技術領域

本發明涉及生物發酵設備技術領域，具體涉及一種自清潔便攜式發酵罐滅菌設備，可適用于生物發酵罐、種子罐、啤酒發酵設備、菌種罐和生物反應罐。

背景技術：

發酵罐的滅菌是一個需要值得注意的工藝步驟，它直接決定了后續發酵產物的品質，甚至發酵的成敗。

現在常用的發酵罐滅菌技術一般分為；物理滅菌和化學滅菌。物理滅菌又包括濕熱滅菌、干熱滅菌、射線滅菌法和過濾滅菌等。而化學滅菌主要是使用化學試劑（如甲醛、苯酚、新潔爾滅、過氧乙酸、高錳酸鉀等）進行某些容器或物料以及無菌區域的滅菌。在生物發酵方面，常用的設備是機械攪拌式發酵，其殺菌效果的好壞直接影響到發酵是否能正常進行。由于工業操作的特點，發酵罐滅菌普遍采用濕熱滅菌法。發酵罐的結構比較復雜，對于內部的邊邊角角不容易消毒，一般的發酵罐有自動清洗裝置，清洗完之后徹底滅菌。在培養基滅菌之前，通常應先將與罐相連的分空氣過濾器用蒸汽滅菌并用空氣吹干。實罐滅菌時，先將輸料管路內的污水放掉沖凈，然后將配制好的培養基泵送至發酵罐（種子罐或料罐）內，同時開動攪拌器進行滅菌。滅菌前先將各排氣閥打開，將蒸汽引入夾套或蛇管進行預熱，待罐溫升至80~90℃，將排氣閥逐漸關小。接著將蒸汽從進氣口、排料口、取樣口直接通入罐中（如有沖視罐也同時進汽），使罐溫上升到118~120℃，罐壓維持在0.09~0.1Mpa（表壓），并保持30min左右。各路進氣要暢通，防止短路逆流，罐內液體翻動要激烈；各路排汽也要暢通，但排汽量不宜過大，以節約用氣量。在保溫階段，凡進口在培養基液面以下的各管道及沖視鏡管都應進汽；凡開口在液面之上者均應排汽。無論與罐連通的管路如何配制，在實消時均應遵循“不進則出”的原則。這樣才能保證滅菌徹底，不留死角。保溫結束后，依次關閉各排汽、進汽閥門，待罐內壓力低于空氣壓力后，向罐內通入無菌空氣，在夾套或蛇管中通冷卻水降溫，使培養基的溫度降到所需的溫度，進行下一步的發酵和培養。在引入無菌空氣前，應注意罐壓必須低于過濾器壓力，否則物料將倒流入過濾器內，后果嚴重！滅菌時，總蒸汽管道壓力要求不低于0.3~0.35Mpa，使用壓力不低于0.2Mpa。

現有發酵罐滅菌技術的缺點是濕熱滅菌，缺點比較明顯。一是工序繁瑣,耗時較長；二，對操作要求高,否則難以消除所有死角的雜菌,保證系統處于無菌狀態，由于發酵利用的是特定種類的微生物進行無氧呼吸的產物，雜菌會影響特定種類微生物的繁殖，某些雜菌的代謝過程還會產生毒素污染發酵產物；三,對很多微生物例如枯草芽孢桿菌、噬菌體等的殺滅率有限。

化學滅菌法存在著化學物質殘留，化學物質殘留對微生物發酵有著很大的負面影響，甚至可能影響發酵進程。而對于高溫高壓滅菌，除了殺滅率不高外，還有個缺點是高溫高壓同時也就涉及到很多的安全事項。干熱滅菌同樣有安全風險，而射線滅菌對于人體的傷害也非常大。

技術實現要素：

本發明提供一種自清潔便攜式發酵罐滅菌設備，采用等離子體進行滅菌，對于很多高溫高壓很難滅殺的病菌、病原體、噬菌體和微生物，都有十分準確的滅殺率，且滅殺徹底，沒有死角。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種自清潔便攜式發酵罐滅菌設備，包括發酵罐體以及內置于發酵罐體中的攪拌機構，發酵罐體的一側開設有進料口，發酵罐體的另一側開設有排料口，所述進料口處可拆卸連接有等離子體發生機構，該等離子體發生機構包括外置的等離子體電源、插入進料口的電極桿以及設置在電極桿上端用于密封連接電極桿與進料口的蓋板，該電極桿的下端伸入發酵罐體內部下側。

所述電極桿包括內電極，以及套設在內電極上的絕緣件。

所述蓋板上開設有用于連通發酵罐體的抽氣口，該抽氣口通過外接負壓抽氣裝置對發酵罐體進行抽負壓。

進一步地，所述攪拌機構包括置于發酵罐體頂端的傳動部件，以及與傳動部件連接并置于發酵罐體內部的轉軸，該轉軸從上至下同軸安裝有打泡器和多個攪拌葉片。

所述傳動部件、轉軸與發酵罐體之間通過機械密封連接。

由以上技術方案可知，本發明利用發酵罐自身產生低溫等離子體，當附著于發酵罐壁上的細菌或病毒受到帶電粒子的轟擊時，其上的電荷分布受到破壞，就直接影響細菌或病菌細胞的生理活動和新陳代謝，最終導致死亡，從而保證了發酵罐更為徹底的消毒滅菌，方便快捷，二十分鐘就可以完成消毒滅菌，且滅菌結束后無殘留無二次污染，徹底干凈。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明中等離子體發生機構的結構示意圖。

圖中：10、發酵罐體，11、進料口，12、排料口，20、攪拌機構，21、傳動部件，22、轉軸，23、打泡器，24、攪拌葉片，25、機械密封，30、等離子體發生機構，31、等離子體電源，32、電極桿，321、內電極，322、絕緣件，33、蓋板，34、抽氣口。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的一種優選實施方式作詳細的說明。

如圖1所示，所述自清潔便攜式發酵罐滅菌設備包括發酵罐體10、攪拌機構20和等離子體發生機構30，攪拌機構用于攪拌發酵罐體內的物料，等離子體發生機構產生等離子體，并蔓延至整個發酵罐罐體內部，在整個罐體內部進行全面的等離子體殺菌消毒，對于很多高溫高壓很難滅殺的病菌、病原體、噬菌體、微生物，等離子體都有十分準確的滅殺率，滅菌更徹底。原先數小時甚至24小時的滅菌在20分鐘（10分鐘）或更短的時間內即可完全滅殺，將寶貴的時間用于生物發酵，滅菌效率高。不涉及高溫高壓管道和蒸汽發生器等，事故風險大大降低，操作安全。原先需要專業消毒工的滅菌過程，等離子體滅菌只需要一個普通工人操作幾個按鈕，十分鐘即可完成滅殺，操作簡便。斷電即可切斷等離子體產生，環保安全無殘留。

所述發酵罐體10的一側開設有進料口11，發酵罐體的另一側開設有排料口12，所述等離子體發生機構30可拆卸連接在進料口處，離子體發生機構可適用于多種類的罐體，可進行整體拆卸。原先需要每臺發酵罐都配備一套高溫高壓系統，并且需要配置不可移動的高溫高壓發生裝置和高壓管道儀表附件，本發明的自清潔便攜式發酵罐滅菌設備可以使用一套通用的離子體發生機構，滿足所有的發酵罐甚至滿足所有的敞口金屬容器的滅菌需求,達到便攜通用的特點。原先每套發酵罐都需要配備的管道回路、高溫高壓產生裝置、各類儀器儀表、安全預防設施等，而本發明的一套等離子體發生機構可以適用于幾乎全部的車間發酵罐，比原先每套發酵罐都需要配備的上述裝置的成本大大降低。

如圖2所示，所述等離子體發生機構30包括等離子體電源31、電極桿32和蓋板33，該等離子體電源外置，其正極與發酵罐體10連接，負極與電極桿連接，所述電極桿安裝時從發酵罐體的進料口11插入，其下端一直伸入到發酵罐體內部的下側，該電極桿32包括內電極321，以及套設在內電極上的絕緣件322。

所述蓋板33用于密封連接電極桿與進料口，其上開設有用于連通發酵罐體的抽氣口34，該抽氣口通過外接負壓抽氣裝置對發酵罐體進行抽負壓，發酵罐體的進氣口與排料口共用。

蓋板、負壓抽氣裝置、電極桿和等離子體電源都是一整套便捷式的裝置，方便搬運、通用性廣，適用于所有的金屬罐。

等離子體在電極桿與發酵罐體之間產生，并蔓延至整個發酵罐體內部，使得整個罐體內部進行全面的等離子體殺菌消毒。產生等離子體后在20分鐘內即可完全滅殺，包括各類高溫高壓很難滅殺的病菌、病原體、噬菌體、微生物。實際操作時，安裝等離子體發生機構到需要滅菌的發酵罐上，安裝法蘭使用氟橡膠保持密封，從抽氣口連接真空泵，接通電源，抽真空到發酵罐內壓Pa量級，接通等離子體電源即可產生等離子體，靜置20分鐘全面滅菌。

所述攪拌機構20包括置于發酵罐體頂端的傳動部件21，以及與傳動部件連接并置于發酵罐體內部的轉軸22，該轉軸從上至下同軸安裝有打泡器23和多個攪拌葉片24。所述傳動部件、轉軸與發酵罐體之間通過機械密封25連接。

以上所述實施方式僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護范圍內。