一种发酵用消泡剂测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及消泡剂评价技术领域，具体为一种发酵用消泡剂测试装置。


背景技术：

2.微生物发酵是一种复杂的生化工程，目前，在重组蛋白、抗生素(以玉米淀粉、豆饼粉、淀粉为为原料)、酶制剂、染料乙醇、有机酸等的发酵生产中，由于通气、搅拌、培养基中糖和蛋白质的存现、细胞及代谢产物的积累等原因必然产生大量的泡沫。这些泡沫的存在对微生物培养过程、菌体收集、产物分离等工序都会产生影响。大量泡沫会导致菌体生长和产物合成抑制，降低效率，增加染菌风险，严重则导致发酵失败。
3.消泡剂具有消泡速度快，效果明显等优点，广泛应用于发酵工业，但同时研究表明，消泡剂对生长速度和细胞形态、产物合成有影响。因此发酵消泡剂必须对菌体生产、产物合成及提取无影响或影响较小。为达到此目的，工业生产中对消泡剂都进行杀菌消毒后使用。同时，消泡剂性能测试受到测试方法、测试液、测试体积、消泡剂浓度和添加量等多种因素影响，不同环境可能得到不同的结论，因此目前无法宏观的去比较消泡剂性能。
4.实际生产中不光在实罐灭菌和发酵过程中产生大量泡沫，如梧宁霉素，泡沫产生时间大都在预热将完毕，温度在90℃时产生，当温度到100℃以上，大量泡沫上升，当灌压至1.2kg，温度到121℃，由于料液翻滚，泡沫减少至消失。但是在实罐灭菌完毕，进入无菌空间，开始搅拌，泡沫有重新出现，避免溢灌，有时只能停止搅拌，待接种后泡沫又能稍少；发酵中后期，泡沫重新回升，且易形成稳定泡沫。
5.目前，国内生物发酵行业主要采取循环鼓泡测试，而国外主要采用循环鼓泡和振荡法。其中振荡法、鼓泡法与发酵罐的搅拌模式及溶氧不同，实验结果往往不能准确预测发酵罐的情况，且不能同时考虑消泡剂的添加方式在灭菌前加入、接种前加入、发酵过程流加等对泡沫控制的影响，测试误差较大，往往需要上罐重新测试验证，给发酵工厂生产带来极大的不变及损耗；所以急需一种发酵用消泡剂测试装置来解决上述问题。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种能满足发酵工况灭菌前、接种期和发酵过程及发酵后期中产生的泡沫测试的发酵用消泡剂测试装置，来解决上述现有技术中存在的问题。
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种发酵用消泡剂测试装置，包括底座、烧瓶和测试量筒，所述底座上设有加热区、测试区和气泵区，其中，所述加热区设有加热槽，所述加热槽内设有用于对加热槽内部区域供热的加热组件，盛有水源的烧瓶放置在所述加热槽内；
8.所述测试区包括固定槽，所述固定槽内竖直方向均匀设有多个孔洞，每个所述孔洞内均安装有固定杆，所述固定杆一端伸出所述孔洞，另一端与所述孔洞底部之间安装有弹性件，测试量筒放置在所述固定槽内，各个所述固定杆受压，并压缩对应弹性件凹陷形成与测试量筒底部对应的形状，烧瓶与测试量筒之间通过第一管路连通；
9.所述气泵区内安装有气泵，所述气泵出口安装有第二管路，第二管路另一端伸入所述测试量筒内，并在伸入端安装有气体分散石。
10.优选的，所述加热组件包括安装在加热槽的加热管，底座位于加热区处安装有控制开关，所述控制开关与所述加热管相连，控制所述加热管工作或关闭。
11.优选的，所述弹性件包括弹簧，所述固定杆伸入孔洞一端通过弹簧与孔洞底部相连。
12.优选的，所述测试量筒开口处安装有固定块，固定块上开设有两个插孔，第一管路和第二管路均通过插孔插入所述测试量筒内。
13.优选的，所述第一管路伸入测试量筒一端安装有礼花式喷头。
14.优选的，所述底座位于气泵区处安装有连接管，连接管一端与所述气泵出口相连，另一端与所述第二管路相连。
15.优选的，所述气泵出口处还安装有流量计。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型结构科学合理，使用安全方便，通过加热区对盛有水源的烧瓶进行加热产生蒸汽，并通入测试量筒内进行预热和灭菌，同时通过气泵鼓气补充发酵过程中的氧气，从而能够满足发酵工况灭菌前、接种期和发酵过程及发酵后期中产生的泡沫测试；
17.另外，本实用新型中，在测试区安装有固定槽，固定槽内通过孔洞、固定杆和弹性件的作用，可通过各个固定杆受压，并压缩对应弹性件凹陷形成与测试量筒底部对应的形状，从而根据测试量筒底部形状形成对应的凹槽，并利用其他未受压的固定杆对测试量筒进行固定，使用灵活方便。
附图说明
18.图1是本实用新型测试装置的结构示意图；
19.图2是本实用新型测试装置的正视图；
20.图3是本实用新型底座的结构示意图；
21.图4是本实用新型固定杆的结构示意图；
22.图中标号：1、底座；2、烧瓶；3、测试量筒；4、加热槽；5、加热组件；6、固定槽；7、孔洞；8、固定杆；9、弹性件；10、第一管路；11、气泵；12、第二管路；13、气体分散石；14、控制开关；15、固定块；16、插孔；17、喷头；18、连接管；19、流量计。
具体实施方式
23.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
24.实施例：如图1-图2所示，一种发酵用消泡剂测试装置，包括底座1、烧瓶2和测试量筒3，底座1上设有加热区、测试区和气泵11区，其中，加热区设有加热槽4，加热槽4内设有用于对加热槽4内部区域供热的加热组件5，盛有水源的烧瓶2放置在加热槽4内；测试区包括固定槽6，固定槽6内竖直方向均匀设有多个孔洞7，每个孔洞7内均安装有固定杆8，固定杆8一端伸出孔洞7，另一端与孔洞7底部之间安装有弹性件9，测试量筒3放置在固定槽6内，各个固定杆8受压，并压缩对应弹性件9凹陷形成与测试量筒3底部对应的形状，烧瓶2与测试
量筒3之间通过第一管路10连通，第一管路10伸入测试量筒3一端安装有礼花式喷头17；气泵11区内安装有气泵11，气泵11出口安装有第二管路12，第二管路12另一端伸入测试量筒3内，并在伸入端安装有气体分散石13，其中，在测试量筒3开口处安装有固定块15，固定块15上开设有两个插孔16，第一管路10和第二管路12均通过插孔16插入测试量筒3内。
25.参考图3所示，加热组件5包括安装在加热槽4的加热管，底座1位于加热区处安装有控制开关14，控制开关14与加热管相连，控制加热管工作或关闭。
26.参考图4所示，本实施例中弹性件9包括弹簧，固定杆8伸入孔洞7一端通过弹簧与孔洞7底部相连，当测试量筒3放置固定槽6内时，测试量筒3底部区域的固定杆8受压，压缩对应的弹簧向下移动，其中，参考图1所示，本实施例中测试量筒3为烧瓶2状，固定杆8向下移动形成与烧瓶2状测试量筒3底部相应的凹槽，与测试量筒3底部吻合，而其余固定杆8不受压即分布在测试量筒3底部四周，对应测试量筒3底部进行限制固定。
27.参考图4所示，在底座1位于气泵11区处安装有连接管18，连接管18一端与气泵11出口相连，另一端与第二管路12相连，便于对第二管路12进行拆装，其中，在气泵11出口处还安装有流量计19，便于记录第二管路12的流量，在底座1位于气泵11区处还安装有开关，开关与气泵11相连，控制气泵11的启动和关闭工作。
28.在一具体实施例中，以宁夏某抗生素生产企业实罐测试的两款消泡剂为例：480m3发酵罐，投料300m3，发酵周期为32h，发酵周期结束时共计使用dowsil df-103消泡剂190kg；使用国产聚醚消泡剂210kg。
29.实验室测试过程如下：
30.1、培养基配置：取52.5g淀粉加少量水搅拌均匀后，加入100℃沸水进行糊化工艺，使淀粉成膏状，然后加入0.525gα-淀粉酶进行糖化，糖化后加入105g玉米浆，补水至1000ml，冷却至30℃加入枯草芽孢杆菌7.5g培养12h待用。
31.2、在500ml烧瓶2中加入200ml去离子水，开启加热管煮沸待用；
32.3、将礼花喷头17连接至烧瓶2内，第一管路10为耐高温材质；将第二管路12按上述进行布设固定至测试量筒3上；
33.4、在1000ml测试量筒3中加入200ml培养基液，同时加入0.1gdf-103消泡剂混合均匀，通入步骤1中的水蒸汽，进行预热发酵；然后高温下灭菌30min后停止通蒸汽，记录灭菌过程中的泡沫高度h1；
34.5、开启空气泵11电源，调节空气流量为200l/h，同时记录随时间变化的泡沫体积h2，根据不同时间下的泡沫高度确定消泡剂的抑泡性能。
35.6、当鼓气时间15min后(或泡沫高度上升到1000ml时)，停止鼓气；
36.7、当温度降至室温时，开启气量为200l/h气泵11，再次记录随时间变化的泡沫体积h3。
37.重复上述步骤，替换消泡剂为某国产聚醚消泡剂测试，实验结果如表1-3：
38.预热灭菌过程泡沫高度h1：
39.表1
[0040][0041]
发酵前期过程中泡沫高度h2：
[0042]
表2
[0043][0044]
发酵中后期过程中泡沫高度h3：
[0045]
表3
[0046][0047]
由表1可以看出，在预热灭菌过程中，泡沫逐渐上升，在灭菌后期泡沫消失，且由于消泡剂在刚刚使用，还未进入衰减期，泡沫整体较低；由表2可以看出，在发酵前期产生大量的泡沫，但随着发酵过程的进行，泡沫减少即进入接种期，在表3中，由于进入了发酵中后期，泡沫又重新上升，有上述实验过程可以看出，df-103的消抑泡效果整体好于国产聚醚消泡剂，且实验室的测试方法中泡沫形态与工厂的实际发酵过程泡沫的产生状态一致。
[0048]
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。