Hệ thống lên men tự động 5L

Đây là một thiết bị lên men sinh học bằng thủy tinh dung tích 5 lít, cung cấp môi trường hoạt động cho vi sinh vật. Thiết bị có nhiều thông số như pH, DO, cho ăn, khử bọt, khuấy trộn, sục khí, gia nhiệt và làm mát để phát hiện, ghi lại và điều chỉnh. Cấu trúc thiết kế chặt chẽ. Bình thủy tinh có khả năng chống ăn mòn tốt, kín khí và tuổi thọ cao.

1. Hệ thống bình chứa:
Dung tích: Tổng dung tích 5L, dung tích làm việc tối đa 70%
Vật liệu: Nắp và đáy bình làm bằng thép không gỉ SUS316L, kết hợp với thân bình bằng thủy tinh borosilicate, thuận tiện cho việc giảng dạy và trình diễn, không có góc chết bên trong và dễ dàng vệ sinh
Xử lý bề mặt: Đánh bóng bề mặt trong và ngoài, độ nhám bề mặt ≤ 0,4 μm, giảm nguy cơ nhiễm khuẩn
Bình chứa: Áp suất thiết kế 0,15 MPa, áp suất làm việc 0,10 MPa

2. Cổng kết nối trên bình:
Gồm 1 cổng cấy giống (cấy giống bằng vòng lửa), 1 giao diện cảm biến pH, 1 cổng cảm biến DO, 1 cổng cảm biến nhiệt độ; 2–4 cổng cho ăn, kèm cảm biến bọt, cổng thoát khí có thiết bị ngưng tụ.
Tất cả các cổng đều được bố trí trên nắp bình, thao tác đơn giản, tận dụng không gian hiệu quả.

3. Tiệt trùng:
Thời gian tiệt trùng: 30–60 phút (có thể kéo dài hoặc rút ngắn thời gian tiệt trùng tùy theo quy trình thực tế)
Nhiệt độ tối đa: 131℃
Phương pháp tiệt trùng: Tiệt trùng bằng nồi hấp (autoclave)
Nhiệt độ tiệt trùng: 100–130℃

Quy trình tiệt trùng:
Ngắt kết nối tất cả các ống nối giữa tủ điều khiển và đế; nối cổng lấy mẫu với ống silicone và kẹp chặt bằng kẹp ống; nối cổng cân bằng áp suất, nối cổng khí vào và khí thải với ống silicone; gắn ống silicone với bộ lọc khí (breathing filter), quấn bằng gạc, đặt toàn bộ vào nồi hấp. Sau khi tiệt trùng xong, lấy ra theo yêu cầu của quy trình.

4. Hệ thống sục khí:
Bao gồm lưu lượng kế cánh gạt (rotor flowmeter), bộ lọc tinh tiệt trùng, v.v.
Lưu lượng của các loại khí được thiết kế theo yêu cầu của quy trình, với lưu lượng thông khí tối đa thiết kế là 2 VVM.
Điều khiển lưu lượng: Điều chỉnh thủ công bằng lưu lượng kế cánh gạt.

Độ chính xác của lõi lọc khí: 0,2 μm, sử dụng lõi lọc chất lượng cao nhằm đảm bảo không khí đi vào bình luôn vô trùng; vật liệu lõi lọc là polytetrafluoroethylene (PTFE) chịu nhiệt cao và kỵ nước.

Phương pháp cấp khí: Bộ phân phối khí vòng đáy bằng thép không gỉ 316L loại vệ sinh, thiết kế chuyên nghiệp, phân bố bọt khí đều và lỗ phân phối khí khó bị tắc.

5. Hệ thống khí thải:
Được trang bị bộ ngưng tụ khí thải, kết nối bằng ống mềm, thao tác đơn giản, không đọng nước, không gây nhiễm khuẩn. Việc xả nước ngưng từ khí thải được điều khiển thủ công bằng kẹp.
Kèm theo máy phân tích khí thải.

6. Hệ thống khuấy trộn:
Phương pháp khuấy: Sử dụng cơ cấu khuấy cơ học phía trên, trục khuấy được làm từ thép không gỉ 316L chuyên dụng, gia công chính xác, có khả năng cân bằng động lý tưởng. Trục trên và dưới được thiết kế tỷ lệ hợp lý, đảm bảo tốc độ ổn định, không lệch, độ cứng cao và không biến dạng sau thời gian sử dụng lâu dài.

Tất cả các bộ phận trong bình đều được lắp đặt trên nắp bình, rất thuận tiện cho việc bảo trì và vệ sinh. Cơ cấu phớt cơ khí nhập khẩu loại đơn đầu giúp hạn chế rò rỉ.
Thiết kế tách rời động cơ với thân bình giúp giảm đáng kể trọng lượng của bình, dễ vận hành hơn, tiết kiệm nhiều nhân lực.

Cánh khuấy chuyên dụng cho lên men:

• Hình thức khuấy: 6 cánh phẳng ở đáy, 4 cánh nghiêng ở giữa, tạo thành hệ thống cánh khuấy hai tầng.

• Tạo điều kiện đối lưu tốt trong bình khi khuấy.

• Cánh khử bọt bằng nén cơ học (tầng thứ nhất).

• Mỗi bình có 4 vách chắn (baffle).

• Có thể thay thế các loại cánh khuấy khác nhau theo yêu cầu đặc biệt của quy trình lên men.

Động cơ servo:

• Kích thước nhỏ, phản hồi nhanh, không bị trễ khi khởi động.

• Điều khiển PID tự động, điều chỉnh tốc độ vô cấp.

• Dải tốc độ điều khiển: 50–1000 vòng/phút.

• Độ chính xác điều khiển: ±1 vòng/phút.

Bộ điều khiển có thể thực hiện các chức năng:

• Liên kết điều khiển DO theo kiểu Cascade

• Phân tích đường cong

• Phân tích báo cáo theo mẻ

• Cảnh báo

• Lưu trữ dữ liệu

• Điều khiển theo trình tự (thiết lập theo từng giai đoạn thời gian lên men, điều khiển tự động thay đổi ít nhất 10 giai đoạn).

7. Hệ thống điều khiển:
Bộ điều khiển quá trình sinh học sử dụng máy tính điều khiển công nghiệp kết hợp với PLC của Siemens, cùng màn hình cảm ứng MCGS. Giao diện màn hình đơn giản, rõ ràng, giúp thao tác vận hành dễ dàng và thuận tiện.

Các thông số điều khiển:
Bao gồm nhiệt độ, tốc độ, pH, DO, cấp dưỡng, khử bọt và các thông số khác để phát hiện, ghi lại và cài đặt điều khiển; điện cực pH và DO có thể dễ dàng hiệu chuẩn thông qua phần mềm; lưu lượng khí và áp suất bình cũng được kiểm soát.

Điều khiển số lượng bình:
Một bộ điều khiển có thể quản lý đồng thời nhiều bộ bình lên men cùng lúc.

Thiết bị có thể điều khiển tốc độ khuấy, nhiệt độ môi trường trong bình, giá trị pH, giá trị DO, v.v.; Có thể cài đặt giới hạn trên và dưới cho nhiệt độ, tốc độ quay, giá trị pH, giá trị DO, và thiết bị còn tích hợp chức năng cảnh báo khi vượt ngưỡng giới hạn.

Tất cả các sự cố cảnh báo đều được ghi lại và có thể tra cứu lại.

Tốc độ khuấy, nhiệt độ, pH, DO, v.v. có thể được cài đặt ở chế độ tự động hoặc tắt (đóng).

Các thông số như nhiệt độ môi trường, tốc độ khuấy, pH, DO, v.v. trong bình có thể được cài đặt theo từng đoạn riêng biệt tùy theo yêu cầu của quy trình.

Mỗi thông số đều có hiển thị quá trình điều chỉnh PID, bao gồm giá trị đặt, giá trị hiện tại, giá trị cài đặt PID, giá trị giới hạn trên và dưới, hiển thị đồ thị, chuyển đổi thủ công/tự động, cài đặt trực tuyến, v.v.

Dữ liệu lịch sử và đồ thị của các thông số khác nhau có thể được lưu trữ trong nhiều năm; đồ thị thời gian thực có thể được khôi phục về trạng thái ban đầu khi thiết bị được bật lại sau khi mất điện.

Hệ thống có nhiều chức năng điều khiển liên quan: điều khiển liên kết giữa tốc độ và oxy hòa tan (DO), điều khiển liên kết giữa cấp dưỡng và DO, điều khiển liên kết giữa cấp dưỡng và pH, v.v.;

Hệ thống còn có các chức năng như hiển thị thời gian thực, ghi dữ liệu, phân tích dữ liệu (dạng biểu đồ cột, biểu đồ đường và báo cáo theo mẻ), xuất bản in, quản lý mật khẩu, phân tích bất thường và nhiều chức năng khác liên quan đến quá trình vận hành, với giao diện tiếng Trung.

Màn hình ghi nhận có thể hiển thị nhiều đường cong khác nhau cùng lúc, và có thể hiển thị thêm các đường cong theo trình tự khi cần thiết.

Các cảm biến nhiệt độ, DO và pH có thể được điều chỉnh và hiệu chuẩn, đồng thời lưu lượng của từng bơm nhu động cũng có thể được hiệu chuẩn chính xác.

Hệ thống có ba cấp quyền quản lý, hoạt động được bảo vệ bằng mật khẩu, với mật khẩu phân chia thành hai cấp: mật khẩu dành cho người vận hành và mật khẩu dành cho quản trị viên.

Các thành phần hệ thống