專利名稱：一種發(fā)酵在線甲醇檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型公開一種發(fā)酵在線甲醇檢測裝置，屬于發(fā)酵過程檢測類制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在基因工程領(lǐng)域，為了獲取大量有價(jià)值的蛋白，主要是采用基因重組高密度流加發(fā)酵工藝，而甲醇營養(yǎng)型酵母表達(dá)系統(tǒng)是目前應(yīng)用最廣泛的外源基因表達(dá)系統(tǒng)之一。在甲醇營養(yǎng)型酵母表達(dá)系統(tǒng)發(fā)酵過程的表達(dá)階段，需要不斷流加甲醇作為誘導(dǎo)劑，也為菌體提供碳源和能量。由于重組酵母菌對瞬間甲醇濃度的變化非常敏感，當(dāng)甲醇濃度過高時(shí)，會(huì)抑制細(xì)胞生長代謝甚至死亡，而甲醇濃度偏低，無法滿足菌體的生長和代謝需要，菌體生長緩慢，也不能滿足外源蛋白的表達(dá)，故維持穩(wěn)定適量的甲醇濃度是實(shí)現(xiàn)高密度培養(yǎng)提高目的蛋白產(chǎn)量的決定性因素。因此在線實(shí)時(shí)檢測甲醇濃度并由此確定甲醇的補(bǔ)加劑量及補(bǔ)加方式，對于甲醇營養(yǎng)型酵母表達(dá)系統(tǒng)的發(fā)酵起著至關(guān)重要的作用。目前采用的方法主要是離線測定，主要有氣相色譜法，比色法、酶動(dòng)力學(xué)法等。離線檢測需要昂貴或復(fù)雜的儀器，并且要頻繁取樣分析，還要對樣品進(jìn)行預(yù)處理，其滯后是不言而喻的，不適合對發(fā)酵過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，故無法滿足對甲醇實(shí)時(shí)檢測的需求。甲醇是一種易揮發(fā)性有機(jī)物。在發(fā)酵過程中，一定的通氣流量和溫度條件下，甲醇?xì)怏w的濃度與發(fā)酵液中甲醇的質(zhì)量濃度成線性關(guān)系。因此實(shí)時(shí)在線檢測甲醇?xì)怏w濃度即可實(shí)現(xiàn)發(fā)酵液中甲醇濃度的在線檢測?，F(xiàn)有的一種用于在線檢測溶液中甲醇濃度的檢測裝置，是將甲醇采樣器插入發(fā)酵液中，通過載氣使發(fā)酵液中的甲醇?xì)怏w透過薄膜擴(kuò)散匯入到載氣流，帶入檢測器中測定甲醇含量。這種方法每次發(fā)酵前必須對檢測傳感器部分進(jìn)行滅菌，而通常采用的蒸汽滅菌會(huì)產(chǎn)生水蒸氣造成檢測誤差；反復(fù)的滅菌也影響檢測傳感器使用壽命。這種方法使用較復(fù)雜， 在實(shí)際應(yīng)用特別是工業(yè)發(fā)酵中多有不便。如果能夠從發(fā)酵尾氣中檢測甲醇?xì)怏w，并將其與發(fā)酵液中甲醇的濃度相對應(yīng)，這種情況下，檢測甲醇的氣體傳感器不進(jìn)入發(fā)酵液，對發(fā)酵過程沒有任何影響，無需滅菌，簡單易行，即可方便的實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過程甲醇濃度的在線檢測。但需要解決的關(guān)鍵問題是發(fā)酵罐排出的尾氣中水蒸氣已經(jīng)達(dá)到飽和，若直接進(jìn)行檢測，會(huì)影響檢測精度，甲醇傳感器很快就會(huì)失效。此外，尾氣中含有大量其他氣體成分，會(huì)對甲醇檢測產(chǎn)生干擾，需要采用靈敏度高， 選擇性強(qiáng)的甲醇傳感器，同時(shí)對檢測信號的處理也有較高要求。去除尾氣中水蒸氣的方法有多種。常規(guī)方法是采用機(jī)械式旋風(fēng)水氣分離方法，但由于排出的發(fā)酵尾氣壓力太小，采用這種方法效果較差；用活性炭等吸附劑雖可以吸附尾氣中的部分水分，但也同時(shí)吸附了需要檢測的有用氣體；膜過濾技術(shù)，通氣速率低，造成檢測滯后，膜易堵塞，需經(jīng)常清理，特別是在逃罐時(shí)無法進(jìn)行檢測。
發(fā)明內(nèi)容[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種發(fā)酵在線甲醇檢測裝置，結(jié)構(gòu)簡單， 實(shí)用性強(qiáng)，可長期在線運(yùn)行，解決了基因工程酵母表達(dá)系統(tǒng)發(fā)酵過程甲醇在線檢測問題。為了上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種發(fā)酵在線甲醇檢測裝置，它包括機(jī)箱，所述機(jī)箱至少包括甲醇?xì)怏w采集室和檢測室，甲醇?xì)怏w采集室與檢測室之間相對獨(dú)立，并且至少有一個(gè)相通的氣孔；甲醇?xì)怏w采集室上方至少有一個(gè)進(jìn)氣口，并且通過管道與發(fā)酵罐排氣管相連，下方至少有一個(gè)出氣口 ； 檢測室內(nèi)至少有氣體檢測裝置；甲醇?xì)怏w采集室和檢測室分別至少有一個(gè)。所述甲醇?xì)怏w采集室內(nèi)安裝有電加熱裝置。所述氣體檢測裝置包括甲醇?xì)怏w傳感器和信號處理單元。所述信號處理單元至少包括微處理器、接口電路、顯示單元和電源。所述氣體檢測裝置通過通訊網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)連接。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思路是考慮到甲醇的易揮發(fā)性，在發(fā)酵過程中，一定的通氣流量和溫度條件下，甲醇?xì)怏w的濃度與發(fā)酵液中甲醇的質(zhì)量濃度成線性關(guān)系，通過檢測發(fā)酵尾氣甲醇?xì)怏w，從而得到發(fā)酵液中的甲醇濃度。本實(shí)用新型在甲醇?xì)怏w采集室中設(shè)置電加熱裝置，使含有飽和水蒸氣的尾氣進(jìn)入時(shí)保持較高的溫度而不致結(jié)露，避免了水蒸氣對甲醇傳感器及檢測裝置的影響，使其能夠長期在線正常工作。本實(shí)用新型的有益效果如下1.通過尾氣在線檢測發(fā)酵過程中甲醇濃度，可以避免每批次發(fā)酵時(shí)高溫滅菌給檢測帶來的一系列問題。2.這種集氣體采集與信號檢測于一體的結(jié)構(gòu)，簡單實(shí)用，使用方便，不僅適用于實(shí)驗(yàn)室，也適合工業(yè)發(fā)酵。3.免維護(hù)，可以長期在線運(yùn)行。4.現(xiàn)場安裝簡單，特別是對現(xiàn)有的發(fā)酵罐無需改造即可使用。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型檢測部分信號處理單元電路原理圖。圖中1.進(jìn)氣管，2.排氣管，3.甲醇?xì)怏w采集室，4.電加熱器，5.隔板，6.甲醇?xì)怏w傳感器，7.信號處理單元，8.機(jī)箱。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對發(fā)酵在線甲醇檢測裝置作進(jìn)一步說明。實(shí)施例機(jī)箱8采用ABS工程塑料，隔板5采用鋁板，進(jìn)氣管1及排氣管2均采用 PVC增強(qiáng)塑料軟管，電加熱器4采用市售的220V電熱管，并安裝溫度傳感器及溫度控制器， 甲醇?xì)怏w傳感器6采用對甲醇有高靈敏度的MQK3型甲醇?xì)怏w傳感器。信號處理單元7包括電源，按口電路，A/D轉(zhuǎn)換器，微處理器，顯示單元和通訊單元。如圖1所示，隔板5將機(jī)箱8分成甲醇?xì)怏w采集室與檢測室兩個(gè)部分。在隔板5 上開有氣孔。電加熱器4位于甲醇?xì)怏w采集室中。進(jìn)氣管1 一端與發(fā)酵罐排氣口相連，另一端進(jìn)入甲醇?xì)怏w采集室，排氣管2位于甲醇?xì)怏w采集室下方。尾氣經(jīng)進(jìn)氣管1、進(jìn)入機(jī)箱 8中的甲醇?xì)怏w采集室，擴(kuò)散后經(jīng)隔板5上氣孔進(jìn)入檢測室。位于檢測室內(nèi)氣孔處的甲醇?xì)怏w傳感器6，將甲醇?xì)怏w濃度信號變換成電信號，送信號處理單元7。如圖2所示，在信號處理單元7中，信號經(jīng)接口電路至A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送微處理器單元，處理后顯示甲醇濃度，同時(shí)將數(shù)字信號通訊送至計(jì)算機(jī)。
權(quán)利要求1.一種發(fā)酵在線甲醇檢測裝置，它包括機(jī)箱，其特征是所述機(jī)箱包括甲醇?xì)怏w采集室和檢測室，甲醇?xì)怏w采集室與檢測室之間相對獨(dú)立，并且至少有一個(gè)相通的氣孔，甲醇?xì)怏w采集室上方至少有一個(gè)進(jìn)氣口，并且通過管道與發(fā)酵罐排氣管相連，下方至少有一個(gè)出氣口，檢測室內(nèi)有氣體檢測裝置，甲醇?xì)怏w采集室和檢測室分別至少有一個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)酵在線甲醇檢測裝置，其特征是所述甲醇?xì)怏w采集室內(nèi)安裝有電加熱裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)酵在線甲醇檢測裝置，其特征是所述氣體檢測裝置包括甲醇?xì)怏w傳感器和信號處理單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)酵在線甲醇檢測裝置，其特征是所述信號處理單元包括微處理器、接口電路、顯示單元和電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)酵在線甲醇檢測裝置，其特征是所述氣體檢測裝置通過通訊網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種發(fā)酵在線甲醇檢測裝置，屬于發(fā)酵過程檢測類制造技術(shù)領(lǐng)域。它結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用性強(qiáng)、可長期在線運(yùn)行，解決了基因工程酵母表達(dá)系統(tǒng)發(fā)酵過程中甲醇在線檢測問題。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種發(fā)酵在線甲醇檢測裝置，它包括機(jī)箱，所述機(jī)箱包括甲醇?xì)怏w采集室和檢測室，甲醇?xì)怏w采集室與檢測室之間相對獨(dú)立，并且至少有一個(gè)相通的氣孔；甲醇?xì)怏w采集室上方至少有一個(gè)進(jìn)氣口，并且通過管道與發(fā)酵罐排氣管相連，下方至少有一個(gè)出氣口；檢測室內(nèi)有氣體檢測裝置；甲醇?xì)怏w采集室和檢測室分別至少有一個(gè)。
文檔編號G01N27/00GK202024977SQ201120042420
公開日2011年11月2日 申請日期2011年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月21日
發(fā)明者劉仲匯, 史建國, 朱思榮, 楊艷, 高廣恒 申請人:山東省科學(xué)院生物研究所