專利名稱：自動生物培養(yǎng)和分送系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動生物培養(yǎng)和分送系統(tǒng)，并且，更具體地涉及適用 于從起子(starter)菌群培養(yǎng)細(xì)菌和適用于分送細(xì)菌以進(jìn)行所希望的使 用，譬如從油阱中去除油脂的自動細(xì)菌培養(yǎng)和分送系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
培養(yǎng)細(xì)菌的自動系統(tǒng)和方法是公知的。 一些系統(tǒng)使用粉末形式的 起子細(xì)菌和培養(yǎng)基。在儲存和/或分送起子細(xì)菌和培養(yǎng)基方面存在困難。 例如，在起子細(xì)菌和/或培養(yǎng)基是粉末形式時，水份可以引起粉末結(jié)塊， 不利于處理和分送。在含有裝置的封裝內(nèi)保存起子細(xì)菌和培養(yǎng)基必須 把封裝內(nèi)的水份增加到環(huán)境空氣以上并且增加處理和分送起子細(xì)菌及 培養(yǎng)基的困難。在某些條件下起子細(xì)菌和培養(yǎng)基可能需要儲存在高于 或低于環(huán)境的溫度，這引起對溫度的關(guān)切。
公知的培養(yǎng)細(xì)菌的自動系統(tǒng)典型地利用生物發(fā)酵器 (biogenerator)，細(xì)菌和培養(yǎng)基安放于其中批量地培養(yǎng)。典型地，補(bǔ) 料裝置提供補(bǔ)充的培養(yǎng)基、水和空氣。典型地用泵分送和補(bǔ)料。在使 用生物發(fā)酵器培養(yǎng)細(xì)菌和分送細(xì)菌一段時間以后，生物發(fā)酵器需要從 生物發(fā)酵器中清空所有的內(nèi)容物并且清潔生物發(fā)酵器，然后才能加入 和培養(yǎng)新的生物量批次。僅用水沖洗系統(tǒng)是不夠的，不能提供充分的 清潔。為了保證新的一批細(xì)菌不受以前培養(yǎng)的細(xì)菌的污染，清潔是重 要的。由于現(xiàn)有技術(shù)生物發(fā)酵器以及其相關(guān)的培養(yǎng)基、水和空氣補(bǔ)料 裝置和泵的相對復(fù)雜的性質(zhì)，清潔是高勞動強(qiáng)度的，并且是困難的。因此周期性的清潔生物發(fā)酵器花費(fèi)大，并且僅所涉勞動力成本就可抵 消由于使用生物發(fā)酵器而較使用非生物發(fā)酵器的其它機(jī)構(gòu)所能達(dá)到的 總成本節(jié)支，例如與單純周期性地泵出油阱比較。
公知的生物發(fā)酵器在其機(jī)械布置上相對復(fù)雜，并且因此， 一般地 對單個生物發(fā)酵器提供起子細(xì)菌以包括眾多不同的細(xì)菌培養(yǎng)物。已經(jīng) 顯露出的一個缺點(diǎn)是，隨著時間推移，不同菌株在生物發(fā)酵器中占據(jù) 優(yōu)勢，這是由于一些菌株培養(yǎng)和其它菌株相比的內(nèi)在趨勢與培養(yǎng)基的 特性、溫度特性和培養(yǎng)基的濃度等等有關(guān)。在生物發(fā)酵器工作一段時 間后，在它可被清潔和開始新的批次前，混合物中的細(xì)菌比例可能與 優(yōu)選的比例發(fā)生變化，并且這種變化即使有相對精確的諸如溫度之類 的條件控制也可能發(fā)生。
現(xiàn)有技術(shù)生物發(fā)酵器典型地具有分送泵和/或再循環(huán)泵用于循環(huán) 包含水、細(xì)菌和培養(yǎng)基的液體。這樣的再循環(huán)泵涉及液體經(jīng)之通過的 管子和管路，清潔這些管子和管路極為困難并且耗費(fèi)時間，并且必然 地涉及接合處及連接處，這些地方時間長了必然地會產(chǎn)生機(jī)械故障。
公知的自動生物培養(yǎng)和分送系統(tǒng)典型地不適于偏遠(yuǎn)地方的工作， 例如在沒有電源或者壓力水源處。公知的自動生物培養(yǎng)和分送系統(tǒng)典 型地有相對高的能耗，并且不適用于由電池驅(qū)動較長的時間工作，譬 如工作14至30天。
公知的自動生物培養(yǎng)和分送系統(tǒng)典型地需要周期性處理起子細(xì)菌 和培養(yǎng)基，例如，為了開始新批次，或者給從中分送細(xì)菌和培養(yǎng)基的 料斗和容器重新裝料。在可能污染起子細(xì)菌和培養(yǎng)基和/或分送系統(tǒng)周 圍的環(huán)境方面，這樣的處理是不利的。
現(xiàn)有技術(shù)自動生物培養(yǎng)和分送系統(tǒng)采用干粉末形式的起子細(xì)菌和 培養(yǎng)基的組合。缺點(diǎn)是干粉末難于對每個新的批次處理和分送。另外，細(xì)菌與培養(yǎng)基的相對比例預(yù)設(shè)于粉末中，并且不能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)。 發(fā)明概述
為了至少部分地克服現(xiàn)有技術(shù)裝置的這些缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種 利用積木式發(fā)酵罐的自動生物培養(yǎng)和分送系統(tǒng)，所述的積木式發(fā)酵罐 可以拆卸，用另一個發(fā)酵罐更換。改裝發(fā)放空氣、水和/或培養(yǎng)基的機(jī) 構(gòu)，使之能夠方便地連接和脫開發(fā)酵罐以方便和廉價地更換。攪拌機(jī) 構(gòu)與發(fā)酵罐可以是整體也可以是可拆卸的，或者與發(fā)酵罐可以快速連
接和脫開。發(fā)酵罐可以是一次性的，并且每個新的發(fā)酵罐可以提供成 包括起始量生物量和/或培養(yǎng)基的密封的容器。
每個單獨(dú)的自動生物培養(yǎng)和分送系統(tǒng)可以設(shè)有多個發(fā)酵罐，從而 積累地提供所要求的系統(tǒng)容量和/或提供在每個發(fā)酵罐中培養(yǎng)不同的生 物量。優(yōu)選地，要加入到發(fā)酵罐中的培養(yǎng)基包括液體形式的培養(yǎng)基以 易于與細(xì)菌分開地儲存，并且方便分送。
在一個方面，本發(fā)明提供自動生物培養(yǎng)和分送系統(tǒng)的簡化的結(jié)構(gòu)。
在另一個方面，本發(fā)明提供一種一次性的一體化發(fā)酵罐，以方便 連接和脫開自動生物培養(yǎng)和分送系統(tǒng)。
在另一個方面，本發(fā)明提供一種可更換的一體化發(fā)酵罐，所述的 發(fā)酵罐設(shè)有起始量的生物量和/或培養(yǎng)基。
在另一個方面，本發(fā)明提供一種自動生物培養(yǎng)和分送系統(tǒng)，所述 自動生物培養(yǎng)和分送系統(tǒng)適配多個可更換的和/或一次性的發(fā)酵罐。
在另一個方面，本發(fā)明提供一種用于自動生物培養(yǎng)和分送系統(tǒng)的 發(fā)酵罐，所述自動生物培養(yǎng)和分送系統(tǒng)安裝有與之連接的并且可以更 換的廉價的一次性馬達(dá)。在另一個方面，本發(fā)明提供一種用于自動生物培養(yǎng)和分送系統(tǒng)的 發(fā)酵罐，其中用簡單的風(fēng)扇提供空氣。
因此在一個方面，本發(fā)明提供一種用于培養(yǎng)細(xì)菌的自動分批方法， 含有重復(fù)一個批周期，所述批周期包含步驟
(i) 引入一批次起子菌群、水和培養(yǎng)基，并且在液體中把細(xì)菌從 批次起子菌群在預(yù)定的期間培養(yǎng)成使用菌群，及其后
(ii) 重復(fù)以下的子周期
(a) 分送出分送部分的細(xì)菌進(jìn)行所希望的使用，同時保留其余部 分細(xì)菌，和
(b) 對發(fā)酵罐補(bǔ)充附加的水和/或培養(yǎng)基以把其余部分中的細(xì)菌 培養(yǎng)成使用菌群，
(iii) 接著，在許多所述的子周期后，從批次中放出所有的細(xì)菌
并且重復(fù)批周期步驟(i)至(iii)，
所述處理在一種裝置中進(jìn)行，所述裝置包含
一種積木式生物發(fā)酵器，具有頂、底、用于向發(fā)酵罐中進(jìn)水的水 輸入、用于向發(fā)酵罐中進(jìn)氣的空氣輸入、用于向發(fā)酵罐中加入培養(yǎng)基 的培養(yǎng)基輸入，和用于從發(fā)酵罐中流出液體的發(fā)酵罐輸出，
一種用于在發(fā)酵罐中攪拌液體的攪拌機(jī)構(gòu)，
一種用于經(jīng)空氣輸入向發(fā)酵罐中發(fā)放空氣與罐中液體發(fā)生接觸的 空氣發(fā)放系統(tǒng)，
一種用于經(jīng)水輸入向發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)放水的水發(fā)放系統(tǒng)， 一種用于經(jīng)培養(yǎng)基輸入向發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)放培養(yǎng)基的培養(yǎng)基發(fā)放系
統(tǒng)，
發(fā)酵罐是可拆卸的，
其中在每次批周期以后，并且作為下一個批周期的步驟，拆卸上 次批周期中使用的發(fā)酵罐，并且在其位置連接下個周期的發(fā)酵罐，從 而每個周期的一批次起子細(xì)菌菌群處于沒有上個批周期的細(xì)菌的發(fā)酵 罐中。


從下面說明書參照附圖可以了解本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)，在附
圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的自動生物培養(yǎng)和分送系統(tǒng)的第一實(shí)施形式的 正視圖2是圖1的系統(tǒng)的正面透視圖3是圖1中所示的組裝的發(fā)酵罐和蓋的透視圖4是經(jīng)圖3所示發(fā)酵罐組件的截面?zhèn)纫晥D5是單純圖3中的發(fā)酵罐的透視圖6是圖l所示發(fā)酵罐的蓋的透視圖7是圖1中所示的原料分送單元的正面透視圖8是圖1中所示的水輸入閥門的透視圖9是圖1中所示的排放槽的頂透視圖IO是封裝罩的底透視圖ll是帶有圖10封裝罩的圖5發(fā)酵罐的類似圖4的視圖12示出圖5的發(fā)酵罐的側(cè)視截面圖，不同的是帶有修改了的卡
扣布置可拆卸馬達(dá)；
圖13示出圖5的發(fā)酵罐的側(cè)視截面圖，不同的是帶有磁性耦連的
葉輪和馬達(dá)；
圖14是裝有常平架的類似圖4發(fā)酵罐的截面圖； 圖15是沿圖14的剖線15、15'的截面圖16是頂透視圖，示出對圖5所示修改適用于接合三個發(fā)酵罐的 發(fā)酵罐蓋。
具體實(shí)施例方式
參閱圖1至4，這些附圖示出根據(jù)本發(fā)明的自動生物培養(yǎng)和分送 系統(tǒng)10的一個優(yōu)選實(shí)施形式。所述系統(tǒng)含有生物發(fā)酵器12、原料發(fā)放 系統(tǒng)14、水發(fā)放系統(tǒng)16、控制器18和排放系統(tǒng)20。生物發(fā)酵器12包括由發(fā)酵罐24和蓋26形成的容器22。攪拌馬 達(dá)28在其底部連接在發(fā)酵罐24上并且用作在發(fā)酵罐24內(nèi)混合液體。 從圖4中可見，馬達(dá)28是廉價的直流馬達(dá)，安裝在發(fā)酵罐24的底部， 帶有穿經(jīng)發(fā)酵罐24、軸支在底壁34中的軸32，所述的軸32載有葉輪 36。在軸32與底壁34之間由墊圈提供密封。
發(fā)酵罐24包括向下伸的圓臺40，圓臺40中有中心鏜孔用于容納 馬達(dá)28。螺紋固著器39把一塊板接合在馬達(dá)28上，以便可拆卸地把 馬達(dá)固定在鏜孔內(nèi)。啟動馬達(dá)28后，轉(zhuǎn)動軸32和葉輪36引起發(fā)酵罐 24內(nèi)的液體沿一個方向旋轉(zhuǎn)，形成如圖4中示意性示出的相對深的渦 流，旨在增加液體上方空氣中的氧被液體吸收的機(jī)會。馬達(dá)28同軸 地安裝在發(fā)酵罐24內(nèi)據(jù)認(rèn)為是優(yōu)選的，但并非是必須的。在優(yōu)選實(shí) 施形式中，馬達(dá)28具有兩個接觸銷30，并且適用于通過帶有電線41 的電線插頭快速連接和脫開，所述電線41把馬達(dá)28連接到控制器 18。
發(fā)酵罐24在圖中示出具有大體上截頭圓錐的形狀，其側(cè)壁46從 底壁34向上伸并且從底壁34向外形成圓錐段。側(cè)壁46有截面為圓形 的內(nèi)表面，并且在直徑上從底壁34向罐24的幵放的上端48擴(kuò)大。罐 24可以有其它的形狀。
如在圖1中可見，系統(tǒng)IO優(yōu)選地安裝在安裝板上，所述安裝板可 以含有殼的后板52，所述殼可以包括可拆卸的殼罩，這在圖中沒有示 出，所述的殼罩含有頂、底、兩側(cè)表面和前表面，以包容系統(tǒng)10和防 止系統(tǒng)IO暴露于元件等等。可以設(shè)置也可以不設(shè)置控制殼內(nèi)溫度和濕 度的機(jī)構(gòu)。如在圖5中看得最清楚，設(shè)有安裝凸緣50，用于與配套的 發(fā)酵罐托架接合，使之能夠可拆卸地安裝罐24.
盡管在圖中沒有示出，殼的后板52設(shè)有與發(fā)酵罐安裝凸緣50配 套的安裝托架，從而罐24可以方便地、可拆卸地安裝到后板52上，以及從后板52上拆卸下來以用相似構(gòu)形的另一個罐24更換。
罐24的側(cè)壁46在其一側(cè)載有溢流輸出管口 54。輸出管口 54在 側(cè)壁上從孔53伸出成為水平延伸向上開放的通道55，所述通道55止 于向下延伸的管56，所述管56在輸出58處開放。排放管60在輸出 58處連接到管56并且向下伸到輸出62。
參閱圖6，圖6示出罐蓋26，所述罐蓋26用于可拆卸地以卡扣配 合關(guān)系固定到發(fā)酵罐24上。蓋26具有頂64和懸垂的凸緣66，所述的 凸緣66從之向下延伸以便用卡扣配合可拆卸的關(guān)系接合到繞罐24的 上開放端48的隆起的環(huán)形邊緣68之上，如圖5中所示。頂64包括一 個帶有從之伸出的臂69的圓形部分，所述臂69蓋在輸出管54上。凸 緣66在臂69末端截去成為開口 70于輸出管54上的氣隙開口 72上方。 開口 70與氣隙開口 72 —起提供安全溢流輸出，在故障情況下，例如 管56堵塞時，所述的安全溢流開口讓液體從罐24向外流經(jīng)氣隙開口 72，然后在重力作用下進(jìn)入排放系統(tǒng)20。氣隙開口 72設(shè)有觀察窗防止 罐24內(nèi)的材料或者其溢流上升到可接觸或者污染由蓋26承載的水發(fā) 放系統(tǒng)的水平。
如圖6中看得最清楚，蓋26的臂69承載排放輸入端74。該排放 輸入端經(jīng)排水管76連接到水發(fā)放系統(tǒng)16的排水輸入閥門79，如圖2 和8中所示。
頂端64包括罐水輸入端78，所述的罐水輸入端78經(jīng)連接到水發(fā) 放系統(tǒng)16的輸入閥門82的發(fā)酵罐水管80連接，如圖2和8中所示。
頂端64包括原料端口 84，所述的原料端口 84由原料管86連接 到原料發(fā)放系統(tǒng)14的原料分送單元88。
蓋26承載直立的風(fēng)扇安裝凸緣90，在其上安裝風(fēng)扇92，如圖3所示最清楚。風(fēng)扇92含有公知的風(fēng)扇，所述的風(fēng)扇具有殼、安裝在該 殼內(nèi)的電動馬達(dá)、連接到電動馬達(dá)的軸和承載在軸上的葉輪，從而啟
動馬達(dá)轉(zhuǎn)動葉輪，經(jīng)殼把空氣抽過馬達(dá)，然后向下鼓空氣進(jìn)入罐24。 過剩空氣可以經(jīng)氣隙開口 72退出。如圖4中示意地所示，由箭頭93 代表的空氣從風(fēng)扇92向下被引導(dǎo)，以與罐中的液體發(fā)生接觸從而增加 氣體交換，尤其增加液體中的氧。
參見圖7，該圖示出原料發(fā)放系統(tǒng)14，含有原料儲存容器94，所 述的原料儲存容器帶有連接到分送泵96的輸出95，分送泵96的輸出 98連接圖2中所示的原料發(fā)放管86用于經(jīng)蓋26中的原料端口 84把原 料發(fā)放進(jìn)發(fā)酵罐24中。分送泵96優(yōu)選地是如美國專利5,836,482和 6,343,724中說明的齒輪泵，這些文獻(xiàn)的公開內(nèi)容并入本文作為參引。 在這樣的齒輪泵中，齒輪泵由電動馬達(dá)驅(qū)動。齒輪泵優(yōu)選地是降低能 量耗用的結(jié)構(gòu)，從而使之能夠用電池驅(qū)動。原料分送單元88以及其泵 96由電線89連接到控制器18，如圖1中所示。
含有儲存容器94、齒輪泵96和與齒輪泵關(guān)聯(lián)的馬達(dá)的原料發(fā)放 系統(tǒng)14作為集成單元在市場上可購得。優(yōu)選的原料發(fā)放系統(tǒng)14可選 自市售自動液體分送器，如用于分送洗手皀的分送器。原料優(yōu)選地提 供成液體，這可以方便地用原料分送單元88分送。 一種優(yōu)選的液體是 濃蔗糖原料。所述濃蔗糖溶液可以有糖以外的其它營養(yǎng)物，例如于溶 液中或者于乳懸液中。優(yōu)選地，液體原料不包括細(xì)菌或其它活性生物 量，并且因此相對穩(wěn)定。
原料發(fā)放系統(tǒng)14適于用控制器18控制，以在需要時向發(fā)酵罐24 中提供受控量的原料。
原料發(fā)放單元88適于以常規(guī)方式固定在后板52上并且在需要時 可以拆卸。原料儲存容器94示于圖2中，具有開放的頂以利于周期地 用原料填充原料儲存容器94。或者，原料儲存容器可以是可拆卸的，可以是可折疊的也可以是剛性的儲存容器，可以周期地更換而不是為 重新使用而重新灌充。
水發(fā)放系統(tǒng)16示于圖8中，包括輸入連接管100，其上要連接一 個導(dǎo)管(未示出)從而從壓力水源供水。
輸入連接管100經(jīng)水岐管106把水引到兩個分開的閥門，也就是 一個電磁線圈控制的罐水輸入閥門82和一個電磁線圈控制的排水輸入 閥門79。這些閥門分別有連接到罐水管80或者排水管76的各自輸出， 用于或經(jīng)水輸入端78向罐24發(fā)放罐水，或向排水端輸入74排水。閥 門79和82是公知的電控制閥，可以在開放和關(guān)閉位置之間移動，并 且可以經(jīng)電線107電連接到控制器18受控制按要求在開放和關(guān)閉位置 之間移動。
排放系統(tǒng)20含有排放皿120，如在圖9中最清楚地所示。如圖所 示，該排放皿設(shè)在整個生物發(fā)酵器12、原料發(fā)放系統(tǒng)14和水發(fā)放系統(tǒng) 16的下方，并且包繞它們下方的截面區(qū)域，以收集在重力作用下可能 向下滴的任何液體或者其它材料。因此，排放皿覆蓋要從之收集所述 液滴的部件下方的適當(dāng)?shù)慕孛娣e。排放皿120具有直立的周邊凸緣122 以收集任何液滴或者分放的液體，并且以料斗或者漏斗的方向把它們 引導(dǎo)到排放皿輸出124，后者由圖2中所示排放軟管126連接到需要從 系統(tǒng)IO發(fā)放生物量的位置，例如連接到飯店中的排水管，在飯店中生 物量可消化油阱中的油脂。在系統(tǒng)10的正常工作時，在罐10中培養(yǎng) 的生物量周期性地從發(fā)酵罐中發(fā)送并且經(jīng)過罐排放軟管126，從罐輸出 軟管60的輸出62發(fā)送的這種液體置于排放皿120上方并且經(jīng)排放軟 管輸出62之間的氣隙滴到排放皿120上，并且因此，發(fā)放至飯店排水 管進(jìn)行使用。排放軟管輸出62在排放皿120上方間隔開，從而提供對 它的氣隙并且防止污染從排放皿120進(jìn)入材料的罐排放軟管60。
圖11示出積木式替換生物發(fā)酵器136，含有由封閉罩132密封的發(fā)酵罐24，帶有馬達(dá)28以及其連接到發(fā)酵罐24的葉輪36，并且在內(nèi) 部包括包裝138和材料140。
圖12中，罐24與以上參閱的相同并且承載有固定于其上的攪拌 馬達(dá)28。如圖IO所示封閉罩132用于以不透液體的方式關(guān)閉發(fā)酵罐的 上開放端。罩132具有基本上與蓋26相同的頂131和凸緣133，然而， 經(jīng)過蓋提供的開口沒有經(jīng)封閉罩132提供。封閉罩132在其凸緣133 中具有槽134以容納輸出管54。分開的內(nèi)凸緣135從槽134內(nèi)部的頂 131向下伸，從而通過繞輸出孔53接合罐的內(nèi)表面密封地關(guān)閉罐24的 輸出孔53。從而，在施加封閉罩132時，密封地關(guān)閉了罐24。
在罐24內(nèi)提供密封的包裝138,其是由140標(biāo)示出的松散粉末材 料。更換的生物發(fā)酵器136承載要求放在罐24內(nèi)部的生物量、材料和 培養(yǎng)基，用于初始起動任何罐24。包裝138可以由水溶性膜形成，從 而在接觸水時，膜溶解而放出包裝中的內(nèi)容物。包裝可以含有一組希 望與散放在罐24中的材料140保持分開的成分。因此，包裝138可含 有選自生物量的材料，譬如一種粉末或者其它現(xiàn)成的用于培養(yǎng)的細(xì)菌， 不同生物量來源的混合物，譬如不同類型的細(xì)菌，或者初始原料或者 其它可以是粉末、顆粒、膏糊或液體形式的培養(yǎng)基，可包括也可不包 括生物量。
只要密封替換生物發(fā)酵器136并且沒有必要保持成分分幵，就不 必要用分開的密封包裝138提供不同的成分，例如，本身制造粉末的 生物量只需要隨著或有或無培養(yǎng)基的材料140放進(jìn)密封的生物發(fā)酵器 中。或者，如果兩種或者多種成分希望在替換生物發(fā)酵器136中保持 分開，或者如果替換生物發(fā)酵器不是密封的，該替換生物發(fā)酵器就可 以有一或兩個這樣的包裝138。包裝可以在使用前手動地打開，也可以 由水溶性薄膜形成。
現(xiàn)在從圖1所示系統(tǒng)開始說明使用系統(tǒng)10的優(yōu)選的方式，但是其中沒有連接圖5中所示的發(fā)酵罐24。如圖11所示，替換生物發(fā)酵器136， 設(shè)有在包裝138中的細(xì)菌起子團(tuán)和作為材料140的起子量培養(yǎng)基。拆卸 了封閉罩。然后通過把蓋26連接到罐24上、把罐排放管60連接到退 出輸出58、經(jīng)其安裝架50把罐24連接到后板58上和經(jīng)承載在電 線上的插頭把電線41連接到馬達(dá)28上而把罐24連接到系統(tǒng)10的其 余部分上。接著啟動控制器18，并且控制器通過適當(dāng)?shù)乜刂茢嚢桉R達(dá) 28的工作、風(fēng)扇92的工作、原料分送單元的工作和罐水輸入閥門82 和排水閥門79的工作來控制生物發(fā)酵器的工作。控制器可以控制這些 各種裝置的工作方式、定時和持續(xù)時間。典型的操作涉及，在初始組 裝生物發(fā)酵器以后，經(jīng)罐水輸入端78向罐添加要求容量的水，然后等 待一段時間，讓包裝138的水溶性薄膜溶解和來自包裝的培養(yǎng)基140 和材料溶解或者變潮，然后啟動馬達(dá)28。
在所要求的一段時間，在風(fēng)扇92工作和攪拌馬達(dá)28工作的同時， 讓細(xì)菌在罐24內(nèi)培養(yǎng)和繁殖，如果希望，添加適當(dāng)量的原料和/或水， 然而，優(yōu)選地，罐中的材料體積不會超過罐24的容量。在培養(yǎng)了足夠 的生物量后，可以通過把罐24內(nèi)的液面提高到足以使罐24中的液體 從罐24溢流進(jìn)輸出管54，因而沿罐排放管60向下進(jìn)入排放皿120， 并且經(jīng)排放軟管126,例如流到油阱，從罐中分送一定量的生物量。為 了更好地保證排出的細(xì)菌能夠抵達(dá)油阱，通過由控制器控制從水輸入 端74流出的水從排放管56沖刷排放物。由于知道油阱的位置，可以 使用優(yōu)選量的水沖刷向油阱排放的細(xì)菌。
通過經(jīng)水輸入端78加水和/或通過提高葉輪36的旋轉(zhuǎn)速度增加罐 內(nèi)渦流的高度可以提高罐24中的液面引起溢流。可以控制經(jīng)罐水輸入 端78提供的水量，從而輔助控制罐中的液體溢流罐的程度，并且從而 控制分送到油罐的液體量。
從罐24中分送出部分含細(xì)菌的液體以后，余留在罐24中的含細(xì) 菌的液體中的細(xì)菌由于添加必要的原料和/或水而培養(yǎng)，可能同時有一定的進(jìn)一步溢流。
生物發(fā)酵器12可以在每個批次中周期地使用以培養(yǎng)生物量，并且 分送部分這樣的生物量。例如，使用該方法，可以例如每24小時或者
24小時以下或者每七天左右，周期性地分送一定量的生物量。然而，
在一段時間以后，希望隨著生物發(fā)酵器內(nèi)的生物量全體取出終止該批 次，然后用清潔的罐和新的起始生物量和培養(yǎng)基開始新的批次。
在此方面，并且根據(jù)優(yōu)選的操作方法，在一段時間以后，譬如每 隔一周或兩周或者四周或六周以后，停止操作系統(tǒng)并且拆卸現(xiàn)有的發(fā)
酵罐24。提供新的替換生物發(fā)酵器。然而，可以徹底地清潔和替換現(xiàn) 有的發(fā)酵罐24。用過的罐24中的含生物量的液體優(yōu)選地下向排出到排 放皿120中，并且可以手工地完成。提供新的生物量，例如新的起子 量細(xì)菌和/或培養(yǎng)基。
罐排放管60可以重新使用，也可以作為替換生物發(fā)酵器的部分替 換。由于每個優(yōu)選的一次性替換生物發(fā)酵器都載有其自己的馬達(dá)，不 需要以前的馬達(dá)，在需要時，以前的馬達(dá)可以與原來使用的罐24—起 丟棄。或者，不丟棄用過的罐24，而是徹底地清潔和重新使用用過的 罐和/或其馬達(dá)，例如優(yōu)選地從新的替換生物發(fā)酵器在用過的罐24上放 置封閉罩132，并且把用過的罐和其馬達(dá)運(yùn)送到可以用時間和勞動有效 和安全的方式常規(guī)地進(jìn)行清潔以重新使用或回收的地方。
在提供帶有適當(dāng)額度的起子細(xì)菌和/或培養(yǎng)基的替換生物發(fā)酵器 130中，可以為任何特定的分送系統(tǒng)和/或位置定制起子細(xì)菌和/或培養(yǎng) 基的性質(zhì)、方式和量，和/或考慮諸如環(huán)境時間和溫度或者控制時間和 溫度等因素對它們進(jìn)行定制，所述因素是可預(yù)設(shè)的，或者可以是該年
的時間條件和/或工作時間表，譬如飯店、工廠或者其它機(jī)構(gòu)的活動、 保養(yǎng)等等。
18控制器18優(yōu)選地是市場上公知的電子控制系統(tǒng)，并且可以有不同 的處理單元和裝置用于提供控制和對控制器的輸入，從而可以管理和 控制控制器以適當(dāng)?shù)夭僮鞲鞣N系統(tǒng)。
優(yōu)選地可以提供各種傳感裝置，例如檢測排放皿120中的液面， 從而如果液面高于一定的水平，就可以在例如指示泄露的過載的情況
下關(guān)閉水輸入閥門79和82。類似地可以提供液面?zhèn)鞲衅鳈z測罐24中 的液面和/或檢測罐24內(nèi)液體中生物量的濃度。任何這樣的傳感器都可 以優(yōu)選地安裝在罐蓋26上，且從該罐蓋向下伸入罐24是，并且，從 而不防礙連接及脫開罐24和蓋26。
控制器用于控制攪拌馬達(dá)28的工作，例如控制其開/關(guān)操作和/或 控制其工作速度。控制器可控制風(fēng)扇92的工作以控制其開/關(guān)操作和/ 或控制其工作速度。控制器可以控制電磁線包開放或者關(guān)閉輸入閥門 79和82，并且可以含有部分地或完全地開放這些閥門的機(jī)構(gòu)。控制器 可以控制原料分送單元88的工作，并且可以有各種復(fù)雜的控制布置， 用于例如有關(guān)要分送的液體量控制分送泵工作持續(xù)時間，并且用于檢 測和了解剩余在儲存容器94中的原料量。
盡管可以用傳感器檢測每個罐中的生物量量，然而優(yōu)選地控制器 可以存儲相關(guān)時間、溫度和添加的水的不同生物量培養(yǎng)特性的預(yù)先估 計(jì)，從而控制器可以適當(dāng)?shù)赜?jì)算培養(yǎng)、加水和分送的最適條件。
圖1中所示的自動生物培養(yǎng)和分送系統(tǒng)10提供單個的發(fā)酵罐24。 根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施形式，發(fā)酵罐24容積可以在約0.5至約 5升的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地約l升，以便于操作，并且為了通過只設(shè)在罐 24底部的攪拌馬達(dá)28提供充分的攪拌。還有，約l升的容積的優(yōu)點(diǎn)是 攪拌馬達(dá)28可以包含相對廉價的馬達(dá)。優(yōu)選的廉價的電動馬達(dá)為功率 在1.0至0.2瓦特范圍的馬達(dá)。例如一種優(yōu)選的馬達(dá)可以以MABUCHI 的商品名購到，型號為RE-260、 RA-18130，在3伏特直流電時有載電流約0.1安培，或在6伏特約0.05安培。使用這樣小的馬達(dá)有利于降 低馬達(dá)成本，使馬達(dá)28例如與用過的罐24 —起可以接受為一次性的， 以使能耗最小。當(dāng)然，可以考慮罐的性質(zhì)以及裝入罐內(nèi)的材料量可以 提供其它馬達(dá)，不論是交流馬達(dá)還是更強(qiáng)力的馬達(dá)。
參見圖12，該圖示出對圖4加以修改了的罐24下部的示意性截 面圖，在適于用搭扣配合固定到罐24下端的殼180中提供可拆卸、可 復(fù)用的攪拌馬達(dá)28。在罐24內(nèi)提供有葉輪36，所述葉輪36連接在傳 動軸142上，所述傳動軸142經(jīng)罐24的底壁34伸入進(jìn)一個密封的布 置中。傳動軸142做有花鍵。葉輪和其軸的整體優(yōu)選地可以用可回收 的塑料材料制造，并且可以形成隨著每個罐24提供的一次性部件。
攪拌馬達(dá)28有驅(qū)動軸32，所述驅(qū)動軸32具有做花健的插孔134， 后者用于通過其軸向滑動連接到做有花鍵的傳動軸132上。從而為了 拆卸或者連接罐24，馬達(dá)28經(jīng)其殼180可拆卸地連接或者脫開罐24 的底。
參見圖13，該圖示出在罐24內(nèi)設(shè)有可拆卸的葉輪36的一種布置， 在此，葉輪36由磁耦連的可拆卸驅(qū)動機(jī)構(gòu)磁性耦連和轉(zhuǎn)動。在此方面， 罐24的下端設(shè)有圓柱形凹陷152容納和軸支包括圓柱形傳動磁體154 的葉輪36于其中。攪拌馬達(dá)28可拆卸地經(jīng)其殼180連接于罐24的底 部，從而馬達(dá)28轉(zhuǎn)動由電動馬達(dá)的軸轉(zhuǎn)動的環(huán)形驅(qū)動磁體156。以公 知的方式，由于馬達(dá)28造成的驅(qū)動磁體156的旋轉(zhuǎn)引起傳動磁體154 旋轉(zhuǎn)，并且從而引起葉輪36旋轉(zhuǎn)。這種耦連馬達(dá)可在市場上購到。當(dāng) 使用新的罐24時，于罐中放置其它材料以前，在罐中放置葉輪36，然 后再在罐中放置生物量和其它材料，在這樣的意義上可以重復(fù)使用可 拆卸的馬達(dá)。在使用任一罐后，葉輪可被回收和清潔用于新罐。或者， 因?yàn)槿~輪相對地廉價，每個發(fā)酵罐都可以設(shè)置磁性耦連的葉輪，因此 可以可拆卸地固定在發(fā)酵罐的底上。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)適用于沒有常規(guī)電源的偏遠(yuǎn)處。作為水源，取 代于從常規(guī)的壓力供水提供水，可以在高于罐24的高度設(shè)置儲水容器， 既可以利用重力給水也可以經(jīng)相對低功率水泵給水，例如原料分送單 元中使用的那樣的泵。為了在重力下分送受控制容積的水，可以設(shè)置 預(yù)定容積的第一初級儲存容器和第二初級儲存容器。第二儲存容器可 以在重力下灌充，并且第二儲存容器的全部受控制容積可以同時向下
分送進(jìn)罐24。電磁線圈可以控制流進(jìn)和流出儲存容器。各個部件的電
源可以由電池供給，電池可以用太陽能電池板在偏遠(yuǎn)處充電。這樣的 偏遠(yuǎn)地區(qū)可以設(shè)有遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)譬如無線電或衛(wèi)星通信系統(tǒng)或者蜂窩 電話系統(tǒng)，以中繼有關(guān)工作、不工作等等的信號。
根據(jù)本發(fā)明， 一次性替換生物發(fā)酵器的優(yōu)選用途旨在減少周期性 業(yè)務(wù)和重新起動任何特定單元所需要的勞動時間。
在用標(biāo)準(zhǔn)交流電源工作時，電源既可以是120伏特也可以是220 伏特的，優(yōu)選地逐漸降低成12伏特的直流電壓。對于常規(guī)的安裝，水 源是標(biāo)準(zhǔn)自來水的壓力水。
為了在任何批次中控制單元，在單元填充了初始起子量細(xì)菌、培 養(yǎng)基和水以后，第一周期優(yōu)選地是由控制器接通風(fēng)扇和攪拌葉輪一個 由控制器設(shè)定的初始第一時間組成。由于葉輪在罐中旋轉(zhuǎn)造成的渦流 和從風(fēng)扇引入的新鮮空氣，促進(jìn)細(xì)菌的培養(yǎng)。在經(jīng)過了該初始第一時
間以后，控制器起動最初幾個重復(fù)分送子周期，如下
1. 關(guān)閉風(fēng)扇和攪拌馬達(dá)28;
2. 對水輸入閥門82的電磁線圈通電，以向罐24加入由控制器設(shè) 定的量的水(缺省值250毫升)；
3. 重新起動風(fēng)扇92和攪拌馬達(dá)28。由于葉輪36的旋轉(zhuǎn)在罐中形 成的渦流作用引起罐24中一些液體經(jīng)溢流輸出56溢流和經(jīng)罐排放軟 管60向下流。
4. 過一段時間(缺省值五分鐘)，關(guān)閉風(fēng)扇92和馬達(dá)28。5. 排放閥門79的電磁線圈通電，以分送水和直接從排放軟管60 沖刷細(xì)菌，經(jīng)排放管與確定發(fā)放生物量至要求位置的量的水(缺省值3
升) 一起向下流。
6. 由控制器給原料分送單元88通電以向發(fā)酵罐24中分送預(yù)定量 (缺省值25毫升)的原料。
7. 接通風(fēng)扇92和攪拌馬達(dá)28—段培養(yǎng)時間，在這段時間以后重 復(fù)步驟1-7。
由于葉輪的旋轉(zhuǎn)在罐中形成的渦流的程度，和渦流作用通過溢流 可以輔助從罐中分送材料的程度，至少可以部分地通過設(shè)定葉輪的旋 轉(zhuǎn)速度控制。可以設(shè)置控制器以提高的速度旋轉(zhuǎn)葉輪進(jìn)行分送，反之 以下降的速度只進(jìn)行攪拌。
罐上的氣隙開口 72有助于阻止罐中的細(xì)菌培養(yǎng)基落入便攜水源 中，例如在連接到輸入閥門的水源上形成真空的情況下。
設(shè)置罐24有與排放輸入端74不同的罐水輸入端78有助于分送細(xì) 菌時向排放沖刷細(xì)菌，并且使之相對沖刷操作進(jìn)行獨(dú)立的罐灌充。
盡管根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)所示為分送液體的原料分送單元88，本發(fā) 明不限于此，并且可以按受控制的量向每個罐中分送非液體形式的原 料。
在圖l的優(yōu)選實(shí)施形式中，發(fā)酵罐24易于拆卸和重新連接到系統(tǒng) 的其余部分上。蓋26承載多個在把新罐24連接至蓋26上時不必須脫 開的連接管線。從而，在該優(yōu)選的布置中，僅通過把罐24單連接到蓋 26上，以及電氣或者物理地把馬達(dá)的電線連接到罐的底上，罐24就可 以投入使用了。
盡管本發(fā)明示出可以通過相對軸向移動把罐24和蓋26連接在一起的布置，應(yīng)當(dāng)理解，可以適合其它運(yùn)動進(jìn)行連接，例如對蓋徑向地 滑動罐，這就是，例如如圖1中所示水平地滑動，并且這種水平的運(yùn) 動還可以提供同時把罐上的馬達(dá)連接電連接線或者脫開與電連接線的 連接，或者把馬達(dá)連接到罐上的機(jī)構(gòu)。
在此優(yōu)選的實(shí)施形式中，圖示出風(fēng)扇92安裝在蓋26上。這是優(yōu)
選的構(gòu)形，因?yàn)閾?jù)認(rèn)為可以使用相對便宜的風(fēng)扇提供空氣。例如，風(fēng)
扇可以安裝在與蓋分開的板52上，并且設(shè)有諸如橡膠管之類的管線從 風(fēng)扇伸到蓋26上的孔。以此方式，優(yōu)選用單個風(fēng)扇為多個罐提供空氣。
通過溢流從罐24分送生物量據(jù)認(rèn)為是較使用泵從罐分送優(yōu)選的 布置。通過向罐加水提高罐的液面提供溢流本身可以是分送部分培養(yǎng) 的生物量的適當(dāng)方式。同樣，增加渦流是不使用泵分送液體的另一個 手段，從而不論添水還是不添水都可以提高罐中的液面。
可以設(shè)置閥門布置開放或者關(guān)閉罐24中的孔以控制從罐24中分 送液體。任何這樣的閥門可以優(yōu)選地不形成罐的一部分，從而罐可以 繼續(xù)地提供成獨(dú)立的可拆卸元件。可以從罐上提供輸出端，可以對所 述的輸出端方便地可拆卸地連接和脫開排放管，同時排放管具有含于 其中的電磁線圈致動閥門，用于在需要時啟動，讓罐中的材料在啟動 了電磁線圈的條件下在重力作用下流進(jìn)管排放管。
在此優(yōu)選實(shí)施形式中，蓋26基本上關(guān)閉所述罐。但是這不是必須 的。例如，蓋可以緊密地處在罐的上方，與之接合或者與其間的氣隙 接合。用蓋26密封罐24的頂是優(yōu)選的，以使噴灑和淺出等最小。布 置蓋26實(shí)質(zhì)上不接合罐24，可以方便拆卸或者安裝罐，以及任何連接 到罐24上的或者可拆卸地與該罐接合的馬達(dá)28。
圖14和15示出一個示意性的布置，其中布置一個裝有常平架的 罐200，以能夠繞軸222翻傾，當(dāng)罐中的液面上升至液體填充罐200的上部204繞常平軸222不對稱的點(diǎn)時，罐在所述軸222上樞轉(zhuǎn)。在此 方面，如圖所示意，罐200具有弧形的頂部邊緣，并且類似彎曲的蓋 在罐上向上間隔幵。所述罐要通過從罐的每側(cè)伸出的轉(zhuǎn)向軸206繞水 平的常平軸222樞轉(zhuǎn)。當(dāng)罐樞轉(zhuǎn)時蓋26保持在固定的位置。罐200在 下部208是截頭圓錐體，然而在上部204是不對稱的，即罐在右向比 左向外伸得多，如圖所示。當(dāng)液體在或大致低于用210標(biāo)出的高度時， 罐取豎直的取向如實(shí)線所示。當(dāng)罐充以達(dá)到用212標(biāo)出的液面的液體 時，在上部的液體將引起罐繞軸222順時針轉(zhuǎn)動直到足夠的材料從溢 流端口56溢流時。例如，由于只有馬達(dá)的電線把罐連接到總成的其余 部分上，罐200將相對自由地轉(zhuǎn)動到溢流位置，在該位置可以由一個 止擋阻住罐200，然后在分送了一些液體后，轉(zhuǎn)回相對穩(wěn)定的非溢流的 布置。可以把裝常平軸的罐的結(jié)構(gòu)做成在罐傾倒到溢流位置時將分送 足夠的材料，例如，把罐中的液面降低到基本低于210。這將允許添加 補(bǔ)充的水和原料。
由于沖刷液體的方向集中地沿輸出管向下，把裝常平架的罐200 的材料沖刷到排放管中可以不引起容器傾倒地完成。同樣地，除了限 位爪或者銷可以受致動和取去之時，可以設(shè)置電磁線圈致動的限位爪 或者銷之類的機(jī)械止擋，把罐固定到直立豎直位置防止傾倒。
圖1至6的蓋26可以以發(fā)放岐管為特征，所述的發(fā)放岐管經(jīng)快速 連接和脫開布置可拆卸地連接到罐24上，所述的快速連接和脫開布置 使得能夠通過簡單地對罐24連接或脫開岐管樣蓋26，對罐24連接和 脫開水、空氣和培養(yǎng)基發(fā)放系統(tǒng)。
在優(yōu)選的實(shí)施形式中，馬達(dá)28提供為電動馬達(dá)。馬達(dá)可以不用電 開動。例如，如果可以得到壓縮空氣源，馬達(dá)就可以是氣動馬達(dá)。
在優(yōu)選的實(shí)施形式中，通過風(fēng)扇92把空氣發(fā)送進(jìn)罐中。風(fēng)扇92 可以由一些其它的壓縮空氣源取代，例如由來自空氣壓縮機(jī)的加壓空氣取代，所述加壓空氣可例如通過向下穿過罐蓋26的管子加以導(dǎo)向。 或者，罐上可以設(shè)有布置在罐的側(cè)壁上的空氣噴射端口，用于把空氣 直接導(dǎo)入罐中的液體中。在罐的側(cè)壁中可以有空氣噴射端口的程度上， 優(yōu)選地是作為其壁結(jié)構(gòu)的部分所述罐可以裝有空氣通道，所述的空氣 通道在罐的頂部開放用于連接到蓋中的端口，從而在拆卸和施加蓋24 時，可以在蓋和罐中的通道之間建立連接。
可以通過罐的側(cè)壁噴射的空氣可以以相對高的速度、基本上與罐 的側(cè)壁相切地噴射以輔助攪拌罐中的液體和在罐中造成液體的渦流。 在用此方式可以注入大部分空氣的程度上，把空氣注入罐中可以包含 攪拌機(jī)構(gòu)，所述的攪拌機(jī)構(gòu)可以使得在罐內(nèi)不再需要葉輪。作為另一 個例子，可以經(jīng)罐的底中向上穿過罐的止回閥門把空氣單純地向內(nèi)導(dǎo) 入罐中，以攪拌罐中的液體和對罐中的液體供氧。只要可以方便地得 到壓縮空氣源，就可以使用壓縮空氣，不論是驅(qū)動壓縮空氣馬達(dá)還是 驅(qū)動葉輪以及向罐內(nèi)注入空氣。
為了提供補(bǔ)充量的生物量，這是對任何特定應(yīng)用都可能希望的，
優(yōu)選地在任何一個系統(tǒng)10中提供多個這樣的罐24，這就是說，在任何 時間段上可以生成的生物量的能力可以通過提供多個這樣的罐提高， 就是說在同一個系統(tǒng)中提供一個、兩個、三個、四個或者更多個罐。 這可以適用于，例如，通過具有單個控制器18驅(qū)動數(shù)個單獨(dú)系統(tǒng)，其 每個都含有一個生物發(fā)酵器12、一個原料發(fā)放系統(tǒng)14和一個水發(fā)放系 統(tǒng)16。單個排放系統(tǒng)可以適用于從多個罐24發(fā)放溢流。
優(yōu)選地，每個積木式罐24或200可以具有相同的尺寸和構(gòu)形，然 而，這不是必須的，并且，對于一定的用途，例如可以提供不同長度 的罐，從而適應(yīng)不同的容積，卻具有相同的頂部構(gòu)形，這會允許連接 到標(biāo)準(zhǔn)的蓋上。
在裝兩個或多個罐的系統(tǒng)中，取代于為每個罐提供獨(dú)立的水發(fā)放
25系統(tǒng)和/或獨(dú)立的原料發(fā)放系統(tǒng)，只要希望對每個罐供應(yīng)相似量的水和/ 或原料，就可以只具有從單個原料分送系統(tǒng)和單個水發(fā)放系統(tǒng)分開通 到每個罐24的管路。更加優(yōu)選地，如果使用單個原料分送系統(tǒng)，可以 在通向每個罐的管子中設(shè)置電磁線圈控制的閥門，用于開放和關(guān)閉， 從而控制器可以精確控制對每個罐發(fā)放的原料的量。類似地，設(shè)置附 加的電磁線圈控制水閥門，以分開地向每個罐水輸入端78和排水輸入
端74供水。
只要在不同的罐中培養(yǎng)的生物量可能含有不同物種或種類的生物 物質(zhì)，譬如不同種的細(xì)菌，那么根據(jù)本發(fā)明有利地在多個不同的罐中
提供不同的種或者不同種的混合物。例如取代于在單個罐24中有兩種 不同類型的細(xì)菌，可以優(yōu)選地每個不同的類型都在其自己獨(dú)立的罐中， 從而提供至少兩個發(fā)酵罐24。這種布置更好地保證隨著時間推移其后 在每個批次中一個種的細(xì)菌不對另一種生物的生長構(gòu)成優(yōu)勢，從而在 該批次生物量培養(yǎng)的階段結(jié)束以后，所述生物量與初始時的兩類細(xì)菌 有不同的比例。而且，根據(jù)優(yōu)選的系統(tǒng)操作，相關(guān)于輸入諸如溫度等 等，控制器可以在時間上控制對任何特定的罐添加原料和/或水，從而 調(diào)節(jié)和改變?nèi)魏喂拗械呐囵B(yǎng)。只要兩個不同的罐可以具有兩個不同的 生物量組成，控制器就可以還控制定時和加原料、水的量和從每個罐 分送的相對容積，從而致力于把從不同罐分送出的生物量的量置于相 互有預(yù)定的關(guān)系。
在要使用數(shù)個罐24并且要提供諸如130之類的替換生物發(fā)酵器包 括不同的初始生物量和/或培養(yǎng)基時，如果設(shè)置一種系統(tǒng)保證正確的罐 24連接到正確的蓋26或該蓋的部分上是有利的。視覺指示的標(biāo)簽，諸 如在替換生物發(fā)酵器130上有相應(yīng)的記號和在蓋的適當(dāng)部分上有相應(yīng) 的記號，可以有助于正確的對應(yīng)。類似地，可以使用對應(yīng)的顏色符號。 另一個有利的方法是，替換生物發(fā)酵器130上不僅設(shè)有視覺記號， 而是還設(shè)有機(jī)械的鑰匙機(jī)構(gòu)，不僅可以用在罐24上也可以用在要配合 該罐的蓋26上，從而使任何罐24的搭扣配合只能夠組裝到所要求的蓋而非任何的蓋26上。在此方面，例如，每個罐24可以在其上緣設(shè)
有一系列徑向延伸的棱去容納形成在罩的凸緣66上的溝槽，同時在罐 24上的棱只允許把該罐搭扣配合組裝在具有對應(yīng)槽的蓋26上。例如， 數(shù)個，例如十個這樣的棱可以設(shè)在任何罐24上，而易卸的溝槽可以設(shè)在 任何蓋26上。通過選擇性地去掉罐24上的易卸的棱和選擇性地去掉 覆蓋在蓋26中的槽上的易卸的接片，可以提供一種編碼布置，這可以 生理地防止把錯誤的罐24加在錯誤的蓋26上，并且，特別是，如果 該罐可以有工廠設(shè)定的特定生物量配額以保證在正確的罐中有正確的 生物量。
圖16示出修改的蓋240，所述的蓋140適用于可拆卸地容納與圖 1至12中罐24相類似的三個積木式發(fā)酵罐24，但是每個都只有溢流 輸出而沒有溢流管54。圖16中所示的蓋240提供一個公共的、三通溢 流管54，連接每個罐和公共的排水輸入端74。然而，蓋140具有獨(dú)立 的罐水輸入端78、原料端口 84，并且為每個罐24提供獨(dú)立的風(fēng)扇安 裝座90。每個罐24設(shè)有其自己的攪拌馬達(dá)。盡管圖16示出帶有用于 連接三個積木式罐24的修改的蓋240的布置，應(yīng)當(dāng)理解可以提供類似 的布置以具有可以連接一個、兩個、三個、四個或者更多這種相似類 型的積木式罐。
使用多于一個罐24的一種根據(jù)本發(fā)明的布置具有能夠按數(shù)種方 式操作的選項(xiàng)。首先，如在圖16中可見，三個罐有效地并列連接在一 起，這可以適用于在其中同時培養(yǎng)多種細(xì)菌。優(yōu)選地，同時進(jìn)行單元 維修，從而在維修時可以同時更換每個罐并且開始新的細(xì)菌培養(yǎng)。還 優(yōu)選在每個罐中同時培養(yǎng)細(xì)菌。例如通過對加入和/或培養(yǎng)基定時，對 培養(yǎng)的實(shí)際定時可以是相同的，也可以是錯開的。類似地，從罐分送 含細(xì)菌的液體可以是同時的也可以是錯開的。例如，如果每個罐能夠 每隔三天產(chǎn)生所要求額度的含細(xì)菌液體，然而卻需要每天分送這種 額度時，錯開的分送可以是有利的。因此，從不同的罐分送可以錯開， 于是每個罐在不同日進(jìn)行分送。取決于細(xì)菌的特性，有利的是優(yōu)化細(xì)
27菌的生產(chǎn)讓每個罐發(fā)酵三天后分送，而不是在每個罐中發(fā)酵細(xì)菌一天 并且每天從每個罐中分送。
可以包括具有多于一個罐的系統(tǒng)，其中各罐串聯(lián)連接，就是說將 來自一個或者多個罐中的含細(xì)菌液體引導(dǎo)到一或多個其它罐中，在后 者中可以存儲或者進(jìn)一步培養(yǎng)細(xì)菌然后分送到排放系統(tǒng)。以這樣的布 置，替代于布置在相同高度上的罐，優(yōu)選地可以具有一或多個與其它 的罐在不同高度上的罐。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的罐24優(yōu)選地用塑料注模制造，并且因此而相 對便宜。塑料可以選擇為可回收的。
本發(fā)明的系統(tǒng)旨在自動生物培養(yǎng)，更加優(yōu)選旨在培養(yǎng)細(xì)菌。然而 要培養(yǎng)的生物量的性質(zhì)不限于細(xì)菌，并且除了細(xì)菌以外可以培養(yǎng)各種 其它的生物量成分。
培養(yǎng)的生物量的優(yōu)選使用是用于分送滿足所希望的使用，譬如從 油阱去油脂。有各種各樣的應(yīng)用，譬如消化在油裂解器中的油、消化 食品、紙漿和紙及化工廠廢物、處理人類污物、化學(xué)元素等等。
盡管對照優(yōu)選實(shí)施形式說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不受其限制。本 領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員可以設(shè)想其它的方面和優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的限定在權(quán) 利要求書中給出。
權(quán)利要求
1.一種用于培養(yǎng)細(xì)菌的分批方法，含有重復(fù)一個批周期，所述批周期包含步驟(i)引入一批次起子菌群和培養(yǎng)基，并且在液體中把細(xì)菌從批次起子菌群在預(yù)定的期間培養(yǎng)成使用菌群，及其后(ii)重復(fù)以下的子周期(a)分送出分送部分的細(xì)菌，同時保留其余部分細(xì)菌，和(b)對發(fā)酵罐補(bǔ)充附加的液體和/或培養(yǎng)基，把其余部分中的細(xì)菌培養(yǎng)成使用菌群，所述方法在裝置中實(shí)施，所述裝置包括一種積木式生物發(fā)酵罐，具有頂、底、從底部向上伸出的側(cè)壁，以及用于在液體高度為底部之上時從罐中流出的罐輸出，一種用于在發(fā)酵罐中攪拌液體的攪拌機(jī)構(gòu)，其包括在罐中可繞軸轉(zhuǎn)動的葉輪，用于排出沖擊在葉輪上的液體，從而導(dǎo)致罐中的液體流動，將罐中的液體升高到隨著葉輪轉(zhuǎn)速增加而增加的罐內(nèi)高度，其中在培養(yǎng)細(xì)菌的子周期步驟(b)中，通過在速度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動葉輪攪拌液體，所述速度范圍維持發(fā)酵罐中液體的高度低于發(fā)酵罐輸出的高度，和其中在子周期步驟(a)中，通過在速度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動葉輪從發(fā)酵罐中分送液體，所述速度范圍提升發(fā)酵罐中液體的高度到高于發(fā)酵罐輸出高度。
2.權(quán)利要求l的方法，其中葉輪轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生直立漩渦，所述漩渦 將液體徑向向外導(dǎo)向側(cè)壁并沿側(cè)壁向上，其中在培養(yǎng)細(xì)菌的子周期步驟(b)中，在速度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動葉輪， 所述速度范圍維持發(fā)酵罐中漩渦液體的高度低于發(fā)酵罐輸出的高度， 和其中在分送流體的子周期步驟(a)中，在速度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動葉輪以 提升發(fā)酵罐中漩渦液體的高度到高于發(fā)酵罐輸出的高度。
3. 權(quán)利要求2的方法，包括在子周期步驟(b)中轉(zhuǎn)動葉輪來維持發(fā)酵罐中漩渦液體的高度低于發(fā)酵罐輸出的高度，同時從發(fā)酵罐頂 部向下將空氣鼓入罐中與直立漩渦的液體發(fā)生接觸從而給液體提供空 氣氧。
4. 權(quán)利要求3的方法，包括重復(fù)多個所述批周期，其中在每個批 周期后卸下用過的積木式發(fā)酵罐并用新的積木式發(fā)酵罐替換用過的積 木式發(fā)酵罐。
5. 權(quán)利要求l的方法，包括重復(fù)多個所述批周期，其中在每個批 周期后卸下用過的積木式發(fā)酵罐并用新的積木式發(fā)酵罐替換用過的積 木式發(fā)酵罐。
6. 權(quán)利要求l的方法，其中所述發(fā)酵罐的側(cè)壁與軸法向的橫截面 一般是圓形的，并且繞所述軸共軸放置。
7. 權(quán)利要求6的方法，其中所述軸一般是垂直的。
8. 權(quán)利要求7的方法，其中所述側(cè)壁位于繞軸的半徑處，壁半徑 隨著所述壁向上伸出而增加。
9. 權(quán)利要求8的方法，其中葉輪轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生直立漩渦，所述漩渦 將液體徑向向外導(dǎo)向側(cè)壁并沿側(cè)壁向上，其中在培養(yǎng)細(xì)菌的子周期步驟(b)中，在速度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動葉輪， 所述速度范圍維持發(fā)酵罐中漩渦液體的高度低于發(fā)酵罐輸出的高度， 和其中在分送流體的子周期步驟(a)中，在速度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動葉輪以 提升發(fā)酵罐中漩渦液體的高度到高于發(fā)酵罐輸出的高度。
10. 權(quán)利要求9的方法，包括在子周期步驟(b)中轉(zhuǎn)動葉輪來維持發(fā)酵罐中漩渦液體的高度低于發(fā)酵罐輸出的高度，同時從發(fā)酵罐頂 部向下將空氣鼓入罐中與直立漩渦的液體發(fā)生接觸從而給液體提供空 氣氧。
11. 權(quán)利要求1的方法，其中在每個批周期之后并作為下個批周 期的步驟，卸下上個批周期用過的發(fā)酵罐并在其位置上連接下個批周 期用的發(fā)酵罐，使得每個批周期的一批次起子菌群在沒有上個批周期 細(xì)菌的發(fā)酵罐中。
12. 權(quán)利要求ll的方法，其中罐輸出含有溢流輸出，用于在罐中 的液體高度高于溢流輸出高度時在重力作用下從罐中流出液體，發(fā)酵罐頂部向上開放，提供發(fā)酵罐輸入開口， 側(cè)壁的橫截面一般是圓形的，并且一般繞通常垂直放置的軸共軸 安置，其中所述方法在裝置中實(shí)施，所述裝置包括(a) 發(fā)酵罐；(b) 發(fā)放岐管，含有蓋住發(fā)酵罐輸入孔的可拆卸罐頂蓋，并經(jīng)第 一快速連接和脫開布置可拆卸地與發(fā)酵罐連接，該岐管帶有水進(jìn)入發(fā) 酵罐的水輸入、空氣進(jìn)入發(fā)酵罐的空氣輸入和培養(yǎng)基進(jìn)入發(fā)酵罐的培 養(yǎng)基輸入；(c) 水發(fā)放系統(tǒng)，用于經(jīng)水輸入將水發(fā)放到發(fā)酵罐中，(d) 空氣發(fā)放系統(tǒng)，用于經(jīng)空氣輸入將空氣發(fā)放到發(fā)酵罐中與罐 中的液體接觸，(e) 培養(yǎng)基發(fā)放系統(tǒng)，用于經(jīng)培養(yǎng)基輸入將培養(yǎng)基發(fā)放到發(fā)酵罐中，(f) 攪拌發(fā)酵罐中液體的攪拌機(jī)構(gòu)，包括在罐中繞軸轉(zhuǎn)動的葉輪， 該葉輪將沖擊在葉輪上的液體徑向向外導(dǎo)向側(cè)壁并沿側(cè)壁向上，從而 產(chǎn)生直立漩渦，其中連接到水發(fā)放系統(tǒng)的岐管用于接受水，并且在所述岐管與發(fā)酵罐 連接時向發(fā)酵罐的水輸入發(fā)放水，連接到空氣發(fā)放系統(tǒng)的岐管用于接受空氣，并且在所述岐管與發(fā) 酵罐連接時向發(fā)酵罐的空氣輸入發(fā)放空氣，連接到培養(yǎng)基發(fā)放系統(tǒng)的岐管用于接受培養(yǎng)基，并且在所述岐管 與發(fā)酵罐連接時向發(fā)酵罐的培養(yǎng)基輸入發(fā)放培養(yǎng)基，葉輪可繞軸旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生直立漩渦，從而使罐中的液體沿側(cè)壁升高 到隨著葉輪轉(zhuǎn)速增加而增加的罐內(nèi)高度，葉輪設(shè)在發(fā)酵罐內(nèi)部，并且通過罐底與機(jī)構(gòu)相連，用于經(jīng)第二快 速連接和脫開布置旋轉(zhuǎn)葉輪，其中將每個發(fā)酵罐與裝置的其余部分相連以及將每個發(fā)酵罐與裝 置的其余部分脫開的步驟由使用第一和第二快速連接和脫開布置構(gòu) 成。
13. 權(quán)利要求12的方法，其中發(fā)酵罐限定密封的室，該室除了罐 的開放頂部之外，沒有任何通入室中的開口。
14. 權(quán)利要求12的方法，其中發(fā)酵罐的側(cè)壁和底部沒有任何貫通 的開口，使得僅有的通入罐中的開口是形成罐輸出的發(fā)酵罐的開放頂 部。
15. 權(quán)利要求14的方法，其中攪拌機(jī)構(gòu)包括通過罐底與葉輪磁性 連接的發(fā)酵罐外的馬達(dá)。
16. 權(quán)利要求12的方法，其中所述裝置還包括與葉輪連接用于旋 轉(zhuǎn)葉輪的發(fā)酵罐外的電力馬達(dá)和馬達(dá)電源；該馬達(dá)在發(fā)酵罐底部，所述馬達(dá)通過以液體密封關(guān)系經(jīng)罐底的軸 桿孔伸到罐內(nèi)葉輪的軸連接到葉輪上，發(fā)酵罐的側(cè)壁沒有任何貫通的開口，僅有的通入罐中的開口是底 部的軸和形成罐輸出的發(fā)酵罐的開放頂部，第二快速連接和脫開布置在發(fā)酵罐外并處于馬達(dá)和電源之間或馬 達(dá)和軸之間。
17. 權(quán)利要求16的方法，其中馬達(dá)和葉輪與可拆卸和可被發(fā)酵罐 替換的發(fā)酵罐連接，攪拌機(jī)構(gòu)包括馬達(dá)電源，該馬達(dá)電源與馬達(dá)通過第二快速連接和 脫開布置可拆卸地連接。
18. 從容器發(fā)送液體的方法，所述容器具有底部、從底部向上伸 出的側(cè)壁和高度在底部之上的出口，所述方法的特征在于包括 在容器中提供高度在出口之下的液體，在容器中提供可繞軸旋轉(zhuǎn)的葉輪，用于排出沖擊在葉輪上的液體，將葉輪以在容器中產(chǎn)生和保持直立漩渦、并使直立漩渦的高度低 于出口高度的速度下旋轉(zhuǎn)一段時間，以及為了從容器中分送液體，提高葉輪的旋轉(zhuǎn)速度以將直立漩渦的高度升高到出口高度，使得超過出口之上的液體經(jīng)出口離開容器。
19. 權(quán)利要求18的方法，其中葉輪通過將液體徑向向外導(dǎo)向側(cè)壁 并沿側(cè)壁向上而產(chǎn)生渦流。
20. 權(quán)利要求19的方法，其中所述側(cè)壁與軸法向的橫截面一般是 圓形的，并且繞所述軸共軸放置，該軸通常是垂直的，并且所述側(cè)壁位于繞軸的半徑處，壁的半徑隨著所述壁向上伸出而增加。
全文摘要
本發(fā)明是一種自動生物培養(yǎng)和分送系統(tǒng)，利用積木式發(fā)酵罐，所述積木式發(fā)酵罐是可拆卸的，由其它發(fā)酵罐替換。發(fā)放空氣、水和/或培養(yǎng)基的機(jī)構(gòu)適用于讓發(fā)酵罐能夠容易地連接和脫開，以進(jìn)行方便和低費(fèi)用的替換。攪拌機(jī)構(gòu)與發(fā)酵罐可以是整體并且是可拆卸的，或者可以與發(fā)酵罐快速地連接和脫開。發(fā)酵罐可以是一次性的，并且每個新發(fā)酵罐可以提供成包括起始量生物量和/或培養(yǎng)基的密封容器。
文檔編號C12M1/02GK101560492SQ20091013681
公開日2009年10月21日 申請日期2004年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月4日
發(fā)明者海納·奧普哈特 申請人:哥特赫提.Com有限公司