一种用于植物发根培养和微生物培养的发酵罐的制作方法

本实用新型涉及一种用于植物发根培养和微生物培养的发酵罐。

背景技术：

植物发根培养与微生物培养需要条件不同，需要提供低氧浓度、持续供氧、周期浸没、剪切力较小的生长环境，传统发酵设备难以同时满足两种要求。且现有的发酵罐无法实现植物细胞的光培养和暗培养，植物发根产物收货无法实现固液分离，不便操作。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种既能满足植物发根生长需要，又能提供微生物培养生长条件，能实现两种发酵罐结构转换的用于植物发根培养和微生物培养的发酵罐。

本实用新型的技术方案如下：

一种用于植物发根培养和微生物培养的发酵罐，包括罐体，罐体上端装配有上盖，在罐体内可拆卸式设置有搅拌装置，搅拌装置包括搅拌轴，搅拌轴的一端穿过上盖处于罐体外部，另一端处于延伸到罐体底部且上下间隔设置有两组搅拌桨，所述罐体的顶部设置有与罐体内连通的投料口、补料口、排气口，投料口、补料口处于搅拌轴一侧的上盖上，排气口处于搅拌轴另一侧的上盖上，补料口的口径小于投料口的口径，在罐体内底部处于搅拌轴的下方设置有空气分布器，所述空气分布器连通有布气管道，该布气管道的一端与空气分布器的进入端连通，另一端延伸到罐体外部；

所述罐体内底部设置有对温度探头、溶解氧电极、pH电极，所述温度探头、溶解氧电极、pH电极与控制搅拌装置工作状态的控制器形成电信号连接；

所述搅拌桨包括与搅拌轴连接的连接杆，连接杆上固定连接有方形的桨叶。

进一步地，所述空气分布器包括内部中空的圆锥形壳体，圆锥形壳体直径小的一端设置有与布气管道连通的连接管，圆锥形壳体直径大的一端设置有对该端形成封盖的分布板，在分布板上分布有若干个连通圆锥形壳体内部与罐体内部空间的分布孔；圆锥形壳体直径大的一端靠近搅拌轴下端，分布板所在的平面与罐体的横截面保持平行。

进一步地，所述分布板上分布孔的孔径从分布板中心向分布板的外围呈逐渐增大。

进一步地，所述罐体上部一侧设有50mm×160mm的硼硅玻璃视窗。

进一步地，所述视窗相面对的罐体上开设有灯光照明入口，在灯光照明入口中装配有发光体，以及与发光体电性连接的灯光亮度调节器，所述灯光亮度调节器与供电源连接。

进一步地，所述罐体内设置有筛桶，筛桶将上述搅拌桨包围，所述筛桶的四壁与底部布满直径2毫米的筛孔。

进一步地，所述罐体的内壁设置有加热夹套，加热夹套内设置有可调节功率的电加热器，所述电加热器与上述控制器形成电信号连接。

采用了上述技术方案，本发酵罐罐体上有50mm×160mm的硼硅玻璃视窗，便于随时观察罐内的反应情况，在视窗相对的位置有灯光照明入口，通过灯光亮度调节器可调节发光体的功率，实现不同光亮的照度；另外，在罐体内有对罐体内进行实时监测的pH电极、溶解氧电极、温度探头；通过控制器能够对pH电极形成在线控制，通过温度探头与电加热器的配合，能够实现罐体内反应温度的恒定；使细胞培养过程实现自动调节，可以较长时间无人看管，极大降低了劳动强度，使培养过程达到一定程度的自动化。本发酵罐反应效果好，生化反应体系稳定，且成本低投资小，适合做生物反应器。以此为基础可以开发更大规模的培养装置，从而实现实验室规模到工厂化大生产的过渡。使稀有或产量极低又价值较高的植物次生代谢产物的大规模生产取得更好的效果。本发酵罐既能满足植物发根生长需要，又能提供微生物培养生长条件，两种发酵罐结构能方便的实现转换，适合植物发根的培养，对其实现产业化有积极意义。

附图说明

图1为本实用新型的简易结构示意图；

图2为本实用新型中控制系统的原理框图；

附图中，1为罐体，2为上盖，3为搅拌轴，4为电机，5为连接杆，6为桨叶，7为承载座，8为转轴，9为气缸，10为小伞齿轮，11为大伞齿轮，12为导向筒，13为轴承，14为挡块，15为锁紧螺母，16为支承架，17为Z型杠杆，18为拉簧，19为触头，20为卡槽，21为卡套，22为投料口，23为补料口，24为排气口，25为空气分布器，26为布气管道，27为连接管，28为分布板，29为电加热器，30为温度探头，31为溶解氧电极，32为pH电极，33为控制器，34为视窗，35为灯光照明入口，36为发光体，37为灯光亮度调节器，38为筛桶。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1、2，一种用于植物发根培养和微生物培养的发酵罐，包括罐体1，罐体上端装配有上盖2，上盖通过法兰方式或螺纹方式等常用等连接方式装配在罐体上；在罐体内可拆卸式设置有搅拌装置，搅拌装置包括搅拌轴3，搅拌轴的一端穿过上盖处于罐体外部与电机4形成传动连接，另一端处于延伸到罐体底部且上下间隔设置有两组搅拌桨，搅拌桨包括与搅拌轴连接的连接杆5，连接杆与搅拌轴呈垂直布置，连接杆上固定连接有方形的桨叶6，以为在植物发根培养时提供一个剪切力较小的生长环境。具体实施中，上盖上表面设置有一承载座7，该承载座插入固定在上盖上的转轴8装配在上盖上，承载座可以围绕转轴转动；电机4固定装配在承载座上，在上盖上表面还设置有驱动承载座围绕转轴转动的气缸9，在电机的输出轴设置小伞齿轮10，在搅拌轴上设置有与小伞齿轮配合的大伞齿轮11，当气缸伸出时，可以推动承载座转动，使电机输出轴上的小伞齿轮与搅拌轴上的大伞齿轮脱离配合传动，当气缸收缩时，能够通过承载座的转动，带动电机输出轴上的小伞齿轮与搅拌轴上的大伞齿轮相啮合形成传动，从而电机能够带动搅拌轴转动。在上盖上表面中部设置有支承导向筒12，搅拌轴穿插于导向筒中，导向筒内壁与搅拌轴之间设置有轴承13，在搅拌轴上固定设置有将搅拌轴挡位在上盖上的挡块14，这样搅拌轴悬挂式装配在上盖上，并可以从搅拌轴上端向上将搅拌轴从罐体内提出。

搅拌轴下端的一组搅拌桨通过上下两个锁紧螺母15锁定在搅拌轴上，便于装拆；而上面一组的搅拌桨通过弹性卡合机构装配于搅拌轴上，连接杆的一端设置有卡套21，卡套套在搅拌轴上能够沿着搅拌轴滑动，其中，卡合机构包括固定布置在卡套上的支承架16，中部转动连接在支承架上的Z型杠杆17，Z型杠杆的一端卡在搅拌轴上的卡槽20中，另一端与固定设置在上盖下表面的触头19形成配合；在Z型杠杆与支承架上设置有将Z型杠杆朝向搅拌轴拉扯的拉簧18；这样在拆卸搅拌轴过程中，搅拌轴的上升过程中，触头19与Z型杠杆抵触，这样Z型杠杆的一端便会从卡槽中脱离，这样上面一组的搅拌桨便会往下滑落到下面一组搅拌桨的位置，便于拆卸。

在罐体的顶部设置有与罐体内连通的投料口22、补料口23、排气口24，投料口、补料口处于搅拌轴一侧的上盖上，排气口处于搅拌轴另一侧的上盖上，补料口的口径小于投料口的口径，在罐体内底部处于搅拌轴的下方设置有空气分布器25，空气分布器连通有布气管道26，该布气管道的一端与空气分布器的进入端连通，另一端延伸到罐体外部；空气分布器包括内部中空的圆锥形壳体，圆锥形壳体直径小的一端设置有与布气管道连通的连接管27，圆锥形壳体直径大的一端设置有对该端形成封盖的分布板28，在分布板上分布有若干个连通圆锥形壳体内部与罐体内部空间的分布孔；圆锥形壳体直径大的一端靠近搅拌轴下端，分布板所在的平面与罐体的横截面保持平行。布气管道连通有空气压缩机，通过空气压缩机向罐体内注入空气；为了便于空气均匀分布到罐体中，分布板上分布孔的孔径从分布板中心向分布板的外围呈逐渐增大。

罐体内底部设置有对温度探头30、溶解氧电极31、pH电极32，温度探头、溶解氧电极、pH电极与控制搅拌装置中电机工作状态的PLC控制器33形成电信号连接；在罐体上部一侧设有50mm×160mm的硼硅玻璃视窗34。视窗相面对的罐体上设置有灯光照明入口35，在灯光照明入口中装配有发光体36，以及与发光体电性连接的灯光亮度调节器37，灯光亮度调节器与供电源连接，以可实现植物细胞的光培养和暗培养。

另外，在罐体内设置有能够对植物发根产物收获实现固液分离的筛桶38，筛桶将上述搅拌桨包围，筛桶的四壁与底部布满直径2毫米的筛孔。筛桶的上端口设置向外翻折的挡位折边，在罐体内壁设置有对挡位折边形成支承的挡位环，挡位折边卡在挡位环上，这样使筛桶呈悬空状处于罐体内，使筛桶充分发挥作用，也便于对筛桶的装拆更换。罐体的内壁设置有加热夹套，加热夹套内设置有可调节功率的电加热器29，电加热器与上述控制器形成电信号连接。通过控制器不仅能够对搅拌装置进行调速，还可以接收温度探头的温度来调整电加热器的工作状态，以保证罐体内的温度恒定性；以及通过灯光亮度调节器来调整发光体的光照度，这样控制器需要与灯光亮度调节器进行电信号连接；其中，发光体可以采用LED发光源或普通日光灯，灯光亮度调节器可以采用电阻式等等调节器来实现，这些属于常用技术，在此就不多赘述。控制器还可以与空气压缩机进行控制，以调整空气压缩机向罐体内通入的气体量。

本实用新型能够实现温度调控、搅拌转数、通气量在线调节、灯光照度调节等。本实用新型在发酵罐体增加筛桶结构、设置低氧浓度、培养液周期浸没、增加照明装置满足植物发根生长条件，培养效果较气升式发酵罐大大提高；在微生物培养时拆除发酵罐体筛桶结构、安装搅拌桨、设置较高溶解氧浓度，与传统机械搅式发酵罐生产能力相当，大大降低实验设备投入，提高设备利用率。