本發明專利技術公開了基于氣體預配和循環供給的培養裝置及方法，裝置包括：通過第一管路連通的培養瓶，第一管路上連通有進出液系統；三通閥分別連通預裝氣罐、通過氣體計量泵連通氣源，還通過第二管路連通培養瓶；預裝氣罐通過第三管路與培養瓶連通；培養瓶連接有檢測瓶內液體濁度的濁度傳感器；預裝氣罐連接有檢測罐內氣體壓力的壓力傳感器；第一電磁閥用于控制第二管路和第三管路分別與各培養瓶的連通關系；第二電磁閥用于控制預裝氣罐與第三管路的連通關系；本發明專利技術實現不間斷氣體配制和供給，并有效提高原料氣的利用率；還可實現無人值守情況下的自動進行氣體處理、氣體收集、培養物收集和培養液添加等功能，節約人工成本和時間成本，提高培養效率。提高培養效率。提高培養效率。
【技術實現步驟摘要】
基于氣體預配和循環供給的培養裝置及方法
[0001]本專利技術涉及微生物培育
，尤其涉及基于氣體預配和循環供給的培養裝置及方法。
技術介紹
[0002]秸稈等農業大宗廢棄物的資源化利用關系到農業、生態環境和社會經濟的可持續發展。生物轉化與合成技術是實現這些廢棄物資源化利用的有效手段，但目前生物轉化僅關注終端產品，對產生的CO2等尾氣尚未加以充分利用，而這部分CO2可能占到整個生物質碳含量的50％左右。將這一半的碳充分利用，對實現廢棄物高值轉化和碳減排具有重要的意義。
[0003]現有的CO2發酵尾氣循環培養裝置重點聚焦于發酵產物CO2尾氣的處理，將CO2尾氣經過簡單的過濾后直接用于循環培養，這樣的方式較為簡單有效，但存在以下問題：
[0004]1、供氣精準度差；通氣時會由于液位壓力導致各種配方氣體不按照設定流量進入發酵系統，導致供氣不穩定，通氣量不準確；尤其是多罐并聯時，由于曝氣頭和液位差問題經常導致不同發酵罐之間曝氣量差異很大，甚至發生串氣問題。
[0005]2、適用范圍較窄；主要適用于發酵尾氣和培養氣體相同的生物轉化過程，主要適用于微藻類的生物循環培養，當將其應用到需要混合氣體培養的場景中時，由于其氣體循環只包含CO2等單一尾氣，因此需要采用額外的供氣設施設備；
[0006]3、需要人工值守；在系統工作的過程中，需要技術人員現場值守，根據培養過程調整各供料與氣體循環的具體參數，以保證培養過程的順利進行；
[0007]4、尾氣不適于直接用于循環培養；發酵尾氣的濃度一般偏高，且其混合其他的各組分比例并不固定，在循環進行培養時無法保證氣體中各組分的比例是適宜培養的，尤其當尾氣中某一氣體濃度偏高時(如CO2)，可能會對培養過程造成較為不利的影響。
技術實現思路
[0008]為了解決上述技術問題，本專利技術提供了適用于多種應用場景的、基于氣體預配和循環供給的自動培養裝置及方法。
[0009]為了實現上述技術目的，本專利技術所提供的技術方案包括：
[0010]基于氣體預配和循環供給的培養裝置，包括：
[0011]通過第一管路連通的若干培養瓶，所述第一管路上還連通有進出液系統；
[0012]三通閥，所述三通閥分別連通預裝氣罐、通過氣體計量泵連通氣源，還通過第二管路連通培養瓶，所述第二管路上設置有氣體濃度傳感器；
[0013]預裝氣罐還通過第三管路與培養瓶連通，所述第三管路上設置有循環泵；
[0014]培養瓶連接有檢測瓶內液體濁度的濁度傳感器，和檢測瓶內液體高度的第一液位傳感器；
[0015]預裝氣罐連接有檢測罐內氣體壓力的壓力傳感器，和檢測罐內液體高度的第二液
位傳感器；
[0016]所述預裝氣罐還設置有第一出液端和排氣端；
[0017]第一電磁閥，用于控制第二管路和第三管路分別與各培養瓶的連通關系；
[0018]第二電磁閥，用于控制預裝氣罐與第三管路的連通關系；
[0019]其中，所述第二管路連通培養瓶的一端位于所述培養液面以上；所述第一管路和第三管路連通培養瓶的一端位于所述培養液面以下。
[0020]在一些較優的實施例中，所述進出液系統包括分別并行且與所述第一管路連通的進液端和第二出液端；所述進液端和第二出液端分別設置有電磁閥和液體計量泵。
[0021]在一些較優的實施例中，所述第三管路伸入培養瓶的一端設置有曝氣頭。
[0022]在一些較優的實施例中，所述培養瓶前、第一電磁閥后的第三管路上設置有可調阻尼器。
[0023]本專利技術還提供過了一種基于氣體預配和循環供給的培養方法，包括：
[0024]S1、通過進出液系統分別向若干培養瓶中加入定量的培養液；
[0025]S2、三通閥導通預裝氣罐和氣源，通過氣源向預裝氣罐中加定量的原料氣；
[0026]S3、三通閥導通預裝氣罐和第二管路，打開第一電磁閥和第二電磁閥，啟動循環泵，使氣體按預裝氣罐、第三管路、培養瓶、第二管路和三通閥的順序循環流動；
[0027]S4、當氣體濃度傳感器的檢測值達到預定值時，關閉循環泵，打開排氣端并收集排出氣體，當罐內壓力恢復大氣壓時關閉排氣端，重復執行步驟S2
?
S4。
[0028]在一些較優的實施例中，還包括步驟：
[0029]當濁度傳感器的檢測值達到預定值時，控制第一電磁閥保持導通第三管路與培養瓶，關閉第二管路與培養瓶的導通；通過進出液系統導出定量的舊培養液，并補充相同量的新培養液；補充完成后，控制第一電磁閥保持導通第三管路與培養瓶，打開第二管路與培養瓶的導通。
[0030]在一些較優的實施例中，還包括步驟：
[0031]當第二液位傳感器監測到預裝氣罐中液面高度達到預設時，通過第一出液端導出罐內液體；當壓力傳感器監測到預裝氣罐中氣體壓力達到預設時，打開排氣端以降低罐內壓力。
[0032]有益效果
[0033]1、本專利技術通過預裝氣罐和循環管路對氣體進行批次化處理，可實現不間斷氣體配制和供給，并有效提高原料氣的利用率；2、避免因液位壓力導致配方氣體不按照設定流量供應的問題，可提高氣體在液體中的均勻分布程度，尤其在不能攪拌的條件下有優勢；3、通過阻尼器有效平衡各個罐體的進氣壓力，不顯著增加經濟成本情況下通過簡單手段實現每罐的通氣量一致，保障連續穩定作業；4、通過預設各傳感器的參數，配合循環管路，可實現無人值守情況下的自動進行氣體處理、氣體收集、培養物收集和培養液添加等功能，節約人工成本和時間成本，提高培養效率；5、采用模塊化組件，可根據實際需要自由組合，以實現定制化的功能和處理量。
附圖說明
[0034]圖1為本專利技術一種較優實施例中的基于氣體預配和循環供給的培養裝置結構示意
圖；
[0035]圖2為本專利技術另一種較優實施例中的基于氣體預配和循環供給的培養方法流程示意圖；
[0036]圖中：1、培養瓶；2、進出液系統；3、三通閥；4、預裝氣罐；5、氣源；6、氣體計量泵；7、第二管路；8、氣體濃度傳感器；9、第三管路；10、循環泵；11、濁度傳感器；12、第一管路；13、第一液位傳感器；14、壓力傳感器；15、第二液位傳感器；16、第一出液端；17、排氣端；18、第一電磁閥；19、第二電磁閥；20、安全閥；21、阻尼器；22、液體計量泵；101、曝氣頭；201、進液端；202、第二出液端；
具體實施方式
[0038]為了使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本專利技術作進一步闡述。在本專利技術的描述中，需要理解的是，術語“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本專利技術和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本專利技術的限制。
[0039]如圖1所示，本實施例提供了一種基于氣體預配和循環供給的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.基于氣體預配和循環供給的培養裝置，其特征在于，包括：通過第一管路(12)連通的若干培養瓶(1)，所述第一管路(12)上還連通有進出液系統(2)；三通閥(3)，所述三通閥(3)分別連通預裝氣罐(4)、通過氣體計量泵(6)連通氣源(5)，還通過第二管路(7)連通培養瓶(1)，所述第二管路(7)上設置有氣體濃度傳感器(8)；預裝氣罐(4)還通過第三管路(9)與培養瓶(1)連通，所述第三管路(9)上設置有循環泵(10)；培養瓶(1)連接有檢測瓶內液體濁度的濁度傳感器(11)，和檢測瓶內液體高度的第一液位傳感器(13)；預裝氣罐(4)連接有檢測罐內氣體壓力的壓力傳感器(14)，和檢測罐內液體高度的第二液位傳感器(15)；所述預裝氣罐(4)還設置有第一出液端(16)和排氣端(17)；第一電磁閥(18)，用于控制第二管路(7)和第三管路(9)分別與各培養瓶(1)的連通關系；第二電磁閥(19)，用于控制預裝氣罐(4)與第三管路(9)的連通關系；其中，所述第二管路(7)連通培養瓶(1)的一端位于所述培養液面以上；所述第一管路(12)和第三管路(9)連通培養瓶(1)的一端位于所述培養液面以下。2.如權利要求1所述的基于氣體預配和循環供給的培養裝置，其特征在于：所述進出液系統(2)包括分別并行且與所述第一管路(12)連通的進液端(201)和第二出液端(202)；所述進液端(201)和第二出液端(202)分別設置有電磁閥和液體計量泵(22)。3.如權利要求1所述的基于氣體預配和循環供給的培養裝置，其特征在于：所述第三管路(9)伸入培養瓶(1)的一端設置有曝氣頭(101)。4.如權利要求1所述的基于氣體預配和循環供給的培養裝置，其特征在于：所述培養瓶(1)前、第一電...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳波，周正，劉林培，何明雄，
申請(專利權)人：農業部沼氣科學研究所，
類型：發明
國別省市：
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