本實用新型屬于生物反應器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種機電一體化控制的生物反應器控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，生物反應器，指以活細胞或酶為生物催化劑進行細胞增殖或生化反應提供適宜環(huán)境的設(shè)備，它是生物反應過程中的關(guān)鍵設(shè)備。生物反應器的結(jié)構(gòu)、操作方式和操作條件的選定對生物化工產(chǎn)品的質(zhì)量、收率(轉(zhuǎn)化率)和能耗有密切關(guān)系。生物反應器的設(shè)計、放大是生化反應工程的中心內(nèi)容，也是生物化學工程的重要組成部分。

現(xiàn)有的生物反應器結(jié)構(gòu)簡單，操作復雜，反應效率較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為解決現(xiàn)有的生物反應器結(jié)構(gòu)簡單，操作復雜，反應效率較低的技術(shù)問題而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、安裝使用方便、提高工作效率的機電一體化控制的生物反應器控制系統(tǒng)。

本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

本實用新型的所述機電一體化控制的生物反應器控制系統(tǒng)，所述 機電一體化控制的生物反應器控制系統(tǒng)設(shè)置有反應器、第一手動閥、第二手動閥；

所述第一手動閥通過管道連接第一電動閥，第二手動閥通過管道連接第二電動閥，第一電動閥與第二電動閥并接后與第一氣體凈化器連接，第一氣體凈化器通過管道與第三手動閥連接，第三手動閥通過管道與氣體流量計連接，氣體流量計通過管道與第二氣體凈化器連接，第二氣體凈化器通過管道與第三電動閥連接，第三電動閥通過管道與反應器的底部進氣口和第十電動閥連接；

第九電動閥的一端通過管道與反應器底部的出料口連接，第九電動閥的另一端通過管道與第十六手動閥連接，第十五手動閥和第十電動閥與第九電動閥和第十六手動閥之間的管道連接，第十五手動閥通過管道與與儲料池連接；

第七手動閥通過管道與第八手動閥連接，第八手動閥與第九手動閥并接后通過管道與第十一電動閥連接，第十一電動閥與第十手動閥并接后通過管道與反應器保溫層底部進水口連接。

進一步設(shè)置有第四電動閥，所述第四電動閥的一端通過管道與反應器頂端的抽氣孔連接，第四電動閥的另一端通過管道與真空泵連接；第十三手動閥的一端通過管道與反應器頂端的兩個清洗噴頭連接，第十三手動閥的另一端與CIP清洗系統(tǒng)的接口連接；第五電動閥的一端通過管道與反應器頂端的進料口連接；反應器頂端通過管道連接有第六電動閥；反應器頂端通過管道連接有第七電動閥。

進一步，所述反應器頂端的兩個補料口分別通過管道連接有第十 一手動閥和第十二手動閥。

進一步，所述反應器的右側(cè)通過管道連接有第八電動閥，反應器和第八電動閥之間的官道上安裝有第四手動閥，第八電動閥通過管道與第五手動閥和第六手動閥并接，反應器右側(cè)的取樣接口通過管道連接有第十四手動閥。

進一步，所述反應器為立式壓力容器，設(shè)置有保溫層，頂端設(shè)置有照明燈、清洗口以及補料口；所述反應器內(nèi)設(shè)有扶梯。

本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是：本實用新型為實現(xiàn)生物反應過程自動化和智能化，為生物反應器設(shè)計有進氣、排氣、進料、出料、保溫、清洗和補料子系統(tǒng)，實現(xiàn)所需的各個功能。其中進氣系統(tǒng)用于配合出料系統(tǒng)實現(xiàn)出料、另外還具有攪拌功能；排氣系統(tǒng)進料系統(tǒng)實現(xiàn)進料功能，還具有平衡容器內(nèi)氣壓的功能；保溫系統(tǒng)用于實現(xiàn)容器的恒溫控制；清洗系統(tǒng)需外置CIP清洗裝置，實現(xiàn)容器清潔功能；補料系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)反應過程中物料的酸堿度、菌種濃度、鹽度等。

本實用新型的反應器為立式壓力容器，具有保溫層，立式設(shè)計使得整個容易占用廠房面積小，而且便于溫度控制和攪拌。容易能夠承受一定程度的正壓和負壓，用于進料和出料。頂層具有人工口用于設(shè)備維護、照明燈用于人工維護時為內(nèi)部照明、清洗口用于CIP清洗以及補料口；容器內(nèi)設(shè)有扶梯，便于人工維護時在容器內(nèi)上下；容器頂部以下具有保溫層，保溫層水流從底部流入頂部流出；容器中下部具有取樣和傳感器口，用于人工取樣檢查反應狀態(tài)和安裝PH值、鹽度等傳感器。容器底部設(shè)有進氣口和出料口，進氣口用于反應過程中的 攪拌；另外在與出料口連接的管道上頁設(shè)有進氣口，用于出料是攪拌。容器具有四個支柱，便于廠房內(nèi)安裝和固定。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的機電一體化控制的生物反應器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、反應器；2、第一手動閥；3、第一電動閥；4、第一氣體凈化器；5、第二手動閥；6、第二電動閥；7、第三手動閥；8、氣體流量計；9、第二氣體凈化器；10、第三電動閥；11、第十一手動閥；12、第十二手動閥；13、第四電動閥；14、第十三手動閥；15、第五電動閥；16、第六電動閥；17、第七電動閥；18、第四手動閥；19、第八電動閥；20、第五手動閥；21、第六手動閥；22、第十四手動閥；23、第九電動閥；24、第十五手動閥；25、第十六手動閥；26、第十電動閥；27、第七手動閥；28、第八手動閥；29、第九手動閥；30、第十手動閥；31、第十一電動閥。

具體實施方式

為能進一步了解本實用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下。

如圖1所示，本實用新型實施例的機電一體化控制的生物反應器控制系統(tǒng)包括：反應器1、第一手動閥2、第一電動閥3、第一氣體凈化器4、第二手動閥5、第二電動閥6、第三手動閥7、氣體流量計 8、第二氣體凈化器9、第三電動閥10、第十一手動閥11、第十二手動閥12、第四電動閥13、第十三手動閥14、第五電動閥15、第六電動閥16、第七電動閥17、第四手動閥18、第八電動閥19、第五手動閥20、第六手動閥21、第十四手動閥22、第九電動閥23、第十五手動閥24、第十六手動閥25、第十電動閥26、第七手動閥27、第八手動閥28、第九手動閥29、第十手動閥30、第十一電動閥31。

第一手動閥2通過管道與壓縮空氣連接，第二手動閥5通過管道與氮氣惰性氣體連接，第一手動閥2通過管道連接第一電動閥3，第二手動閥5通過管道連接第二電動閥6，第一電動閥3與第二電動閥6并接后與第一氣體凈化器4連接，第一氣體凈化器4通過管道與第三手動閥7連接，第三手動閥7通過管道與氣體流量計8連接，氣體流量計8通過管道與第二氣體凈化器9連接，第二氣體凈化器9通過管道與第三電動閥10連接，第三電動閥10通過管道與反應器1的底部進氣口和第十電動閥連接。

反應器1頂端的兩個補料口分別通過管道連接有第十一手動閥11和第十二手動閥12。

第四電動閥13的一端通過管道與反應器1頂端的抽氣孔連接，第四電動閥13的另一端通過管道與真空泵連接；第十三手動閥14的一端通過管道與反應器1頂端的兩個清洗噴頭連接，第十三手動閥14的另一端與CIP清洗系統(tǒng)的接口連接；第五電動閥15的一端通過管道與反應器1頂端的進料口連接，第五電動閥15的另一端通過管道與配料池連接；反應器1頂端通過管道連接有第六電動閥16；反 應器1頂端通過管道連接有第七電動閥17，第七電動閥17通過管道連接儲料池清液。

反應器1的右側(cè)通過管道連接有第八電動閥19，反應器1和第八電動閥19之間的官道上安裝有第四手動閥18，第八電動閥19通過管道與第五手動閥20和第六手動閥21并接，第五手動閥20通過管道實現(xiàn)熱水的回水，第六手動閥21通過管道實現(xiàn)冷卻水回水；反應器1右側(cè)的取樣和傳感器接口通過管道連接有第十四手動閥22。

第九電動閥23的一端通過管道與反應器1底部的出料口連接，第九電動閥23的另一端通過管道與第十六手動閥25連接，第十五手動閥24和第十電動閥26與第九電動閥23和第十六手動閥25之間的管道連接，第十五手動閥24通過管道與與第二氣體凈化器9連接。

第七手動閥27通過管道與第八手動閥28連接，第八手動閥28與第九手動閥29并接后通過管道與第十一電動閥31連接，第十一電動閥31與第十手動閥30并接后通過管道與反應器1保溫層底部進水口連接；第七手動閥27通過管道實現(xiàn)冷卻上水，第九手動閥29通過管道實現(xiàn)熱水進入反應器1，第十手動閥30實現(xiàn)反應器1的底部進氣。

反應器1為立式壓力容器，具有保溫層，立式設(shè)計使得整個容易占用廠房面積小，而且便于溫度控制和攪拌。容易能夠承受一定程度的正壓和負壓，用于進料和出料。頂層具有人工口用于設(shè)備維護、照明燈用于人工維護時為內(nèi)部照明、清洗口用于CIP清洗以及補料口；容器內(nèi)設(shè)有扶梯，便于人工維護時在容器內(nèi)上下；容器頂部以下具有 保溫層，保溫層水流從底部流入頂部流出；容器中下部具有取樣和傳感器口，用于人工取樣檢查反應狀態(tài)和安裝PH值、鹽度等傳感器。容器底部設(shè)有進氣口和出料口，進氣口用于反應過程中的攪拌；另外在與出料口連接的管道上也設(shè)有進氣口，用于出料時攪拌。容器具有四個支柱，便于廠房內(nèi)安裝和固定。

本實用新型的工作原理：

本實用新型設(shè)置有：進氣系統(tǒng)用于出料和攪拌。該系統(tǒng)需要壓縮空氣和惰性氣體兩種氣源，壓縮空氣用于出料及出料前的攪拌，惰性氣體用于反應過程中的攪拌和排出容器內(nèi)的空氣。從進氣系統(tǒng)管路看，兩種氣源的入口干路上都具有一個手動閥(第一手動閥2和第二手動閥5)和電動閥(第一電動閥3和第二電動閥6)，手動閥在設(shè)備空閑時，通過人工關(guān)閉該閥避免氣體泄漏。其后的電動閥用于控制系統(tǒng)進行氣路選擇，當系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時，首先需要手動閥打開，控制系統(tǒng)根據(jù)需要對這兩個電動閥進行開閉，選擇用哪種氣體工作；之后兩種氣體管路合并，公用一個干路對反應器1供氣。在該干路上設(shè)有兩級氣體凈化器(第一氣體凈化器1和第二氣體凈化器9)，使進入反應器內(nèi)的氣體達到食品級氣體品質(zhì)要求。再者該干路還設(shè)有氣體流量計8和一個第三手動閥7，該手動閥用于系統(tǒng)不工作時的氣路保護，在系統(tǒng)工作時需要手動打開。最后進氣干路分成兩個支路，用于兩個反應器1的底部和出料口進氣，并分別配有電動閥(第三電動閥10和第十電動閥26)，進而實現(xiàn)自動控制的功能。

排氣系統(tǒng)用于進料和平衡容器內(nèi)氣體壓力，包含兩個支路——主 動排氣支路和被動排氣支路。主動排氣支路用于進料時將容器內(nèi)抽成負壓，該支路包含一個真空泵和第四電動閥13。被動排氣支路包含一個第八電動閥19、一個單向閥和兩個分別用于監(jiān)測容器內(nèi)氣壓的一次和二次儀表。該支路中的一次儀表用現(xiàn)場查看時便于監(jiān)視容器內(nèi)壓力；二次儀表將容器內(nèi)壓力變送至控制器用于自動控制和遠程監(jiān)視；第八電動閥19用于在反應過程中如果管內(nèi)壓力增大，則打開用于泄壓；單向閥防止外部空氣進入容器內(nèi)造成菌類生花等對正常反應的不利影響。

進料系統(tǒng)采用負壓進料，不僅效率高，能夠?qū)⑴浜玫柠}水和菜絲一同抽進反應器，而且不會損傷菜絲。再者，這種進料方式的機械及其控制部分也很簡單，進料部分包含進料管和第五電動閥15。當配料箱里的料已配好且系統(tǒng)需要進料時，首先排氣部分的第四電動閥13和第五電動閥15都打開，隨后打開真空泵。隨著真空泵的工作，容器內(nèi)壓強越來越低，配料箱里的料會被抽進容器內(nèi)且進料速率越來越快，直到達到負壓和進料速率的平衡。當配料箱里配料被抽完或者容器已滿時，系統(tǒng)關(guān)閉真空泵并隨后關(guān)閉第四電動閥13和第五電動閥15，停止進料。

出料系統(tǒng)，出料方式采用壓力出料。在出料前先打開第九電動閥23，再打開第十電動閥26，進而使壓縮空氣進入反應器1。在氣體進入的時候會在反應器1內(nèi)產(chǎn)生攪拌作用，使反應器1內(nèi)的鹵水和物料混合均勻，同時也增加容器內(nèi)的氣壓；當容器內(nèi)氣體壓力達到一定數(shù)值的時候，通過人工操作打開第十五手動閥24，反應器內(nèi)1的鹵水 和物料在壓力的作用下從出料口噴出，進入出料箱。出料箱內(nèi)設(shè)有隔層，當容器內(nèi)的鹵水和物料進入出料箱后，通過濾板將物料和鹵水分離。這種出料方式可避免傳統(tǒng)螺旋機構(gòu)出料等出料方式對物料造成的破壞作用，不僅出料效率高，而且效果好。

回鹵水系統(tǒng)，生物反應后的鹵水含有高濃度乳酸菌，可回收用于下次生物反應，不僅節(jié)約了菌種，還可加快反應速率。因此，有在將物料和鹵水分離后將鹵水抽回反應器1內(nèi)的功能，出料箱底部的鹵水，在打開第七電動閥17后可經(jīng)鹵水泵泵入反應器。

保溫系統(tǒng)，生物反應最佳溫度為41℃，使容器內(nèi)溫度維持在該水平能夠縮短反應時間。通常環(huán)境溫度難以達到41℃，需要為反應器加溫。系統(tǒng)設(shè)計有一熱水箱，熱水箱的熱水通過熱水泵從反應器外層底部泵入反應器保溫層，并從外層上部回流至熱水箱。反應器保溫層內(nèi)部為螺旋上升結(jié)構(gòu)，可使保溫層內(nèi)水溫均勻。反應器內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，系統(tǒng)可通過熱水箱內(nèi)和反應器內(nèi)的兩個溫度傳感器，進行雙環(huán)路閉環(huán)溫度控制，保證最佳的反應器內(nèi)的溫度。另外，反應器需要溫度降低的時候，可通過人工切換閥門(即關(guān)閉第九手動閥29，打開第七手動閥27和第八手動閥28)使冷水進入反應器保溫層，系統(tǒng)利用反應器內(nèi)溫度反饋通過操作保溫氣動閥調(diào)節(jié)反應器內(nèi)溫度。保溫水還可通過人工開關(guān)第五手動閥20和第四手動閥18決定保溫水的是回熱水箱還是直接當做廢水排出，其中回水的直接排出主要用于保溫回路的清潔。

清潔和補料系統(tǒng)，反應器在使用一算時間后，問了徹底清潔，系 統(tǒng)可兼容CIP清洗系統(tǒng)。在反應器內(nèi)的頂部設(shè)有兩個CIP清洗噴頭，外接CIP清洗設(shè)備后，打開第十三手動閥14，高壓的消毒水、清潔水可經(jīng)噴頭沖洗反應器內(nèi)壁。在反應過程中系統(tǒng)檢測出需要補鹽、補堿、補香料等需要時，可外接補料設(shè)備，打開第十一手動閥11或第十二手動閥12，分別通過相應的補料口向反應器1內(nèi)添加。

以上所述僅是對本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。