一種生物發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度在線檢測(cè)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種生物發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度在線檢測(cè)裝置及方法，裝置包括流通池和泵，所述泵的入口端用于與待檢測(cè)發(fā)酵罐取樣口相連，所述泵的出口端與所述流通池的入口相連，所述流通池的出口用于與待檢測(cè)發(fā)酵罐相連；光源，所述光源發(fā)射光束的方向穿過(guò)所述流通池；光電檢測(cè)器，所述光電檢測(cè)器設(shè)在所述流通池的外側(cè)，且與所述光源相配合；用于處理所述光電檢測(cè)器檢測(cè)得到的信號(hào)的處理裝置，所述處理裝置與所述光電檢測(cè)器相連。本發(fā)明通過(guò)光電檢測(cè)器檢測(cè)流通池中發(fā)酵液的散射光及透射光,單片機(jī)根據(jù)菌體濃度與散射光與透射光的電壓比值之間呈線性相關(guān)，計(jì)算出菌體濃度值，進(jìn)而求得菌體的比生長(zhǎng)速率。
【專利說(shuō)明】一種生物發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度在線檢測(cè)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生物發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度在線檢測(cè)裝置及方法，屬于生物發(fā)酵過(guò)程檢測(cè)類制造【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]微生物發(fā)酵是微生物在合適的培養(yǎng)條件(培養(yǎng)基、溫度、pH、通氣速率、攪拌速率等)下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)培養(yǎng)，在微生物的作用下將發(fā)酵底物轉(zhuǎn)化為人們所需要的產(chǎn)品的過(guò)程。微生物發(fā)酵是生化反應(yīng)工程和現(xiàn)代生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)。為了提高發(fā)酵的產(chǎn)量、質(zhì)量及生產(chǎn)率，必須考慮微生物發(fā)酵過(guò)程中的工藝，所以控制發(fā)酵過(guò)程中的主要技術(shù)參數(shù)是必不可少的。典型的生物技術(shù)參數(shù)主要有:菌體濃度、底物濃度、產(chǎn)物濃度、氧利用速率(OUR)、二氧化碳釋放速率(CER)、比生長(zhǎng)速率、底物消耗速率和產(chǎn)物生成速率等。利用各種傳感器獲取這些參數(shù)就能夠根據(jù)這些參數(shù)值進(jìn)行發(fā)酵過(guò)程的優(yōu)化控制，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)酵的高產(chǎn)。即便暫時(shí)不能控制某些參數(shù)，也希望對(duì)它們進(jìn)行跟蹤和監(jiān)測(cè)，掌握微生物反應(yīng)過(guò)程的規(guī)律。
[0003]在所有的生化反應(yīng)的過(guò)程中，菌體濃度和比生長(zhǎng)速率是一個(gè)極其重要的參數(shù)。在生物化工、制藥工程、食品生產(chǎn)等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中都要求對(duì)菌體濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線測(cè)量，進(jìn)而得出比生長(zhǎng)速率。目前，能夠在線直接獲取且已完善的只有OUR和CER，其他各個(gè)參數(shù)，由于在線檢測(cè)手段和技術(shù)的缺乏，只能每隔一定時(shí)間間隔分次取樣進(jìn)行離線分析。使用離線分析方法測(cè)量菌體濃度既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，而且增加了微生物發(fā)酵感染雜菌的風(fēng)險(xiǎn)。
[0004]因此，離線測(cè)量菌體濃度的方法應(yīng)用在微生物發(fā)酵過(guò)程的在線監(jiān)控中存在固有的不足，此外，離線分析測(cè)量菌體濃度和比生長(zhǎng)速率獲得的反饋信息相對(duì)滯后，不能及時(shí)地反映連續(xù)發(fā)酵過(guò)程中參數(shù)的變化，進(jìn)而影響對(duì)發(fā)酵過(guò)程的實(shí)時(shí)反饋控制。
[0005]現(xiàn)有已報(bào)道的在線測(cè)量技術(shù)，如電容率分布法、折射率檢測(cè)法,這些方法為菌體濃度的在線測(cè)量提供了理論基礎(chǔ)，但是國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)商業(yè)化的測(cè)量產(chǎn)品，而國(guó)外的產(chǎn)品都非常
曰蟲(chóng)印貝ο
[0006]濁度是水的一種光學(xué)性質(zhì)，其定義為:由于不溶性物質(zhì)的存在而引起液體透明度降低的量度。在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(IS07027- 1984)中，透射法和散射法被確定為濁度儀設(shè)計(jì)的兩種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法。透射法是用一束光穿過(guò)一定厚度的水樣體，通過(guò)測(cè)量水樣中懸浮顆粒物對(duì)入射光的吸收和散射所引起的透射光強(qiáng)度的衰減量來(lái)確定水樣的濁度。散射法則是通過(guò)測(cè)量穿過(guò)水樣的入射光束被水樣懸浮顆粒物散射所產(chǎn)生的散射光強(qiáng)來(lái)確定水樣濁度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明旨在解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，一種生物發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度在線檢測(cè)裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)手段中菌體濃度在線測(cè)量的問(wèn)題，從而提高發(fā)酵產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本。
[0008]為了上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是: 一種生物發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度在線檢測(cè)裝置，包括:流通池和泵，所述泵的入口端用于與待檢測(cè)發(fā)酵罐取樣口相連，所述泵的出口端與所述流通池的入口相連，所述流通池的出口用于與待檢測(cè)發(fā)酵罐相連；光源，所述光源發(fā)射光束的方向穿過(guò)所述流通池；光電檢測(cè)器，所述光電檢測(cè)器設(shè)在所述流通池的外側(cè)，且與所述光源相配合；用于處理所述光電檢測(cè)器檢測(cè)得到的信號(hào)的處理裝置，所述處理裝置與所述光電檢測(cè)器相連。
[0009]微生物細(xì)胞大小為微米級(jí)，可以將微生物細(xì)胞看作細(xì)微的、分散的懸浮顆粒，當(dāng)光經(jīng)過(guò)發(fā)酵培養(yǎng)液時(shí)，懸浮在培養(yǎng)液中的微生物細(xì)胞將產(chǎn)生光的散射和吸收。雖然水的濁度與懸浮物質(zhì)的數(shù)量沒(méi)有直接的線性關(guān)系，但濁度的數(shù)值與懸浮顆粒的數(shù)量仍有相關(guān)性，因此可以用濁度值來(lái)評(píng)價(jià)發(fā)酵液中的菌體濃度。獲得菌體濃度數(shù)據(jù)后即可計(jì)算出菌的比生長(zhǎng)速率，從而為發(fā)酵的反饋控制提供快速而準(zhǔn)確的參考。根據(jù)本發(fā)明的生物發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度在線檢測(cè)裝置其通過(guò)光電檢測(cè)器檢測(cè)流通池中發(fā)酵液的濁度來(lái)計(jì)算出菌的比生長(zhǎng)速度。其中處理裝置用于將光電檢測(cè)器檢測(cè)到的信號(hào)放大、轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，并計(jì)算出比生長(zhǎng)速率,可以實(shí)時(shí)顯示以及自動(dòng)保存。
[0010]另外，根據(jù)本發(fā)明的生物發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度在線檢測(cè)裝置還可以具有以下附加技術(shù)特征:
優(yōu)選的，所述光源為激光模組，且激光模組發(fā)射光束的方向與流通池中心線在同一直線，激光模組的安裝高度為流通池高度的1/3至2/3。所述流通池中心線為流通池兩相對(duì)側(cè)面中心點(diǎn)連線。
[0011]優(yōu)選的，所述光電檢測(cè)器為兩個(gè)，其中一個(gè)檢測(cè)器與所述光源的光軸在同一直線上，另一個(gè)檢測(cè)器與所述光源的光軸呈90度夾角。兩個(gè)光電檢測(cè)器分別檢測(cè)菌懸液散射光與透射光電壓值，再通過(guò)菌體濃度與電壓比值之間呈線性相關(guān)求出菌體濃度。
[0012]優(yōu)選的,所述光電檢測(cè)器為娃光電池，且娃光電池均安裝于裝有濾光片的遮光筒中。
[0013]優(yōu)選的，所述處理裝置包括集成運(yùn)算放大器，所述集成運(yùn)算放大器與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊相連，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與單片機(jī)相連，所述單片機(jī)與PC終端相連，所述單片機(jī)與所述光源相連。所述集成運(yùn)算放大電路功能是將檢測(cè)器微弱的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)并放大。所述開(kāi)關(guān)電源為集成運(yùn)算放大電路提供穩(wěn)定的工作電壓及為散熱風(fēng)扇提供電源；所述單片機(jī)為所述光源和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊提供穩(wěn)定的工作電壓。
[0014]優(yōu)選的,所述單片機(jī)為Arduino單片機(jī)。
[0015]優(yōu)選的，所述PC終端裝有數(shù)據(jù)繪圖分析軟件；所述數(shù)據(jù)繪圖分析軟件用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)圖形顯示；所述實(shí)時(shí)圖形均以時(shí)間為橫坐標(biāo)，縱坐標(biāo)為經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換成的菌體濃度值。
[0016]優(yōu)選的，還包括開(kāi)關(guān)電源、散熱風(fēng)扇，所述開(kāi)關(guān)電源與所述集成運(yùn)算放大電路和散熱風(fēng)扇相連，所述光源、流通池、光電檢測(cè)器、集成運(yùn)算放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)、開(kāi)關(guān)電源和散熱風(fēng)扇安裝在接線盒中。
[0017]優(yōu)選的，所述泵為蠕動(dòng)泵。
[0018]本發(fā)明還提供一種生物發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度在線檢測(cè)的方法，包括以下步驟:
(I)將流通池的入口與蠕動(dòng)泵的出口端相連，蠕動(dòng)泵的入口端與待檢測(cè)發(fā)酵罐的取樣
口相連，流通池的出口端與發(fā)酵罐相連，開(kāi)啟蠕動(dòng)泵； (2)激光模組發(fā)射的光線通過(guò)流通池，外側(cè)的光電檢測(cè)器分別將透射光與散射光轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)經(jīng)電路轉(zhuǎn)換和放大后發(fā)送給單片機(jī)，Arduino單片機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)定的菌體濃度檢測(cè)擬合函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，計(jì)算出菌體濃度值；所述似合函數(shù)即根據(jù)菌體濃度與散射光與透射光的電壓比值之間呈線性相關(guān)得到。
[0019](3)單片機(jī)將菌體濃度數(shù)據(jù)傳遞至PC終端，PC終端通過(guò)數(shù)據(jù)繪圖分析軟件，實(shí)時(shí)顯示經(jīng)計(jì)算得出的菌體濃度值，并將菌體濃度值繪制成實(shí)時(shí)圖形，所述實(shí)時(shí)圖形均以時(shí)間為橫坐標(biāo)，菌體濃度值為縱坐標(biāo)；且該數(shù)據(jù)繪圖分析軟件可自動(dòng)保存所有接收的數(shù)據(jù)。
[0020]本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路基于微生物發(fā)酵過(guò)程中可以將菌體看作是懸浮于培養(yǎng)液中的細(xì)微的、分散的懸浮顆粒，當(dāng)光經(jīng)過(guò)發(fā)酵培養(yǎng)液時(shí)，懸浮在培養(yǎng)液中的微生物細(xì)胞將產(chǎn)生光的散射和吸收。雖然水的濁度與懸浮物質(zhì)的數(shù)量沒(méi)有直接的線性關(guān)系，但濁度的數(shù)值與懸浮顆粒的數(shù)量仍有相關(guān)性，可以根據(jù)濁度值表征發(fā)酵液中的菌體濃度。本發(fā)明采用靈明度高、波長(zhǎng)響應(yīng)范圍為600-700nm的硅光電池作為光電檢測(cè)器，利用集成運(yùn)算放大電路對(duì)硅光電池的微弱電流信號(hào)進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)發(fā)送至Arduino單片機(jī)，Arduino單片機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)定的菌體濃度檢測(cè)擬合函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、計(jì)算出菌體濃度值及比生長(zhǎng)速率后傳遞至PC終端數(shù)據(jù)繪圖分析軟件，實(shí)時(shí)顯示菌體濃度值和比生長(zhǎng)速率。且該數(shù)據(jù)繪圖分析軟件可自動(dòng)保存所有接收的數(shù)據(jù)。
[0021]本發(fā)明的有益效果如下:
1、裝置采用模塊化設(shè)計(jì)，組裝簡(jiǎn)便，可操作性強(qiáng)，可以很方便地與其它大型發(fā)酵檢測(cè)系統(tǒng)相結(jié)合。
[0022]2、裝置結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，整體功耗低，節(jié)能。
[0023]3、光源采用具有單色性好、方向性強(qiáng)、亮度高、良好的相干性等優(yōu)點(diǎn)的激光模組，低功率、單片機(jī)自帶穩(wěn)壓電路提供工作電壓保證了激光光源的穩(wěn)定性及長(zhǎng)時(shí)間在線正常工作。
[0024]4、在硅光電池外加裝帶有濾光片的遮光筒，最大限度地消除了背景光、雜散光對(duì)檢測(cè)的影響，提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性。
[0025]5、維護(hù)簡(jiǎn)單，可以長(zhǎng)時(shí)間在線連續(xù)運(yùn)行。
[0026]6、裝置整體造價(jià)低，易于批量生產(chǎn)，為發(fā)酵行業(yè)提供了一種實(shí)用簡(jiǎn)便的在線監(jiān)測(cè)菌體濃度的設(shè)備，不僅適用于實(shí)驗(yàn)室小型發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，也適用于工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)。
[0027]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
圖1為本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集電路原理圖。
[0029]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為電壓比值與菌體濃度(mg/ml)曲線。
[0030]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
1.光源，2.流通池,3.光電檢測(cè)器,4.集成運(yùn)算放大電路,5.Arduino單片機(jī),6.模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，7.PC終端，8.接線盒，9.開(kāi)關(guān)電源，10.散熱風(fēng)扇。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對(duì)生物發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度在線檢測(cè)裝置作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0032]如圖1、2所示，裝置包括光源1、流通池2、蠕動(dòng)泵、光電檢測(cè)器3、集成運(yùn)算放大電路4、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊6、單片機(jī)、開(kāi)關(guān)電源9和散熱風(fēng)扇10。以上光源I等器件均按照設(shè)計(jì)圖紙安裝于鋁合金接線盒8中。光源I安裝于流通池2左側(cè)，安裝高度為流通池2高度1/3至2/3。流通池2外側(cè)距離流通池2右側(cè)面和上側(cè)面5mm處裝有兩個(gè)光電檢測(cè)器3，其中一個(gè)檢測(cè)器與光源I發(fā)射光在同一水平直線上，另一個(gè)檢測(cè)器與光源I發(fā)射光水平線呈90度夾角，兩個(gè)光電檢測(cè)器3分別檢測(cè)菌懸液散射光與透射光電壓值，再通過(guò)菌體濃度與電壓比值之間呈線性相關(guān)求出菌體濃度。流通池2設(shè)有進(jìn)樣口及出樣口，將流通池2的入口與蠕動(dòng)泵的出口端相連，蠕動(dòng)泵的入口端用于與待檢測(cè)發(fā)酵罐的取樣口相連，流通池2的出口端與發(fā)酵罐相連，開(kāi)啟蠕動(dòng)泵。兩個(gè)光電檢測(cè)器3均為硅光電池，硅光電池的感光面中心點(diǎn)高度均與光源I中心點(diǎn)高度一致。兩個(gè)光電檢測(cè)器3通過(guò)信號(hào)屏蔽線與集成運(yùn)算放大電路4相連；集成運(yùn)算放大電路4與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊6相連。開(kāi)關(guān)電源9為集成運(yùn)算放大電路4提供穩(wěn)定的工作電壓及為散熱風(fēng)扇10提供電源；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊6與Arduino單片機(jī)5連接；Arduino單片機(jī)5與PC終端7通過(guò)數(shù)據(jù)線連接。Arduino單片機(jī)5為光源I和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊6提供穩(wěn)定的工作電壓。
[0033]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括光電檢測(cè)器3、集成運(yùn)算放大電路4、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊6、Arduino單片機(jī)5 ;硅光電池的電流信號(hào)傳遞至集成運(yùn)算放大電路4，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換與放大后傳遞至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊6，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊6通過(guò)信號(hào)屏蔽線連接至單片機(jī)，數(shù)據(jù)經(jīng)Arduino單片機(jī)5處理后通過(guò)數(shù)據(jù)線發(fā)送到PC終端7，PC終端7的數(shù)據(jù)繪圖分析軟件實(shí)時(shí)顯示從Arduino單片機(jī)5傳送來(lái)的數(shù)據(jù)。
[0034]PC終端7安裝有數(shù)據(jù)繪圖分析軟件；所述數(shù)據(jù)繪圖分析軟件用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)圖形顯示；所述實(shí)時(shí)圖形以時(shí)間為橫坐標(biāo)，縱坐標(biāo)為菌體濃度值。
[0035]上述裝置的生物發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度在線檢測(cè)的方法，包括以下步驟:
(1)將流通池2入口與蠕動(dòng)泵出口端相連，蠕動(dòng)泵入口端與發(fā)酵罐取樣口相連，流通池2出口端與發(fā)酵罐相連，開(kāi)啟蠕動(dòng)泵；
(2)激光模組發(fā)射的光線通過(guò)流通池2，外側(cè)的硅光電池分別將透射光與散射光轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)經(jīng)電路轉(zhuǎn)換和放大后發(fā)送給Arduino單片機(jī)5, Arduino單片機(jī)5根據(jù)預(yù)設(shè)定的菌體濃度檢測(cè)擬合函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，計(jì)算出菌體濃度值；
(3)Arduino單片機(jī)5將菌體濃度數(shù)據(jù)傳遞至PC終端7，PC終端7通過(guò)數(shù)據(jù)繪圖分析軟件，實(shí)時(shí)顯示經(jīng)計(jì)算得出的菌體濃度值，并將菌體濃度值繪制成實(shí)時(shí)圖形，所述實(shí)時(shí)圖形均以時(shí)間為橫坐標(biāo)，菌體濃度值為縱坐標(biāo)；且該數(shù)據(jù)繪圖分析軟件可自動(dòng)保存所有接收的數(shù)據(jù)。
[0036]實(shí)驗(yàn)例
實(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè)裝置測(cè)量菌體濃度，具體實(shí)施過(guò)程及結(jié)果如下；
實(shí)施過(guò)程:
取發(fā)酵35h釀酒酵母培養(yǎng)液，用蒸餾水以2倍、3倍、5倍、8倍、10倍稀釋倍數(shù)稀釋成菌懸液，用本裝置分別測(cè)定各稀釋倍數(shù)下菌懸液散射光與透射光電壓值，同時(shí)測(cè)定各稀釋倍數(shù)下菌體濃度(mg/ml)，以菌體濃度為橫坐標(biāo)，散射光與透射光電壓比值為縱坐標(biāo)作圖。結(jié)果見(jiàn)圖3。
[0037]由圖3可知，菌體濃度與電壓比值之間呈線性相關(guān)，可以用電壓比值表征菌體濃度，從而可以說(shuō)明本裝置能夠反映菌體濃度變化。
[0038]本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，實(shí)用性強(qiáng)，性能穩(wěn)定、可靠，不僅可以針對(duì)生物發(fā)酵過(guò)程中菌體的濃度進(jìn)行在線檢測(cè)，同時(shí)也可以用于對(duì)水濁度的檢測(cè)。增加了本發(fā)明的適用范圍。本發(fā)明提供的一種菌體濃度在線檢測(cè)方法，采用多次采集經(jīng)集成運(yùn)算放大電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換的電壓值并對(duì)電壓值采用卡爾曼濾波方式進(jìn)行數(shù)字濾波，消除了光源不穩(wěn)定和電路本身噪音引起的檢測(cè)誤差，進(jìn)一步保證了菌體濃度檢測(cè)的準(zhǔn)確性。
[0039]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制與以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所做的均等同變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種生物發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度在線檢測(cè)裝置，其特征在于，包括: 流通池和泵，所述泵的入口端用于與待檢測(cè)發(fā)酵罐取樣口相連，所述泵的出口端與所述流通池的入口相連，所述流通池的出口用于與待檢測(cè)發(fā)酵罐相連； 光源，所述光源發(fā)射光束的方向穿過(guò)所述流通池； 光電檢測(cè)器，所述光電檢測(cè)器設(shè)在所述流通池的外側(cè)，且與所述光源相配合； 用于處理所述光電檢測(cè)器檢測(cè)得到的信號(hào)的處理裝置，所述處理裝置與所述光電檢測(cè)器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度在線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述光源為激光模組，且激光模組發(fā)射光束的方向與流通池中心線在同一直線，激光模組的安裝高度為流通池高度的1/3至2/3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度在線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述光電檢測(cè)器為兩個(gè)，其中一個(gè)檢測(cè)器與所述光源的光軸在同一直線上，另一個(gè)檢測(cè)器與所述光源的光軸呈90度夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1一 3任一項(xiàng)所述的生物發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度在線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述光電檢測(cè)器為娃光電池，且娃光電池均安裝于裝有濾光片的遮光筒中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度在線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述處理裝置包括集成運(yùn)算放大器，所述集成運(yùn)算放大器與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊相連，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與單片機(jī)相連，所述單片機(jī)與Pc終端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度在線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述單片機(jī)為Arduino單片機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的生物發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度在線檢測(cè)裝置，其特征在于，還包括開(kāi)關(guān)電源、散熱風(fēng)扇，所述開(kāi)關(guān)電源與所述集成運(yùn)算放大電路和散熱風(fēng)扇相連，所述光源、流通池、光電檢測(cè)器、集成運(yùn)算放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)、開(kāi)關(guān)電源和散熱風(fēng)扇安裝在接線盒中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度在線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述PC終端裝有數(shù)據(jù)繪圖分析軟件；所述數(shù)據(jù)繪圖分析軟件用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)圖形顯示；所述實(shí)時(shí)圖形均以時(shí)間為橫坐標(biāo)，縱坐標(biāo)為菌體濃度值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度在線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述栗為螺動(dòng)栗。
10.一種生物發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度在線檢測(cè)的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將流通池的入口與蠕動(dòng)泵的出口端相連，蠕動(dòng)泵的入口端與待檢測(cè)發(fā)酵罐的取樣口相連，流通池的出口端與發(fā)酵罐相連，開(kāi)啟蠕動(dòng)泵； (2)激光模組發(fā)射的光線通過(guò)流通池，外側(cè)的光電檢測(cè)器分別將透射光與散射光轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)經(jīng)電路轉(zhuǎn)換和放大后發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)菌體濃度與散射光與透射光的電壓比值之間呈線性相關(guān)，計(jì)算出菌體濃度值； (3)單片機(jī)將菌體濃度數(shù)據(jù)傳遞至PC終端，PC終端通過(guò)數(shù)據(jù)繪圖分析軟件，實(shí)時(shí)顯示經(jīng)計(jì)算得出的菌體濃度值，并將菌體濃度值繪制成實(shí)時(shí)圖形，所述實(shí)時(shí)圖形均以時(shí)間為橫坐標(biāo)，菌體濃度值為縱坐標(biāo)；且該數(shù)據(jù)繪圖分析軟件可自動(dòng)保存所有接收的數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G01N15/14GK104007054SQ201410262216
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】李暉, 肖乾坤, 劉澤蒙, 曹遜, 歐陽(yáng)平凱 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)