)酵罐輸入培養(yǎng)基的同時控制過濾單元排出廢液，以使得所述發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵菌液處于動態(tài)平衡狀態(tài)。
[0014]優(yōu)選的，所述供給單元與所述發(fā)酵罐之間設(shè)有三通裝置，所述三通裝置包括T形通和閥門，所述T形通分別與輸入支管、供給單元和發(fā)酵罐連通，所述T形通的三個出口端分別與第一閥門、第二閥門和第三閥門連接。
[0015]優(yōu)選的，所述控制裝置連接有驅(qū)動單元，所述驅(qū)動單元包括設(shè)置于所述培養(yǎng)系統(tǒng)各連接管路上的蠕動泵，通過所述蠕動泵控制連接管路內(nèi)介質(zhì)的流速。
[0016]優(yōu)選的，所述T形通與所述發(fā)酵罐之間設(shè)置第一蠕動泵，控制向所述發(fā)酵罐輸入培養(yǎng)基的速度。
[0017]優(yōu)選的，所述過濾單元的進(jìn)口端通過第三蠕動泵和第五閥門連接至所述發(fā)酵罐的底部，所述過濾單元的出口端通過第二蠕動泵和第四閥門連接至所述發(fā)酵罐的頂部。
[0018]另一方面，本發(fā)明采用以下方案:
[0019]一種使用上述細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)進(jìn)行灌流培養(yǎng)細(xì)菌的方法，在進(jìn)行細(xì)菌發(fā)酵時，檢測單元實(shí)時檢測發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵菌液的OD值和溶氧值，判斷OD值和溶氧值是否均在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，
[0020]是，則供給單元向發(fā)酵罐內(nèi)輸入新的培養(yǎng)基，并通過過濾單元將發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵菌液過濾，將廢液排出，過濾后的發(fā)酵菌液流回發(fā)酵罐內(nèi)，以使得OD值和溶氧值維持在所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；
[0021]否則繼續(xù)進(jìn)行OD值和溶氧值的實(shí)時檢測。
`[0022]優(yōu)選的，所述方法具體包括以下幾個步驟:
[0023]A.同時開啟第一閥門、第二閥門和第三閥門，第四閥門和第五閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，通過輸入支管向供給單元和發(fā)酵罐注入細(xì)菌用培養(yǎng)基，進(jìn)行高溫滅菌后關(guān)閉第一閥門、第二閥門和第三閥門，并將培養(yǎng)基降溫至[37°C，37.5°C ]的溫度區(qū)間內(nèi)；
[0024]B.關(guān)閉第二閥門，將種子液與發(fā)酵用營養(yǎng)液通過輸入支管導(dǎo)入所述發(fā)酵罐后關(guān)閉
第一閥門和第三閥門；
[0025]C.發(fā)酵開始后，檢測裝置實(shí)時檢測發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵菌液的OD值和溶氧值；
[0026]D.判斷OD值和溶氧值是否均在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，是，則執(zhí)行步驟E，否則返回步驟C ；
[0027]E.開啟第二閥門、第三閥門、第四閥門和第五閥門，所述控制裝置控制供給單元向所述發(fā)酵罐輸入無菌新鮮培養(yǎng)基，同時控制過濾單元將發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵菌液過濾，將廢液排出，過濾后的發(fā)酵菌液流回發(fā)酵罐內(nèi)。
[0028]優(yōu)選的，步驟D中所述的預(yù)設(shè)范圍為細(xì)菌處于對數(shù)生長期的末期時對應(yīng)的OD值和溶氧值的范圍。
[0029]優(yōu)選的，步驟E中，所述控制裝置根據(jù)檢測的OD值和溶氧值控制調(diào)整第一蠕動泵、第二蠕動泵和第三蠕動泵的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)整相應(yīng)管路內(nèi)介質(zhì)流速，以使得OD值和溶氧值維持在所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
[0030]優(yōu)選的，步驟A中所述高溫滅菌的溫度范圍為116°C -121 °C,滅菌時間為30_40mino
[0031]本發(fā)明所提供的一種細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)，在細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)生長期末之后，連續(xù)的從培養(yǎng)基罐提取培養(yǎng)基并補(bǔ)充到發(fā)酵罐中，使得細(xì)菌始終處在良好的生長環(huán)境，始終處于對數(shù)生長期末，進(jìn)而使得細(xì)菌處于高速生長狀態(tài)，提高了生產(chǎn)效率和菌體的質(zhì)量；在向發(fā)酵罐輸入培養(yǎng)基的同時經(jīng)過濾單元排出廢液，使得發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵菌液始終處于一個動態(tài)平衡狀態(tài)，在提高了單次發(fā)酵的活菌數(shù)的同時也提高了發(fā)酵菌液單位體積內(nèi)的菌數(shù)，大大減輕了后期對細(xì)菌濃縮的工作量，并避免了分批發(fā)酵帶來的人力、物力和財力的浪費(fèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】一提供的細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)的模塊示意圖；
[0033]圖2是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】一提供的細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)的組裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】一提供的用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)細(xì)菌的方法的流程圖。
[0035]圖中，10、細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)；11、第一閥門；12、第二閥門；13、第三閥門；14、第四閥門；15、第五閥門；16、T形通；17、輸入支管；21、第一蠕動泵；22、第二蠕動泵；23、第三蠕動泵；31、中空纖維超濾器；100、檢測單元；110、OD檢測單元；120、溶氧值檢測單元；200、發(fā)酵罐；210、攪拌器；220、發(fā)酵罐夾層；300、培養(yǎng)基罐；310、培養(yǎng)基罐夾層；400、控制裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0036]應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0037]下面結(jié)合附圖并通 過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0038]實(shí)施方式一
[0039]如圖1，圖1是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】一提供的細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)的模塊示意圖。細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)10包括用于培養(yǎng)細(xì)菌的發(fā)酵罐200，還包括檢測單元100、供給單元、控制裝置400、閥門、蠕動泵及過濾單元。檢測單元100檢測發(fā)酵罐200內(nèi)的溶氧值和從發(fā)酵罐中提取出的發(fā)酵菌液的OD值，當(dāng)溶氧值和OD值達(dá)到細(xì)菌在對數(shù)生長期末對應(yīng)的范圍時發(fā)送信息至控制裝置400 ;閥門和蠕動泵設(shè)置在連通發(fā)酵罐200、供給單元及過濾單元之間的管道上，控制裝置400連接蠕動泵，并通過控制閥門和蠕動泵，使得與發(fā)酵罐200連通的供給單元為發(fā)酵罐200提供培養(yǎng)基；與此同時,過濾單元過濾發(fā)酵罐200內(nèi)的發(fā)酵菌液，并將廢液排出，將過濾后的發(fā)酵菌液重新輸入發(fā)酵罐200內(nèi)。
[0040]在本實(shí)施例中，供給單元為培養(yǎng)基罐300，過濾單元為中空纖維超濾器31。
[0041]再結(jié)合圖2，圖2是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】一提供的細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)的組裝結(jié)構(gòu)示意圖。發(fā)酵罐200為細(xì)菌生長的場所，進(jìn)行發(fā)酵前，先向發(fā)酵罐200和培養(yǎng)基罐300中加入足量的培養(yǎng)基，然后對發(fā)酵罐200和培養(yǎng)基罐300進(jìn)行高溫滅菌，最后將種子液與營養(yǎng)液輸入發(fā)酵罐200后開始發(fā)酵。發(fā)酵罐200內(nèi)還設(shè)置有一個攪拌器210，通過緩慢勻速的攪拌使得營養(yǎng)液均勻的分布。發(fā)酵罐200上設(shè)置有發(fā)酵罐夾層220，培養(yǎng)基罐300上設(shè)置有培養(yǎng)基罐夾層310，可在夾層中通冷卻水，對發(fā)酵罐200和培養(yǎng)基罐300進(jìn)行冷卻。
[0042]檢測單元100與發(fā)酵罐200連接以便檢測發(fā)酵罐200內(nèi)細(xì)菌的OD值和溶氧值。檢測單元100包括OD值檢測單元110和溶氧值檢測單元120。OD值檢測單元110用以檢測發(fā)酵菌液的OD值，溶氧值檢測單元120用于檢測細(xì)菌的溶氧值。細(xì)菌在生長過程中有延滯期、對數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期。其中對數(shù)期的細(xì)菌以最大的速率生長和分裂，細(xì)菌數(shù)量對數(shù)增加，此時期是細(xì)菌發(fā)酵所需要的。當(dāng)OD值檢測單元110、溶氧值檢測單元120檢測到OD值、溶氧值達(dá)到細(xì)菌在對數(shù)生長期末對應(yīng)的范圍時，檢測單元100向控制裝置400發(fā)送細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)生長期末的信息。在本實(shí)施例中，對發(fā)酵菌液的OD值的檢測采用每隔單位時間進(jìn)行人工取樣，并通過紫外分光光度計快速的對取出的樣品進(jìn)行OD值檢測；將溶氧值檢測裝置與發(fā)酵罐200連接以實(shí)時檢測發(fā)酵罐200內(nèi)發(fā)酵菌液的溶氧值。發(fā)酵罐200還與溫度感應(yīng)器連接，以便檢測發(fā)酵罐200內(nèi)的溫度。
[0043]可以理解的是，發(fā)酵罐200可以與本領(lǐng)域認(rèn)可的其他檢測發(fā)酵罐200內(nèi)的溶氧值的儀器連接，并可使用本領(lǐng)域認(rèn)可的檢測OD值的儀器測量發(fā)酵罐200內(nèi)的發(fā)酵菌液的OD值。
[0044]控制裝置400分別與檢測單元100、培養(yǎng)基罐300及中空纖維超濾器31連接以便根據(jù)反饋信息控制細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)10。在本實(shí)施例中，控制裝置400為PLC控制單元。其分別與溫度傳感器及溶氧值檢測裝置連接，以便接收溫度傳感器及溶氧值檢測裝置發(fā)送的發(fā)酵罐200內(nèi)的溫度信息和溶氧值信息。并根據(jù)接收的信息控制細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)10的動作。
[0045]培養(yǎng)基罐300通過管道與發(fā)酵罐200連通，為發(fā)酵罐200提供培養(yǎng)基，以便為細(xì)菌維持在對數(shù)生長期末提供營養(yǎng)物質(zhì)。在一些實(shí)施例中，培養(yǎng)基罐300為培養(yǎng)基高壓罐，且該培養(yǎng)基高壓罐內(nèi)存儲有足量的培養(yǎng)基。
[0046]中空纖維超濾器31的兩端分別與發(fā)酵罐200的頂部和底部相連通。中空纖維超濾器31還設(shè)有一出液口以便將中空纖維超濾器31過濾后的廢液排出。在發(fā)酵罐200、培養(yǎng)基罐300與將種子液和營養(yǎng)液導(dǎo)入發(fā)酵罐200的輸入管道(17)之間通過T形通16相交并連通，在T形通16的三個出口端分 別和第一閥門11、第二閥門12及第三閥門13連通。在第三閥門13和發(fā)酵罐200之間的管道上還設(shè)有第一蠕動泵21以便控制培養(yǎng)基進(jìn)入發(fā)酵罐200的速度。在中空纖維超濾器31的出口端與發(fā)酵罐200的頂部相連的管道上設(shè)置有第四閥門14和第二蠕動泵22 ;在中空纖維超濾器31的進(jìn)口端與發(fā)酵罐200的底部相連的管道上設(shè)置有第五閥門15和第三蠕動泵23。通過協(xié)調(diào)第一蠕動泵21、第二蠕動泵22和第三蠕動泵23的轉(zhuǎn)數(shù)，使得第一蠕動泵21單位時間輸入的培養(yǎng)基的體積與從中空纖維超濾器31單位時間排出的廢液體積相等。
[0047]本發(fā)明提供的一種細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)10，通過控制裝置400接收發(fā)酵罐200內(nèi)發(fā)酵菌液的OD值和溶氧值達(dá)到細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)生長期末對應(yīng)的范圍時，啟動第一蠕動泵21，使得培養(yǎng)基罐300向發(fā)酵罐200輸入培養(yǎng)基，同時啟動第二蠕動泵22和第三蠕動泵23，使得發(fā)酵罐200內(nèi)的發(fā)酵菌液經(jīng)過中空纖維超濾器31的過濾，排出廢液并將過濾后的發(fā)酵菌液重新導(dǎo)入發(fā)酵罐200內(nèi)。如此，使得細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)生長期末時連續(xù)不斷的接收新的培養(yǎng)基，為處于高速增長的細(xì)菌提供足量的營養(yǎng)液，延長了細(xì)菌處在對數(shù)生長期末的時間，進(jìn)而將細(xì)菌連續(xù)且快速的培養(yǎng)出來，提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量；由于設(shè)置了具有足量培養(yǎng)基的培養(yǎng)基罐300，提高了單次發(fā)酵產(chǎn)出的菌數(shù)，避免了多次發(fā)酵產(chǎn)生的人力、物力和財力的浪費(fèi)，節(jié)約了生產(chǎn)成本；在向發(fā)酵罐200輸入新鮮無菌培養(yǎng)基的同時，發(fā)酵罐200通過中空纖維超濾器分離出廢液和除去廢液的發(fā)酵菌液，并將廢液排出，將除去廢液后的發(fā)酵菌液重新注入發(fā)酵罐200，降低了發(fā)酵菌液中毒素的濃度，維持了發(fā)酵罐200內(nèi)發(fā)酵菌液體積的平衡，提高了對培養(yǎng)基的利用率，進(jìn)而進(jìn)一步的節(jié)約了生產(chǎn)成本，大大提高了單位體積發(fā)酵菌液的菌數(shù)。
[0048]可以理解的是，文中未做特別說明的閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，發(fā)酵罐200中的培養(yǎng)基高溫滅菌后，需降溫至公眾普遍認(rèn)可的不同細(xì)菌對應(yīng)的最適宜生長的溫度。
[0049]本發(fā)明還進(jìn)一步提供了一種發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)細(xì)菌的方法。請結(jié)合圖2和圖3，圖3為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】一提供的發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)細(xì)菌的方法的流程圖。該發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)細(xì)菌的方法包括以下步驟:
[0050]在步驟Sll中，加培養(yǎng)基并消毒。在本實(shí)施例中，同時開啟第一閥門11、第二閥門12和第三閥門13，第四閥門14和第五閥門15處于關(guān)閉狀態(tài)，通過輸入支管17向培養(yǎng)基罐300和發(fā)酵罐200加入足量的培養(yǎng)基，然后對培養(yǎng)基罐300和發(fā)酵罐200進(jìn)行高溫滅菌。將培養(yǎng)基罐300和發(fā)酵罐200加熱至121°C滅菌30分鐘，之后通過培養(yǎng)基罐300和發(fā)酵罐200的夾層冷卻水使罐內(nèi)培養(yǎng)基溫度降至[37°C，37.5°C ]。在本實(shí)施例中，培養(yǎng)基罐300為培養(yǎng)基聞壓te。
[0051]在步驟S12中，加入種子液和營養(yǎng)液。在本實(shí)施例中，關(guān)閉第二閥門12，開啟第一蠕動泵21，將種子液和發(fā)酵用營養(yǎng)液輸入發(fā)酵罐200內(nèi)，然后關(guān)閉第一閥門11、第三閥門13和第一蠕動泵21以便發(fā)酵。
[0052]在步驟S13中，檢測發(fā)酵罐內(nèi)OD值和溶氧值。在本實(shí)施例中，檢測單元100分為OD值檢測單元110和溶氧值檢測單元120,檢測發(fā)酵罐200內(nèi)發(fā)酵菌液的OD值和溶氧值，當(dāng)OD值和溶氧值達(dá)到細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)生長期末對應(yīng)的OD值和溶氧值范圍時，發(fā)送該信息至控制裝置400。
[0053]在步驟S14中，OD值`和溶氧值是否達(dá)到細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)生長期末對應(yīng)的OD值和溶氧值？在本實(shí)施例中，當(dāng)檢測單元100檢測到發(fā)酵罐200內(nèi)發(fā)酵菌液的OD值和溶氧值在細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)生長期末對應(yīng)的OD值和溶氧值范圍時，向控制裝置400發(fā)送該信息，控制裝置400接收到細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)生長期末的信息后對相應(yīng)閥門和蠕動泵進(jìn)行控制。若OD值和溶氧值均未到達(dá)細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)生長期末對應(yīng)的OD值和溶氧值范圍時，返回步驟S13 ;若OD值和溶氧值均到達(dá)細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)生長期末對應(yīng)的OD值和溶氧值范圍時，則轉(zhuǎn)至步驟S15。
[0054]在步驟S15中，按設(shè)定的程序向發(fā)酵罐輸入培養(yǎng)基的同時過濾發(fā)酵菌液并將過濾后的廢液排出。在本實(shí)施例中，當(dāng)根據(jù)檢測的OD值和溶氧值判斷出細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)生長期末時，則通過PLC控制單元開啟第二閥門12、第三閥門13和第一蠕動泵21，以便培養(yǎng)基高壓罐中的培養(yǎng)基進(jìn)入發(fā)酵罐200中。與此同時，開啟第四閥門14、第五閥門15、第二蠕動泵22和第三蠕動泵23，以便輸出發(fā)酵罐200內(nèi)的發(fā)酵菌液并經(jīng)中空纖維超濾器31過濾后排出廢液，將過濾后的發(fā)酵菌液重新輸入發(fā)酵罐200。通過PLC控制單元調(diào)節(jié)第一蠕動泵21、第二蠕動泵22和第三蠕動泵23的轉(zhuǎn)數(shù)使得從培養(yǎng)基高壓罐單位時間輸入的培養(yǎng)基的體積與中空纖維超濾器31單位時間過濾出的發(fā)酵廢液體積相等。
[0055]在步驟S16中，檢測培養(yǎng)基罐內(nèi)的培養(yǎng)基是否用完？在本實(shí)施例中，判斷出細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)生長期末后，檢測是否還有培養(yǎng)基通過第一蠕動泵21。若第一蠕動泵21進(jìn)入空轉(zhuǎn)狀態(tài)，即可判斷出培養(yǎng)基罐300中的培養(yǎng)基用完，轉(zhuǎn)入步驟S17 ;若第一蠕動泵21未進(jìn)入空轉(zhuǎn)狀態(tài)，則繼續(xù)檢測第一蠕動泵21的工作狀態(tài)。
[0056]在步驟S17中，停止向發(fā)酵罐輸入培養(yǎng)基的同時停止向中空纖維超濾器輸入發(fā)酵菌液。在本實(shí)施例中，在第一蠕動泵21處安裝了感應(yīng)器，當(dāng)感應(yīng)器感應(yīng)到第一蠕動泵21處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，即會立刻停止第一蠕動泵21、第二蠕動泵22和第三蠕動泵23，使得培養(yǎng)基高壓罐停止向發(fā)酵罐200輸入培養(yǎng)基并且停止從發(fā)酵罐200輸出發(fā)酵菌液。
[0057]可以理解的是，使用本領(lǐng)域所知的其他檢測培養(yǎng)基罐300內(nèi)培養(yǎng)基用完的方式都包含在本申請的保護(hù)范圍內(nèi)。例如，在培養(yǎng)基罐300的底部安裝感應(yīng)器，用以感應(yīng)培養(yǎng)基罐300內(nèi)培養(yǎng)基的高度。[0058]高溫滅菌的溫度不局限于121°C，其溫度范圍為116°C _121°C，滅菌時間不局限于30min,可以在30_40min范圍變動。
[0059]本發(fā)明提供的一種用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)細(xì)菌的方法，通過將種子液及發(fā)酵用營養(yǎng)液導(dǎo)入滅菌后的發(fā)酵罐200內(nèi)；開始發(fā)酵后檢測發(fā)酵罐200內(nèi)細(xì)菌的OD值和溶氧值是否達(dá)到細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)生長期末對應(yīng)的OD值或溶氧值范圍；當(dāng)達(dá)到預(yù)定范圍后將該信息發(fā)送給控制裝置400 ;控制裝置400接收細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)生長期末的信息后，控制培養(yǎng)基罐300向發(fā)酵罐200輸入培養(yǎng)基。如此，為快速增長的細(xì)菌提供足夠的營養(yǎng)，使得發(fā)酵罐200內(nèi)的細(xì)菌長期處于對數(shù)生長期末，進(jìn)而將細(xì)菌連續(xù)且快速的培養(yǎng)出來，提高了生產(chǎn)效率和細(xì)菌的質(zhì)量。在輸入培養(yǎng)基的同時，通過輸出裝置中的中空纖維超濾器31分離出廢液和除去廢液后的發(fā)酵菌液，將廢液排出并將除去廢液的發(fā)酵菌液重新注入發(fā)酵罐200，可以在較長的時間段連續(xù)的對細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)，進(jìn)而進(jìn)一步的節(jié)約了生產(chǎn)成本。
[0060]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)(10)，包括用于培養(yǎng)細(xì)菌的發(fā)酵罐(200)，其特征在于，還包括供給單元(300)、檢測單元(100)、過濾單元(31)和控制裝置(400)， 所述供給單元(300)與所述發(fā)酵罐(200)連接以便為所述發(fā)酵罐(200)提供培養(yǎng)基； 過濾單元(31)與所述發(fā)酵罐(200)連接以過濾發(fā)酵菌液并將廢液排出； 所述控制裝置(400 )與所述檢測單元(100 )連接，所述檢測單元(100 )用于檢測發(fā)酵罐(200)內(nèi)發(fā)酵菌液的OD值和溶氧值并當(dāng)OD值和溶氧值均在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時發(fā)送信息至所述控制裝置(400)； 所述控制裝置(400 )用于接收所述信息，并控制供給單元(300 )向所述發(fā)酵罐(200 )輸入培養(yǎng)基的同時控制過濾單元(31)排出廢液，以使得所述發(fā)酵罐(200)內(nèi)的發(fā)酵菌液處于動態(tài)平衡狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述供給單元(300 )與所述發(fā)酵罐(200 )之間設(shè)有三通裝置，所述三通裝置包括T形通(16 )和閥門，所述T形通(16)分別與輸入支管(17)、供給單元(300)和發(fā)酵罐(200)連通，所述T形通(16)的三個出口端分別與第一閥門(11 )、第二閥門(12 )和第三閥門(13 )連接。
3.如權(quán)利要求1所述的細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述控制裝置(400)連接有驅(qū)動單元，所述驅(qū)動單元包括設(shè)置于所述培養(yǎng)系統(tǒng)(10)各連接管路上的蠕動泵，通過所述蠕動泵控制連接管路內(nèi)介質(zhì)的流速。
4.如權(quán)利要求3所述的細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述T形通(16)與所述發(fā)酵罐(200)之間設(shè)置第一蠕動泵(21)，控制向所述發(fā)酵罐(200)輸入培養(yǎng)基的速度。`
5.如權(quán)利要求3所述的細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述過濾單元(31)的進(jìn)口端通過第三蠕動泵(23)和第五閥門(15)連接至所述發(fā)酵罐(200)的底部，所述過濾單元(31)的出口端通過第二蠕動泵(22 )和第四閥門(14 )連接至所述發(fā)酵罐(200 )的頂部。
6.一種使用如權(quán)利要求1所述細(xì)菌用發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)系統(tǒng)進(jìn)行灌流培養(yǎng)細(xì)菌的方法，其特征在于，在進(jìn)行細(xì)菌發(fā)酵時，檢測單元(100)實(shí)時檢測發(fā)酵罐(200)內(nèi)發(fā)酵菌液的OD值和溶氧值，判斷OD值和溶氧值是否均在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)， 是，則供給單元(300)向發(fā)酵罐(200)內(nèi)輸入新的培養(yǎng)基，并通過過濾單元(31)將發(fā)酵罐(200)內(nèi)的發(fā)酵菌液過濾，將廢液排出，過濾后的發(fā)酵菌液流回發(fā)酵罐(200)內(nèi)，以使得OD值和溶氧值維持在所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)； 否則繼續(xù)進(jìn)行OD值和溶氧值的實(shí)時檢測。
7.如權(quán)利要求6所述的灌流培養(yǎng)細(xì)菌的方法，其特征在于，所述方法具體包括以下幾個步驟: A.同時開啟第一閥門(11)、第二閥門(12)和第三閥門(13)，第四閥門(14)和第五閥門(15)處于關(guān)閉狀態(tài)，通過輸入支管(17)向供給單元(300)和發(fā)酵罐(200)注入細(xì)菌用培養(yǎng)基，進(jìn)行高溫滅菌后關(guān)閉第一閥門(11)、第二閥門(12)和第三閥門(13)，并將培養(yǎng)基降溫至[37°C，37.5 °C ]的溫度區(qū)間內(nèi)； B.關(guān)閉第二閥門(12)，將種子液與發(fā)酵用營養(yǎng)液通過輸入支管(17)導(dǎo)入所述發(fā)酵罐(200)后關(guān)閉第一閥門(11)和第三閥門(13)；C.發(fā)酵開始后，檢測裝置實(shí)時檢測發(fā)酵罐(200)內(nèi)發(fā)酵菌液的OD值和溶氧值； D.判斷OD值和溶氧值是否均在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，是，則執(zhí)行步驟E，否則返回步驟C； E.開啟第二閥門(12)、第三閥門(13)、第四閥門(14)和第五閥門(15)，所述控制裝置(400)控制供給單元向所述發(fā)酵罐(200)輸入無菌新鮮培養(yǎng)基，同時控制過濾單元將發(fā)酵罐(200)內(nèi)的發(fā)酵菌液過濾，將廢液排出，過濾后的發(fā)酵菌液流回發(fā)酵罐(200)內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的灌流培養(yǎng)細(xì)菌的方法，其特征在于，步驟D中所述的預(yù)設(shè)范圍為細(xì)菌處于對數(shù)生長期的末期時對應(yīng)的OD值和溶氧值的范圍。
9.如權(quán)利要求7所述的灌流培養(yǎng)細(xì)菌的方法，其特征在于，步驟E中，所述控制裝置(400)根據(jù)檢測的OD值和溶氧值控制調(diào)整第一蠕動泵(21)、第二蠕動泵(22)和第三蠕動泵(23)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)整相應(yīng)管路內(nèi)介質(zhì)流速，以使得OD值和溶氧值維持在所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
10.如權(quán)利要求7所述的灌流培養(yǎng)細(xì)菌的方法，其特征在于，步驟A中所述高溫滅菌的溫度范圍為116°C _121°C， 滅菌時間為30-40min。
【文檔編號】C12M1/36GK103497890SQ201310446192
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】楊國良, 梁爽, 張鋒, 龍進(jìn)學(xué), 張紅, 張?zhí)? 孫豐廷, 王亞麗, 張凌云, 陳玲, 韓麗, 張洪, 王文泉, 朱秀芝, 李靜 申請人:北京華都詩華生物制品有限公司