專利名稱：生物發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于培養(yǎng)和收獲需氧菌的設(shè)備和自動(dòng)化方法，該需氧菌用于各種工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境和商業(yè)的有益用途。
背景技術(shù)：
先前公開了用于需氧菌菌株培養(yǎng)的已知系統(tǒng)，例如，公開于美國(guó)專利第4,244,815、4,426,450、4,888,294、5,350,543、5,447,866、5,654,197、6,168,949B1和6,335,191 B1號(hào)之中。
在第6,335,191 B1號(hào)美國(guó)專利中公開了一種用于培養(yǎng)需氧菌菌株并具有預(yù)期有益用途的優(yōu)選現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，以自動(dòng)化間歇式方式培養(yǎng)細(xì)菌，并將細(xì)菌定期排放入排出槽或收集容器，最優(yōu)選每日一次。在例如現(xiàn)有技術(shù)引述的美國(guó)專利6,335,191 B1中公開了用于培養(yǎng)細(xì)菌的其他現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)和設(shè)備。
盡管使用現(xiàn)有的已知系統(tǒng)和設(shè)備可獲得受益和優(yōu)勢(shì)，但仍需要一種相對(duì)簡(jiǎn)單、廉價(jià)和可靠的連續(xù)流動(dòng)的生物發(fā)生器(biomassgenerator)，這種生物發(fā)生器能夠數(shù)日或數(shù)周運(yùn)轉(zhuǎn)，而不需要照看或操作者干預(yù)。這種設(shè)備和方法將優(yōu)選地有利于需氧菌的快速培養(yǎng)而沒(méi)有過(guò)度的起泡，而這在使用現(xiàn)有技術(shù)的生物發(fā)生器時(shí)卻是經(jīng)常碰到的。許多現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備要么在液面以下向培養(yǎng)室鼓入壓縮空氣，要么使用流經(jīng)噴射器的循環(huán)液體的增壓流把新鮮空氣吸入液流，然后注回細(xì)菌培養(yǎng)室。這些類型的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備都不能夠高收率地培養(yǎng)和收獲生物菌而不過(guò)度地起泡，而可以通過(guò)使用本發(fā)明的設(shè)備和方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
此處公開的本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例為連續(xù)流動(dòng)生物發(fā)生器，用于連續(xù)培養(yǎng)和收回細(xì)菌以即時(shí)或隨后用于預(yù)期受益用途中。該實(shí)施例的主題生物發(fā)生器具有細(xì)菌培養(yǎng)室；水和營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)口；營(yíng)養(yǎng)進(jìn)料機(jī)構(gòu)；空氣引入管線；循環(huán)泵，用于從培養(yǎng)室底部的出口抽出流體，并成切線地將其重新引入，以在培養(yǎng)室中形成渦流；流體排放管線，用于從培養(yǎng)室連續(xù)地收回含菌流體；以及沖洗管線，用于把洗滌水排入流體排放管線。本發(fā)明的生物發(fā)生器在培養(yǎng)室內(nèi)部沒(méi)有安裝機(jī)械攪拌裝置，并且不在含菌液體表面下將新鮮空氣引入培養(yǎng)室。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是使用上述的連續(xù)流動(dòng)生物發(fā)生器培養(yǎng)和收獲細(xì)菌的方法。該方法理想地包括以下步驟在細(xì)菌培養(yǎng)室內(nèi)放置飲用水、起始菌和營(yíng)養(yǎng)物的起始介質(zhì)；把一部分介質(zhì)連續(xù)地成切線地抽出、循環(huán)和重新注入培養(yǎng)室以形成渦流，并在渦流之上將低壓空氣連續(xù)地注入培養(yǎng)室內(nèi)；憑借重力流動(dòng)，通過(guò)控制閥或壓力調(diào)節(jié)器，以有控制的、相對(duì)于被循環(huán)進(jìn)入培養(yǎng)室的流速更低的流速，連續(xù)地向培養(yǎng)室添加水；從培養(yǎng)室連續(xù)地收獲細(xì)菌，并將細(xì)菌沖洗入細(xì)菌收獲管線；以及定期向培養(yǎng)室補(bǔ)充細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)物。用于將細(xì)菌沿細(xì)菌收獲管線沖下的水理想地是被可控制地引入培養(yǎng)室的水的過(guò)剩部分或溢流部分。
此處所公開的本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是這樣的生物發(fā)生器，其脈沖式地定期向培養(yǎng)室引入水，同時(shí)相應(yīng)地定期收獲培養(yǎng)室內(nèi)連續(xù)生長(zhǎng)的細(xì)菌。本發(fā)明該實(shí)施例中使用的設(shè)備與公開在上述方法實(shí)施例中的相似，但是在幾個(gè)重要方面有所不同。第一，進(jìn)入培養(yǎng)室的脈沖水流是由定時(shí)器驅(qū)動(dòng)的螺線管閥控制。第二，用于從培養(yǎng)室獲取細(xì)菌的細(xì)菌收獲管線，是用通過(guò)第二定時(shí)器驅(qū)動(dòng)的螺線管閥供給的水定期沖洗的，該第二定時(shí)器驅(qū)動(dòng)的螺線管閥的啟動(dòng)是與水的脈沖引入同時(shí)發(fā)生或緊隨其后。第三，設(shè)置附加的空氣管線用于在使用之間干燥進(jìn)料機(jī)構(gòu)，從而防止在進(jìn)料機(jī)構(gòu)內(nèi)的不希望的細(xì)菌累積。第四，浮閥設(shè)置于容納主題生物發(fā)生器的機(jī)殼的底部，以便一旦由于設(shè)備的任何機(jī)械或電組件失效而引發(fā)液體聚集在機(jī)殼底部時(shí)自動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng)。第五，設(shè)置按鍵，用于獨(dú)立于定時(shí)器和電控制器手動(dòng)啟動(dòng)設(shè)備的各個(gè)操作。第六，在循環(huán)泵和培養(yǎng)室之間的流體循環(huán)圈中設(shè)置手動(dòng)控制閥，以便于在設(shè)備臨時(shí)關(guān)閉期間排水和沖洗培養(yǎng)室。
此處描述的與生物發(fā)生器實(shí)施方案(其脈沖式定期向培養(yǎng)室引入水，同時(shí)定期收獲培養(yǎng)室內(nèi)連續(xù)培養(yǎng)的細(xì)菌)有關(guān)的本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，是一種用于培養(yǎng)細(xì)菌的方法，該方法包含以下步驟向細(xì)菌培養(yǎng)室內(nèi)引入水、起始菌和營(yíng)養(yǎng)物；通過(guò)設(shè)置于培養(yǎng)室底部的出口元件連續(xù)抽出(收回)包含細(xì)菌的液體介質(zhì)；通過(guò)泵使抽出的介質(zhì)循環(huán)并回到培養(yǎng)室，將循環(huán)的液體介質(zhì)基本成切線地重新引入到培養(yǎng)室內(nèi)的液體中，以在培養(yǎng)室內(nèi)形成渦流；通過(guò)在渦流上方將低壓空氣引入培養(yǎng)室，并同時(shí)控制起泡，使培養(yǎng)室內(nèi)的液體介質(zhì)充滿氣體；定期向培養(yǎng)室引入附加水；定期從培養(yǎng)室收獲含菌液體介質(zhì)并把收獲的介質(zhì)沖洗入接受器或流體管線；定期向培養(yǎng)室補(bǔ)充附加的營(yíng)養(yǎng)物。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，公開的生物發(fā)生器包括內(nèi)部裝有細(xì)菌培養(yǎng)室、營(yíng)養(yǎng)進(jìn)料機(jī)構(gòu)和循環(huán)泵的機(jī)殼，該機(jī)殼被分成第一和第二部分，以使細(xì)菌培養(yǎng)室和循環(huán)泵相互熱絕緣。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特別優(yōu)選實(shí)施例，含有培養(yǎng)室的機(jī)殼部分是溫控的。
本發(fā)明的生物發(fā)生器內(nèi)培養(yǎng)的細(xì)菌可被收獲用于立即使用或被儲(chǔ)存用于隨后期望的使用。本發(fā)明的設(shè)備和方法用于培養(yǎng)在優(yōu)選使用位置或附近的位置使用的特殊用途的細(xì)菌特別有效。本發(fā)明的整套系統(tǒng)可以安裝于只有授權(quán)的人員可訪問(wèn)的可上鎖機(jī)殼內(nèi)。因?yàn)闄C(jī)殼可以是壁裝式的，所以不需要地面空間安裝該系統(tǒng)，需要的設(shè)施僅是供水系統(tǒng)和常規(guī)110伏電器出線口。與現(xiàn)有技術(shù)中所公開的系統(tǒng)不同，此處公開的設(shè)備和方法通過(guò)提供良好的充氣和溫度控制，使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)所選有益菌株的快速培養(yǎng)，而不會(huì)過(guò)度起泡和泵氣蝕，泵氣蝕對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間工作是不利的。
因?yàn)楸景l(fā)明的設(shè)備和方法適于長(zhǎng)時(shí)間維持連續(xù)細(xì)菌培養(yǎng)，所獲得的細(xì)菌可以用于需要連續(xù)或定期補(bǔ)充的應(yīng)用中，或者用于把活的細(xì)菌貯存于合適的、維持生命的收集器皿以備使用的應(yīng)用之中。該設(shè)備僅僅需要定期維護(hù)，以將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)補(bǔ)充到進(jìn)料儲(chǔ)存漏斗，以及為了常規(guī)檢查、清洗和維修的臨時(shí)停工。


本發(fā)明的設(shè)備進(jìn)一步用以下相關(guān)圖形描述和解釋，其中附圖1是本發(fā)明的連續(xù)流動(dòng)生物發(fā)生器的優(yōu)選實(shí)施例的部分被拿開的正視圖；附圖2是圖1的連續(xù)流動(dòng)生物發(fā)生器的左側(cè)視圖；附圖3是圖1和圖2的連續(xù)流動(dòng)生物發(fā)生器的部分被拆開的右側(cè)視圖；附圖4是示出本發(fā)明的連續(xù)流動(dòng)生物發(fā)生器培養(yǎng)室內(nèi)部的部分被拿開以及部分為截面的正視圖；
附圖5是沿圖4中5-5線的用于本發(fā)明的優(yōu)選水流控制機(jī)構(gòu)的放大剖視圖；附圖6是沿圖3中6-6線的用于本發(fā)明的優(yōu)選營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料機(jī)構(gòu)下部的放大剖視圖，其示出了處于直立接收位置的進(jìn)料杯；附圖6A是圖6的優(yōu)選營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料機(jī)構(gòu)，但示出了向下旋轉(zhuǎn)到倒置排放位置的進(jìn)料杯；附圖6B是圖6的優(yōu)選營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料機(jī)構(gòu)，但示出了向上旋轉(zhuǎn)到中間備用(standby)位置的進(jìn)料杯；附圖6C是圖6的優(yōu)選營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料機(jī)構(gòu)，示出從備用位置再次向上旋轉(zhuǎn)到圖6的接收位置的進(jìn)料杯；附圖7是適用于本發(fā)明生物發(fā)生器的替代的水流控制裝置的簡(jiǎn)化正視圖；附圖8是本發(fā)明的連續(xù)流動(dòng)生物發(fā)生器的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的部分被拿開的正視圖；以及附圖9是用于本發(fā)明的優(yōu)選營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料機(jī)構(gòu)下部的剖視圖，示出了處于中間備用位置的進(jìn)料杯和將空氣排入杯中以使其干燥的空氣管線。
具體實(shí)施例方式
參照附圖1-3，本發(fā)明的生物發(fā)生器10優(yōu)選包括安裝于機(jī)殼20內(nèi)部的細(xì)菌培養(yǎng)室12、進(jìn)料器機(jī)構(gòu)14、循環(huán)泵16和空氣泵18。機(jī)殼20優(yōu)選進(jìn)一步包括頂壁56、后壁57、側(cè)壁58，60、底壁62和門64。門64優(yōu)選地通過(guò)鉸鏈66連接于機(jī)殼20，以使得容易接近由熱絕緣板72分隔的第一和第二內(nèi)部分74、76。盡管圖中沒(méi)有示出，但可以設(shè)置鎖封閉或纜索封閉以防止在使用中未經(jīng)允許而亂動(dòng)機(jī)殼20內(nèi)的東西。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，細(xì)菌培養(yǎng)室12由半透明聚合物容器制成，并附加一個(gè)蓋28。細(xì)菌培養(yǎng)室12的容積優(yōu)選約為3L，盡管可以理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)同樣可以使用更大或更小的培養(yǎng)室。機(jī)殼20優(yōu)選由金屬薄板制成，盡管可以使用諸如玻璃纖維等的其他類似有效的材料。
溫度控制單元68優(yōu)選設(shè)置于側(cè)壁58，并與第一內(nèi)部分74相通，并由110伏交流電供電。通風(fēng)孔70理想地設(shè)置于側(cè)壁58、60之一，以向包含循環(huán)泵16的第二內(nèi)部分76提供通風(fēng)，可以理解，如果需要，可以使用多個(gè)通風(fēng)孔或與小排風(fēng)扇(未示出)結(jié)合的通風(fēng)孔在第二內(nèi)部分76內(nèi)部提供對(duì)流通風(fēng)。還優(yōu)選在細(xì)菌培養(yǎng)室12和循環(huán)泵16之間使用熱絕緣板72，以有助于防止機(jī)殼20內(nèi)部過(guò)熱。在循環(huán)泵16會(huì)產(chǎn)生大量的熱或者不采用此措施時(shí)機(jī)殼20內(nèi)部會(huì)達(dá)到高于細(xì)菌持續(xù)快速生長(zhǎng)的優(yōu)選溫度的情況下，這是特別需要的。基于使用環(huán)境和周圍溫度，將細(xì)菌培養(yǎng)室12的溫度維持在希望的范圍可能不需要溫度控制單元68。盡管用于維持細(xì)菌快速生長(zhǎng)的優(yōu)選溫度范圍可以根據(jù)諸如細(xì)菌類型等的因素而變化，但是在細(xì)菌培養(yǎng)室12所在的機(jī)殼部分內(nèi)部，約16～約40℃(約60～約104°F)的溫度范圍，最優(yōu)選約29～約32℃(約84～約90°F)的溫度范圍通常是有益的。
細(xì)菌培養(yǎng)室12優(yōu)選進(jìn)一步包括圓柱形例壁22、從側(cè)壁22底部延伸至居中設(shè)置的出口26的圓錐形底壁24和分別包括水、空氣和營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)口31、32、34的蓋28。在設(shè)備運(yùn)行期間，進(jìn)口流量控制裝置30將水通過(guò)進(jìn)口31連續(xù)引入細(xì)菌培養(yǎng)室12(如以下詳細(xì)描述的)。進(jìn)口流量控制裝置30接收來(lái)自進(jìn)水管線50的水，進(jìn)水管線50優(yōu)選連接至機(jī)殼20外的加壓水源(未顯示)。通過(guò)進(jìn)口32從連接至空氣泵18的空氣軟管82將低壓空氣連續(xù)地引入細(xì)菌培養(yǎng)室12。空氣泵18理想地向細(xì)菌培養(yǎng)室12傳送充足的空氣，以維持細(xì)菌在足夠的壓力下快速生長(zhǎng)，空氣的壓力足以使該空氣進(jìn)入細(xì)菌培養(yǎng)室12，而不至于破壞培養(yǎng)室內(nèi)部產(chǎn)生的渦流(如以下討論的)，也不會(huì)引起(過(guò)壓)。進(jìn)料計(jì)量裝置48將經(jīng)挑選的用于促進(jìn)所培養(yǎng)細(xì)菌的生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(優(yōu)選以顆粒狀的形式)從儲(chǔ)料斗46通過(guò)進(jìn)口34引入細(xì)菌培養(yǎng)室12。這種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之所以優(yōu)選以顆粒狀的形式引入，是因?yàn)樗麄儍A向于沉入培養(yǎng)室12內(nèi)的流體84中。不優(yōu)選粉末和液狀營(yíng)養(yǎng)物，因?yàn)樗麄兤≡诒砻嫔隙S所收獲的含菌流體通過(guò)線路40被排放出的可能性較大。
循環(huán)泵16的進(jìn)口42與細(xì)菌培養(yǎng)室12的出口26流體相通連接，流體出口管線44將從泵16的出口排放出的加壓流體引回細(xì)菌培養(yǎng)室12的下部，優(yōu)選在稍高于側(cè)壁22的底面的位置。在出口管線44排放端的循環(huán)流體出口38優(yōu)選配置成在側(cè)壁22內(nèi)部成切線地排放循環(huán)流體，以促進(jìn)如下進(jìn)一步描述的渦流的形成。流體排放管線40通過(guò)排出口36與細(xì)菌培養(yǎng)室12的內(nèi)部相通，如圖4所示，排出口36設(shè)置于細(xì)菌培養(yǎng)室12內(nèi)接近最高液位。當(dāng)細(xì)菌培養(yǎng)室內(nèi)的液位隨著通過(guò)進(jìn)口31的水的引入而上升時(shí)，含菌流體通過(guò)排出口36被連續(xù)收回，并理想地被來(lái)自沖洗水管線52而流入排放管線40的沖洗水向下沖洗到排放管線40。
參照附圖4，側(cè)壁22和底壁24向前延伸的部分被拆開，以露出細(xì)菌培養(yǎng)室12的內(nèi)部，以及安裝于向下斜的底壁中心的出口26中的防渦器件88。防渦器件88的主要功能是有助于維持渦流77的穩(wěn)定性，以及防止渦流77下端內(nèi)的空氣通過(guò)出口26被向下抽入循環(huán)泵16的進(jìn)口42，由此保護(hù)泵16不至于出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象。泵的氣蝕會(huì)加速泵葉輪表面的磨損，也會(huì)助長(zhǎng)不希望的“活塞流”，在這種活塞流中，出口管線44內(nèi)的液體的離散體積之間出現(xiàn)大的氣泡，導(dǎo)致不規(guī)則液流出現(xiàn)，當(dāng)這些活塞流重新進(jìn)入培養(yǎng)室12時(shí)，就會(huì)擾亂渦流，并且促使不希望的泡沫的形成。泵16優(yōu)選通過(guò)在24伏交流電或12伏直流電下工作的電動(dòng)機(jī)提供能量。如果細(xì)菌培養(yǎng)室的容積約為3L，泵16理想地額定為提供約15～23L(4～6加侖)/min的循環(huán)速率。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，防渦器件88通常為圓柱體，該圓柱體具有頂端壁85、圓柱形側(cè)壁83和沿側(cè)壁83圓周間隔排列以允許液體84穿過(guò)其中的多個(gè)開口89。盡管開口的加合面積最理想地近乎等于出口26的橫截面積，以使得不至于過(guò)度限制流體84流進(jìn)泵進(jìn)口42，由此使循環(huán)泵16“供應(yīng)不足”，但是開口89的大小、形狀和數(shù)目在本發(fā)明的范圍內(nèi)還是可以變化的。如果需要，還可以在防渦器件88的頂端壁85中設(shè)置小孔。每一個(gè)開口89都理想地足夠小，以阻止起始菌或營(yíng)養(yǎng)物的顆?；蛐∏蛲ㄟ^(guò)出口26進(jìn)入培養(yǎng)室12，直至其基本溶解于流體84之中?？梢岳斫猓哂胁煌螤詈徒Y(jié)構(gòu)的防渦器件88同樣可以用于本發(fā)明的設(shè)備和方法中，只要這種其他的部件也起到阻止渦流被吸入泵進(jìn)口42的作用而不會(huì)使泵16負(fù)荷不足。
如圖4所示，空氣引入管線82優(yōu)選在尖端87(位于流體84內(nèi)渦流77形成的空氣穴中)處截止，以直接向渦流77提供氧。尖端87優(yōu)選設(shè)置于低于循環(huán)泵16啟動(dòng)前培養(yǎng)室12內(nèi)流體84的靜止液面約3.8cm(1.5英尺)處，并在循環(huán)泵16啟動(dòng)后保持在液面86之上，以使得尖端87在本發(fā)明的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)期間處于渦流77內(nèi)部，并且不會(huì)被液體84覆蓋?？諝獗?8理想地維持細(xì)菌培養(yǎng)室12內(nèi)部約0.5psig的正壓，以有助于阻止不希望的細(xì)菌進(jìn)入培養(yǎng)室內(nèi)并在培養(yǎng)室內(nèi)聚集生長(zhǎng)。如果細(xì)菌培養(yǎng)室12具有約3L的內(nèi)部容積，則空氣泵18和空氣引入管線82優(yōu)選為提供約2～6L/min的空氣流速的尺寸。
圖5進(jìn)一步描述和說(shuō)明一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)口流量控制裝置30的結(jié)構(gòu)和操作。理想地，水通過(guò)進(jìn)水管線50被提供給裝置30的入口通道102，可以使用軟管倒鉤98和夾子100、或通過(guò)傳統(tǒng)的配件、或通過(guò)其他類似的有效裝置將進(jìn)水管線50連接于裝置30。如果需要，可以通過(guò)諸如過(guò)濾器、水軟化劑等對(duì)提供至流量控制裝置30的水進(jìn)行預(yù)處理，盡管人們認(rèn)為這些預(yù)處理在進(jìn)口水源是可飲用水時(shí)并不需要。優(yōu)選地，進(jìn)口流量控制裝置30起流量控制器和壓力控制器雙重作用，最優(yōu)選分兩個(gè)步驟降低壓力和流速。進(jìn)口流量控制裝置30進(jìn)一步包括頭部92、體部94和基部96。如圖1和4所示，基部96優(yōu)選可連接至培養(yǎng)室12的蓋28的頂部。進(jìn)入入口通道102的水通過(guò)頭部92中的較小直徑通道104向下流，在重力作用下下落經(jīng)過(guò)視窗116，進(jìn)入體部94中的井106。通道104的底部與井106頂部之間的垂直距離必須至少有1英寸，以滿足需要1英寸的間隙來(lái)防止逆流的管道設(shè)計(jì)規(guī)范。優(yōu)選通道104的直徑，使水要么呈快速水滴要么以細(xì)流下落進(jìn)入井106。流速優(yōu)選為使得在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)期間累積在井106中的水多于供給培養(yǎng)室12所需要的水。這些水中一些向下流過(guò)位于體部94和基部96內(nèi)的針形閥110的內(nèi)腔108，過(guò)剩的水則累積在井106中，直至溢出頂部進(jìn)入體部94的環(huán)狀空間122中，如箭頭120指示。從井106穿過(guò)針形閥110向下流的水以小滴或細(xì)流112下落經(jīng)過(guò)基部96中的觀察口118。如圖1所示，液流112理想地對(duì)準(zhǔn)培養(yǎng)室12的蓋28的進(jìn)口31，以使液流112落到流體84的表面86上。
流進(jìn)環(huán)狀空間122的過(guò)剩的水穿過(guò)出口通道124進(jìn)入沖洗管線52，其圖示為通過(guò)夾子126固定于裝置30。很明顯，穿過(guò)通道104的水流速度必須充分地大于穿過(guò)針形閥110的水的流速，以提供沖洗管線52所需的過(guò)剩的水。如果不用流經(jīng)沖洗管線52的水連續(xù)沖洗流體排放管線40，細(xì)菌更可能沉積在流體排放管線40的壁上，而不是如所預(yù)期地被傳送到使用地或收集器皿。
圖7公開和描述了適合用于本發(fā)明設(shè)備的另一個(gè)進(jìn)水裝置152。參照?qǐng)D7，如先前圖1～3所描述的，裝置152優(yōu)選可連接于機(jī)殼20。裝置152是一個(gè)活塞控制的正排量進(jìn)口裝置，由同步60循環(huán)定時(shí)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。從外部水源通過(guò)進(jìn)口162接收的引入水，以一定速率被輸送至出口164，該速率通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)旋鈕160和螺紋連桿158控制，以選擇性地調(diào)節(jié)在體部154內(nèi)的圓柱體的排量。在圖7中不可見的活塞通過(guò)安裝于體部154上的同步電動(dòng)機(jī)156提供動(dòng)力。出口164優(yōu)選通過(guò)一個(gè)柔性聚合物流送管(圖5中未顯示)連接于培養(yǎng)室12的蓋28中的進(jìn)口31。如果流量控制裝置152用于向培養(yǎng)室12供給水，理想地使用設(shè)置在裝置152上游的獨(dú)立的針形閥(未顯示)向沖洗管線52提供水。
通過(guò)閱讀本公開可以理解，其他類似的有效進(jìn)水裝置也可以用于本發(fā)明的設(shè)備和方法。根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)期內(nèi)，進(jìn)入培養(yǎng)室12的日進(jìn)水流量和從培養(yǎng)室12流出的流體84的日排量?jī)?yōu)選約等于培養(yǎng)室容積的1/3～1/2。然而，應(yīng)該理解，可以根據(jù)菌濃度和生長(zhǎng)速率改變這個(gè)數(shù)值，而菌濃度和生長(zhǎng)速率又取決于諸如菌類型、營(yíng)養(yǎng)物類型和數(shù)量、細(xì)菌培養(yǎng)室12內(nèi)的溫度和流體84內(nèi)的氧含量的各種因素。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，流進(jìn)細(xì)菌培養(yǎng)室12的水流速約為1.6L/天，即每天通過(guò)流體排放管線40排放出近似等量的水。為了使從排出口36排出的細(xì)菌能被沖洗出排放管線40，通過(guò)沖洗管線52的流速優(yōu)選約為2～20L(約0.5～5加侖)/天。
圖6和圖6A-6C進(jìn)一步描述和說(shuō)明了進(jìn)料機(jī)構(gòu)14的優(yōu)選進(jìn)料計(jì)量裝置48的結(jié)構(gòu)和操作。首先參照?qǐng)D6，進(jìn)料計(jì)量裝置48優(yōu)選包括可連接于培養(yǎng)室12(圖4)的蓋28的基部件130；以及外殼128，外殼128具有水平設(shè)置的通常是圓筒形的內(nèi)腔，內(nèi)腔包括可旋轉(zhuǎn)安裝的芯件132，該芯件具有橫向的圓筒形內(nèi)腔134，圓筒形內(nèi)腔完全延伸穿過(guò)該芯。具有由底壁138和頂部邊緣140限定的的圓筒形側(cè)壁136的進(jìn)料杯135，設(shè)置為在使用時(shí)相對(duì)于芯件132固定。低壓直流電動(dòng)機(jī)安裝于外殼128(圖3中可見)的圓筒形內(nèi)腔后面，包括由銷125連接于芯件132的齒輪驅(qū)動(dòng)裝置。一旦接收到來(lái)自于預(yù)編程的電控制器54的信號(hào)，銷125即相應(yīng)地將芯件132和進(jìn)料杯135旋轉(zhuǎn)到相對(duì)于外殼128的期望角度的位置。進(jìn)料杯135的直徑和容積期想地滿足每當(dāng)芯件132被銷125旋轉(zhuǎn)到環(huán)127上的那一位置，即，進(jìn)料杯135的頂部邊緣140處于直立位置時(shí)的位置，進(jìn)料杯135憑借重力流動(dòng)接收期望量的來(lái)自進(jìn)料貯存漏斗46(圖1)的營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料。
認(rèn)識(shí)到不同類型的顆粒物質(zhì)具有不同的縱橫比以及橫架于開口(這些物質(zhì)憑借重力流動(dòng)流經(jīng)并被排入這些開口)的不同趨勢(shì)，所以應(yīng)該理解，進(jìn)料杯135的優(yōu)選的直徑和深度以及進(jìn)料貯存漏斗46下面的排出口的直徑可依據(jù)期望的營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料量和營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料顆粒大小和形狀而變化。根據(jù)本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施例，將可買到的養(yǎng)料顆粒定期放入漏斗46，該漏斗可以構(gòu)造成每當(dāng)對(duì)生物發(fā)生器10進(jìn)行日常維護(hù)時(shí)能夠輕易滑進(jìn)和滑出機(jī)殼20。如果細(xì)菌培養(yǎng)室12具有約3L的容積，則優(yōu)選每天向培養(yǎng)室引入約29g的營(yíng)養(yǎng)物，分四等分，每次進(jìn)料7.25g，每次進(jìn)料約隔6小時(shí)。因此，進(jìn)料杯135應(yīng)該具有能夠容納多達(dá)約7.5g營(yíng)養(yǎng)物的容積。
圖6A-6C描述了相同的結(jié)構(gòu)，只是銷125、芯件132和進(jìn)料杯135被旋轉(zhuǎn)至相對(duì)于殼體128不同角度的位置。在圖6A中，進(jìn)料杯135被向右、向下旋轉(zhuǎn)了如箭頭137所示的180度的角度。進(jìn)料杯135完全處于倒置的位置，此時(shí)，杯135內(nèi)的所有營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料顆粒憑借重力通過(guò)基部件130的出口144(如箭頭146所示)被排出，并通過(guò)蓋28上的進(jìn)料進(jìn)口34進(jìn)入培養(yǎng)室12(如圖1所示)。在圖6B中，進(jìn)料杯135如箭頭148所示向回旋轉(zhuǎn)到90度的位置，并保持在此位置直至下一個(gè)進(jìn)料循環(huán)開始。進(jìn)料杯135理想地保持在該90度的位置，以使得進(jìn)料杯135的開口端被蓋住而受到保護(hù)。如果進(jìn)料杯135在進(jìn)料之間處于直立位置，在排放期間在培養(yǎng)室12吸收的水份就會(huì)導(dǎo)致顆粒小球軟化結(jié)塊。如果進(jìn)料杯135在進(jìn)料之間處于向下位置，就會(huì)在進(jìn)料杯上發(fā)生細(xì)菌累積。在圖6C中，進(jìn)料杯135又旋轉(zhuǎn)至圖6所示的用于再裝載營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料的位置。
圖1-6對(duì)本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施例做了進(jìn)一步描述和說(shuō)明。首先參見圖1和圖4，在該設(shè)備啟動(dòng)期間，約1.6L的水被引進(jìn)培養(yǎng)室12，以獲得低于排出口36液面的初始灌裝面。水的起始量當(dāng)然取決于培養(yǎng)室12的內(nèi)部容積和新鮮水進(jìn)入培養(yǎng)室的滴加速度。初始灌裝面應(yīng)該充分低于排出口36，以致于能夠加入起始菌和營(yíng)養(yǎng)物，以致能夠在循環(huán)啟動(dòng)時(shí)形成渦流，并且該裝置在此后能夠運(yùn)轉(zhuǎn)幾個(gè)小時(shí)而不會(huì)意外排出任何大量的含菌流體。在此期間，起始菌會(huì)達(dá)到希望的生長(zhǎng)數(shù)量或濃度。在起始菌在給定時(shí)間內(nèi)生長(zhǎng)和繁殖時(shí)，通過(guò)進(jìn)口控制裝置30進(jìn)入培養(yǎng)室12的補(bǔ)充水，會(huì)逐漸使最高液面90上升到排出口36的液面。
起始量的水能夠緩慢地通過(guò)進(jìn)口流量控制裝置30引入，或者優(yōu)選地通過(guò)以下方法更快地引入，即，移走蓋28并將水倒入培養(yǎng)室12、或者在放置流量控制裝置30之前插入一根軟管穿過(guò)進(jìn)口31、或插入為此目的而設(shè)置的另一個(gè)可封閉的端口(未示出)。起始水優(yōu)選在有助于細(xì)菌生長(zhǎng)的溫度下引入培養(yǎng)室12，或在引入起始菌和營(yíng)養(yǎng)物之前能夠平衡至該溫度。如果需要，起始量的水能夠在室溫下引入，如果太涼，可使用溫度控制器68加熱，或通過(guò)泵16使其循環(huán)直至溫度達(dá)到期望的水平，一般約為16～26℃(60～80°F)。在生物發(fā)生器12維持連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，溫度的優(yōu)選范圍是約16～40℃(約60～104°F)，最優(yōu)選為約29～32℃(約84～90°F)，以促進(jìn)細(xì)菌的生長(zhǎng)。
每當(dāng)水溫達(dá)到足夠促進(jìn)細(xì)菌生長(zhǎng)的水平時(shí)，預(yù)定量的期望類型或多種類型的起始菌通過(guò)蓋28或另一種類似的有效裝置按期望地被引入培養(yǎng)室12，并且進(jìn)料計(jì)量裝置48按期望地被啟動(dòng)以把期望量的適當(dāng)?shù)念w粒狀營(yíng)養(yǎng)物引入培養(yǎng)室12的流體84中。對(duì)于如此處描述的培養(yǎng)室12，進(jìn)料最優(yōu)選以每批約7.25g的分批方式引入。
參照?qǐng)D1和4，當(dāng)期望初始數(shù)量的水、起始菌和營(yíng)養(yǎng)物被引入培養(yǎng)室12，并通過(guò)任何合適的常規(guī)方法把蓋28固定于培養(yǎng)室12的頂部之后，啟動(dòng)循環(huán)泵16，流體84通過(guò)出口26向下抽入進(jìn)口42。在被循環(huán)泵16加壓后，含水、細(xì)菌、營(yíng)養(yǎng)物和夾帶空氣的流體84經(jīng)過(guò)流體出口管線44和循環(huán)流體出口38被引回到培養(yǎng)室12中。
出口管線44和循環(huán)流體出口38需要配置和定位，以便在培養(yǎng)室12內(nèi)的流體84中形成基本上如圖4所示的渦流77，而沒(méi)有過(guò)度起泡。與現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備(其使用液面下空氣注入法給含菌流體補(bǔ)充空氣，由此促進(jìn)需氧細(xì)菌生長(zhǎng))不同，本發(fā)明將低壓空氣供給渦流77內(nèi)的空氣空間，并依靠打漩的渦流所提供的增加的表面積接觸，給培養(yǎng)室12內(nèi)的流體充氣。通過(guò)以這種方式給流體84充氣，而不是通過(guò)將空氣向上鼓入流體、或通過(guò)使用設(shè)置于流體出口管線44中的噴射器，有可能在分子水平給流體充氣而不產(chǎn)生氣泡或過(guò)多的泡沫。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，流體84可成切線地再注入培養(yǎng)室12。此處使用術(shù)語(yǔ)“成切線地”描述彎曲流徑，其最初建立在圍繞細(xì)菌培養(yǎng)室12的內(nèi)表面16的基本水平方向上，當(dāng)其圍繞培養(yǎng)室12的內(nèi)表面持續(xù)時(shí)，其脫離水平方向，并在出口26中的防渦器件88之上、在培養(yǎng)室12的中心產(chǎn)生向下的螺旋形渦流77。
如此處所描述的，一旦通過(guò)泵16和管線44建立起循環(huán)回路，渦流77應(yīng)該基本向下延伸從培養(yǎng)室12內(nèi)的最高液面90到防渦器件88的全部距離，由此限定了通常為圓錐狀的液面86，其具有空間曲率，該曲率的最大內(nèi)徑出現(xiàn)在頂液面90處或附近，而最小內(nèi)徑出現(xiàn)在培養(yǎng)室12底部的出口26處或附近。以這種方式持續(xù)循環(huán)約6小時(shí)，同時(shí)維持細(xì)菌培養(yǎng)室12內(nèi)的流體84的溫度在16℃至約40℃(約60℃至約104°F)的范圍內(nèi)，最優(yōu)選為約29℃至約32℃(約84℃至約90°F)，并且同時(shí)通過(guò)進(jìn)口31連續(xù)引進(jìn)輸入水，通過(guò)尖端87連續(xù)引入低壓空氣，通過(guò)排出口36將流體連續(xù)排入流體排放管線40，以及用從沖洗管線52(設(shè)置于排出口36之下)導(dǎo)入流體排放管線40的水連續(xù)地沖洗流體排放管線40。
在6小時(shí)之后，控制器54理想地促使進(jìn)料機(jī)構(gòu)48再次將營(yíng)養(yǎng)物顆粒裝入進(jìn)料杯135(如圖6所示)，并通過(guò)進(jìn)口34將其排入細(xì)菌培養(yǎng)室12。理想地，持續(xù)相同的過(guò)程，或者以6小時(shí)的間隔進(jìn)行下次進(jìn)料，直至進(jìn)料漏斗46為空，或者向進(jìn)料漏斗46內(nèi)重新補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)顆粒，直至該過(guò)程被特意停止以定期檢查和清洗。用于清洗和維護(hù)的停工，理想地要求不超過(guò)每月一次，最優(yōu)選約為每?jī)蓚€(gè)月一次。
圖8公開了本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中使用了電控制器、定時(shí)器和螺線管驅(qū)動(dòng)閥，以定期將受控脈沖的水引入細(xì)菌培養(yǎng)室，并且也將其引進(jìn)細(xì)菌收獲管線，以將收獲的細(xì)菌沖入使用場(chǎng)所或收集和貯存容器。使用圖8的實(shí)施方案將水有控制地循環(huán)引入培養(yǎng)室，能夠避免礦物質(zhì)的累積和堵塞，當(dāng)采用如圖1、圖4和圖5所述的通過(guò)針形閥連續(xù)滴水時(shí)，這種累積和堵塞可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。如果水是直接從.城市供水管線獲得而可能具有很大的礦物質(zhì)含量，這可能是特別重要的。
參照?qǐng)D8，生物發(fā)生器200優(yōu)選包括機(jī)殼201、細(xì)菌培養(yǎng)室214、循環(huán)泵224、進(jìn)料漏斗230、進(jìn)料計(jì)量裝置232、空氣泵240、變壓器264、定時(shí)器266和控制器268。生物發(fā)生器200優(yōu)選是整裝的，僅僅需要連接于常規(guī)電源輸出、供水管線和細(xì)菌收獲管線或用于收集收獲自培養(yǎng)室214的細(xì)菌的容器。機(jī)殼201包含頂部203、底部206、側(cè)壁202、204和后部210，并且在其前側(cè)安裝有鉸鏈門208。機(jī)殼201可以固定在墻壁上，或如期望地安裝于架子或臺(tái)子上。門208優(yōu)選是周邊密封(未顯示)的，以減少污染或流體泄露的可能性，也可以設(shè)置鎖，以防止在預(yù)定工作訪問(wèn)之間有人未經(jīng)允許而接近內(nèi)部212。底部206理想地為水密(不漏水)的，優(yōu)選包括貯槽207，該貯槽具有足夠大的容積以捕獲至少與細(xì)菌培養(yǎng)室214的容積一樣大的液體體積，以防止水或活細(xì)菌在從培養(yǎng)室214溢出或泄漏時(shí)漏出。理想地，在貯槽207中設(shè)置有浮控開關(guān)280，并且浮控開關(guān)與控制器268相連，以便在貯槽207聚集大量積水的情況下，中斷向通常是關(guān)閉的、螺線管驅(qū)動(dòng)的進(jìn)水閥276、278供能。
細(xì)菌培養(yǎng)室214與先前描述于圖1、圖3和圖4中的生物發(fā)生器10的培養(yǎng)室12相似，優(yōu)選包括具有頂部220的基本上為圓柱形的側(cè)壁216、和帶有排出口222的錐形底部218，排出口222具有如先前關(guān)于培養(yǎng)室12描述的防渦器件。循環(huán)泵224通過(guò)進(jìn)口282接收來(lái)自培養(yǎng)室214的含菌流體，并通過(guò)循環(huán)管線226和循環(huán)流體出口228將壓縮流體成切線地排回到培養(yǎng)室214中。設(shè)置閥260(如果期望，其可以手動(dòng)操作(如圖所示)或用另一電驅(qū)動(dòng)螺線管控制)，以便在對(duì)這一單元進(jìn)行下文更詳細(xì)描述的定期維護(hù)期間，將從泵224排出的流體通過(guò)清洗管線258重新導(dǎo)入細(xì)菌收獲線256。理想地，閥260以這樣的方式配置和安裝于循環(huán)管線226中，即在正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間，含菌流體直接流過(guò)該閥，以避免湍流、剪切和沖擊，否則它們可能會(huì)對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響。而且，清洗管線258優(yōu)選向上傾斜從閥260出來(lái)，以降低反之會(huì)發(fā)生的沉積和細(xì)菌累積的可能性。
圖8所示的生物發(fā)生器200與先前的圖1-4所描述的生物發(fā)生器10主要區(qū)別在于向細(xì)菌培養(yǎng)室214和細(xì)菌收獲管線256輸送水的組件的結(jié)構(gòu)和操作。再參照?qǐng)D8，經(jīng)過(guò)供給管線234進(jìn)入機(jī)殼201的水通過(guò)螺線管驅(qū)動(dòng)閥276和278進(jìn)行調(diào)節(jié)和分配，而分別進(jìn)入管線235和250。在管線235和250中的水壓優(yōu)選不超過(guò)約30psi，或城市供水的標(biāo)準(zhǔn)管線壓力的上限。如果期望，可提供常規(guī)的流量調(diào)節(jié)器以將管線234中的水壓控制為約30psi。
對(duì)于具有約3L容積的培養(yǎng)室214的生物發(fā)生器200來(lái)說(shuō)，優(yōu)選每小時(shí)通過(guò)閥276和管線235向培養(yǎng)室214排入約45ml的水脈沖排入。對(duì)于典型安裝，需要持續(xù)時(shí)間約3/4秒的脈沖以排放約45ml的水。水從管線235通過(guò)頂部220中的進(jìn)口向下排入培養(yǎng)室214。設(shè)置1英寸的間隙236以符合管道設(shè)計(jì)規(guī)范，并設(shè)置篩網(wǎng)或?yàn)V網(wǎng)238，優(yōu)選圓錐形的，以防止可能進(jìn)入機(jī)殼201的內(nèi)部212中的昆蟲或其他污染物進(jìn)入培養(yǎng)室214。
在定期脈沖期間進(jìn)入培養(yǎng)室214的水向下流入在培養(yǎng)室內(nèi)形成的渦流(如在關(guān)于圖4所示的培養(yǎng)室中所描述的，該渦流已預(yù)先形成)中，并通過(guò)泵224進(jìn)行進(jìn)行循環(huán)。當(dāng)循環(huán)進(jìn)入培養(yǎng)室214內(nèi)的液體體積以這種方式增加時(shí)，液體上表面會(huì)上升，直至含菌流體從培養(yǎng)室214通過(guò)排放口248向外流，進(jìn)入Y型連接器253。一旦進(jìn)入連接器253，收獲的細(xì)菌即被經(jīng)過(guò)閥278和管線250供給的水向下沖刷，通過(guò)篩網(wǎng)或?yàn)V網(wǎng)254和更大直徑的細(xì)菌收獲管線256。錐形篩網(wǎng)或?yàn)V網(wǎng)254的網(wǎng)孔理想地足夠小，以捕獲那些可能進(jìn)入機(jī)殼201的內(nèi)部212的昆蟲，而不會(huì)過(guò)度阻礙沖洗水或細(xì)菌沿細(xì)菌收獲管線256向下流動(dòng)。
由于定期向培養(yǎng)室214注入新鮮水的原因，可以理想地通過(guò)螺線管閥278以周期性脈沖的形式釋放沖洗水，該周期性脈沖時(shí)間上與通過(guò)端口248的含菌流體的排放相一致。通過(guò)管線250排放進(jìn)入細(xì)菌收獲管線256的定期沖洗水流，理想地在體積上大于、在持續(xù)時(shí)間上長(zhǎng)于通過(guò)管線235的進(jìn)水流。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，沖洗循環(huán)在向培養(yǎng)室214脈沖釋放水的同時(shí)或之后不久開始。為了把細(xì)菌從三通管253和細(xì)菌收獲管線256中徹底沖洗出去，并且沖入貯存或收集器皿(未顯示)或直接到達(dá)最終使用的場(chǎng)所(如所述的)，沖洗水流理想地持續(xù)約30秒。根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選實(shí)施例，在這每小時(shí)30秒沖洗水流期間約1.8～2.0L的水被釋放。
盡管優(yōu)選以小時(shí)間隔引入填充料和沖洗水，可以理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)在相繼的供料和沖洗循環(huán)之間也可以使用更長(zhǎng)的時(shí)間間隔。因此，例如，如果需要，可以以在約1至約15小時(shí)范圍內(nèi)或更長(zhǎng)的時(shí)間間隔引入填充料和沖洗水。在這種情況下，用于供料循環(huán)的脈沖長(zhǎng)度理想地在約4.5至12秒的范圍內(nèi)，而在這期間釋放的水量在約185至約500ml的范圍內(nèi)。相關(guān)的沖洗循環(huán)的長(zhǎng)度分別優(yōu)選在約15至約240秒的范圍內(nèi)，且沖洗水釋放量在約625ml至約10L范圍內(nèi)。
在生物發(fā)生器200連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，除了每小時(shí)向培養(yǎng)室214引入水以外，通過(guò)使用進(jìn)料計(jì)量裝置232每隔6小時(shí)一次地向液體介質(zhì)中添加營(yíng)養(yǎng)物。參照?qǐng)D8和圖9，除非以下另有說(shuō)明，進(jìn)料計(jì)量裝置232的制作方式優(yōu)選基本上與先前的圖1、圖3-4和圖6-6C所描述的進(jìn)料計(jì)量裝置48相同，并基本上以同樣的模式工作。進(jìn)料計(jì)量裝置232優(yōu)選包括外殼284，其具有進(jìn)料入口286、進(jìn)料出口288、具有橫向圓柱形內(nèi)腔的可旋轉(zhuǎn)芯290、以及相對(duì)于核芯290固定設(shè)置的進(jìn)料杯292。如先前所描述，在外殼284的凸耳上設(shè)有螺紋孔298，以便于附加低壓直流電動(dòng)機(jī)，低壓直流電動(dòng)機(jī)響應(yīng)接收自編程電控制器268的信號(hào)，如箭頭294所示地將芯290向前或向后旋轉(zhuǎn)。
參照?qǐng)D8，低壓空氣泵240與前面所述的空氣泵18功能類似，它理想地通過(guò)空氣引入管線242向細(xì)菌培養(yǎng)室214的頂部引入空氣，以在培養(yǎng)室214內(nèi)部維持約0.5psi的正壓，以有助于防止不希望的細(xì)菌進(jìn)入并聚集在培養(yǎng)室內(nèi)。在機(jī)殼210被緊密地密封的情況下，可以在側(cè)壁204上設(shè)置空氣進(jìn)口241，以便于向空氣泵240引入周圍空氣。關(guān)于進(jìn)料計(jì)量裝置232公開了另外一個(gè)另外的優(yōu)選特性，如果需要，也可以使用進(jìn)料計(jì)量裝置48。參照?qǐng)D9，從低壓空氣泵240到進(jìn)料計(jì)量裝置232設(shè)置了第二空氣輸出管線246。在進(jìn)料循環(huán)之間，每當(dāng)進(jìn)料杯292處于時(shí)鐘“3點(diǎn)”的位置，空氣管線246通過(guò)端口296連續(xù)地將空氣排入進(jìn)料計(jì)量裝置232的外殼284。該空氣在進(jìn)料循環(huán)之間干燥進(jìn)料杯292，并且形成干燥區(qū)屏障以防止水份接觸進(jìn)料顆粒，并且降低了進(jìn)料計(jì)量裝置232內(nèi)細(xì)菌生長(zhǎng)的可能性。在外殼284上可以設(shè)有一個(gè)或多個(gè)小的通風(fēng)孔295，以使得通過(guò)端口296引入的空氣流出外殼284。
盡管在圖8中描述了生物發(fā)生器200，其包括水供給管線234、細(xì)菌收獲管線256、清洗管線258、空氣進(jìn)口241和電源線262，它們皆穿過(guò)機(jī)殼201的側(cè)壁204安裝，但應(yīng)該理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)這些組件可以采用多種其他設(shè)置。例如，在一些情況下可以優(yōu)選把所有供水管線和連接放置在一個(gè)側(cè)壁，而把所有的電組件安裝于相對(duì)的壁上。在其他情況下，這些連接的優(yōu)選放置可以取決于那些已經(jīng)放置在使用場(chǎng)地的設(shè)備的位置。
圖8進(jìn)一步描述和說(shuō)明了用于操作本發(fā)明的生物發(fā)生器200進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)細(xì)菌的優(yōu)選方法和控制系統(tǒng)。通過(guò)電源線262向生物發(fā)生器200供給標(biāo)準(zhǔn)的交流電，此后該電流通過(guò)預(yù)編程電控制器268按需要分配，控制器268進(jìn)一步包括變壓器模塊264、交流至直流電的轉(zhuǎn)換模塊266、可編程內(nèi)部定時(shí)器、以及手動(dòng)控制按鈕270、272和274?？刂破?68理想地向進(jìn)料計(jì)量裝置232的電動(dòng)機(jī)以及向螺線管276、278供給12伏的直流電，向空氣泵240和循環(huán)泵224供給交流電，優(yōu)選把電壓降至18伏。然而，可以理解，如果需要，空氣泵240和循環(huán)泵224也可以專門在直流電下工作。一般而言，優(yōu)選將機(jī)殼201內(nèi)的組件配置成在低壓電流下工作，以降低使用高壓時(shí)與在機(jī)殼內(nèi)可能不經(jīng)意的電短路相關(guān)的危險(xiǎn)。同樣可以理解，如果需要，可以在機(jī)殼外部設(shè)置降壓變壓器，以使得只有低壓電流進(jìn)入機(jī)殼。
在生物發(fā)生器200啟動(dòng)期間，電源線262被插進(jìn)常規(guī)的插座，并且按下按鈕270，使得約2L的水通過(guò)螺線管閥276引入細(xì)菌培養(yǎng)室214，之后手動(dòng)向細(xì)菌培養(yǎng)室214初次裝入起始菌和顆粒狀營(yíng)養(yǎng)物，優(yōu)選總共約30g。優(yōu)選通過(guò)升降蓋220進(jìn)行對(duì)培養(yǎng)室214內(nèi)部的訪問(wèn)。
然后通過(guò)壓下按鈕272啟動(dòng)循環(huán)泵224和空氣泵240，以用信號(hào)通知控制器268內(nèi)的定時(shí)器——生物發(fā)生器200正處于“加料”模式，在此期間，使含菌流體循環(huán)，而在第一個(gè)24小時(shí)內(nèi)不添加水和營(yíng)養(yǎng)物。24小時(shí)后，控制器268自動(dòng)進(jìn)入“運(yùn)轉(zhuǎn)”模式。當(dāng)處于“運(yùn)轉(zhuǎn)”模式時(shí)，生物發(fā)生器200的控制器268定期、自動(dòng)地向螺線管閥276、278發(fā)送信號(hào)，它們分別使得新鮮水脈沖被引入細(xì)菌培養(yǎng)室214，以及使得沖洗水被引到Y(jié)型連接器253之上，以將收獲的細(xì)菌沖入細(xì)菌收獲管線256。如前所述，每個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間和相繼脈沖之間的間隔，能夠預(yù)先編程到控制器268中，或者可以在生物發(fā)生器200上設(shè)置用于設(shè)定裝填水和沖洗水循環(huán)所期望的間隔和持續(xù)時(shí)間的裝置。無(wú)論是哪種情況，生物發(fā)生器200的自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)都理想地持續(xù)進(jìn)行，而在啟動(dòng)后長(zhǎng)達(dá)2個(gè)月內(nèi)都不需要操作者的干預(yù)。
如果生物發(fā)生器200準(zhǔn)備用于被控溫的建筑內(nèi)，其中環(huán)境溫度在有益于細(xì)菌快速生長(zhǎng)的范圍之內(nèi)，如前所述，相信不需要對(duì)機(jī)殼201的內(nèi)部212補(bǔ)充加熱或冷卻。然而，如果使用環(huán)境可能使內(nèi)部空間212處于太熱或太冷的狀態(tài)而不能促進(jìn)細(xì)菌快速生長(zhǎng)時(shí)，就需要給機(jī)殼201附加常規(guī)的溫控裝置。
根據(jù)進(jìn)料漏斗230的容積，可能有必要多于兩個(gè)月一次地向進(jìn)料漏斗補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物顆粒，但是這種補(bǔ)充理想地并不需要中斷細(xì)菌培養(yǎng)室214及其上述的輔助設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，可以將細(xì)菌收獲和沖洗進(jìn)收集器、貯存箱等，或通過(guò)細(xì)菌收獲管線256直接送沖洗到使用場(chǎng)地。
每當(dāng)需要關(guān)閉和清洗時(shí)，優(yōu)選不超過(guò)每月一次，最優(yōu)選兩個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間之后，可以通過(guò)按下按鈕274中止其“運(yùn)行”模式。在清洗期間，可以刷洗細(xì)菌培養(yǎng)室214內(nèi)部，培養(yǎng)室底部的限流部件可以取出清洗；篩網(wǎng)238、254能夠取出進(jìn)行反向沖洗；并且漂白劑、醋或其他合適的清洗化合物或試劑能夠循環(huán)通過(guò)系統(tǒng)，以將任何微生物累積、膜或淤泥從物流管線、進(jìn)口和出口、閥門等清除。在培養(yǎng)室214的清潔和沖洗期間，可以手動(dòng)或自動(dòng)地操作閥門260，以將被循環(huán)泵224從管線226排放的流體轉(zhuǎn)向，進(jìn)入排放管線258和細(xì)菌收獲管線256中。如果需要，可以在機(jī)殼201內(nèi)設(shè)置另外的按鈕或開關(guān)，其可用于手動(dòng)地循環(huán)開啟和關(guān)閉閥276和278，以在清洗期間提供附加的裝填和沖洗水。
通過(guò)使用本發(fā)明所培養(yǎng)的生物質(zhì)中的細(xì)菌的可能的受益用途的其他實(shí)例包括但不限于植物、動(dòng)物(包括家禽和人)廢物的降解；油和化學(xué)泄漏物的處理；有毒化合物的轉(zhuǎn)化；藻類的消化；昆蟲和真菌的控制；活性酵母的生產(chǎn)；食物加工；和工業(yè)有機(jī)廢物的降解。
通過(guò)閱讀本發(fā)明的公開，本發(fā)明的其他變換和修改對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員同樣是很明顯的，應(yīng)該認(rèn)為，此處公開的本發(fā)明范圍僅僅通過(guò)發(fā)明人依法授權(quán)的附加權(quán)利要求的最寬解釋所限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過(guò)閱讀本公開也應(yīng)該明了，為了滿足具體用途的需要，在本發(fā)明范圍內(nèi)可以改變或修改細(xì)菌、營(yíng)養(yǎng)物、水和空氣供給裝置、控制裝置、容器以及泵的物理尺寸、布局、以及類型。
權(quán)利要求
1.一種用于連續(xù)培養(yǎng)菌體的設(shè)備，包括細(xì)菌培養(yǎng)室，其具有圓筒形側(cè)壁、圓錐形底部和具有可移動(dòng)的蓋的敞開式頂部；流體循環(huán)泵，其具有與所述圓錐形底部流體相通的輸入側(cè)和帶有流體循環(huán)管線的卸料側(cè)，所述流體循環(huán)管線與設(shè)置于側(cè)壁的成切線定向的出口流體相通；填充水供給管線，其通過(guò)所述蓋與所述細(xì)菌培養(yǎng)室流體相通；安裝于所述填充水供給管線中的第一螺線管閥；細(xì)菌收獲管線，其與設(shè)置于所述頂部附近的所述側(cè)壁中的細(xì)菌排放口流體相通；沖洗水供給管線，其設(shè)置于所述細(xì)菌排放口和所述細(xì)菌收獲管線上方，并與所述細(xì)菌收獲管線流體相通；第二螺線管閥，其設(shè)置于所述沖洗水供給管線中；營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料計(jì)量裝置，其設(shè)置于所述細(xì)菌培養(yǎng)室上方，以把營(yíng)養(yǎng)物通過(guò)所述蓋引入所述細(xì)菌培養(yǎng)室；空氣泵，其具有通過(guò)所述蓋與所述細(xì)菌培養(yǎng)室相通的出口管線；可編程電控制器，其定期啟動(dòng)所述第一和第二螺線管閥，以允許填充水和沖洗水以預(yù)定的間隔和預(yù)定的持續(xù)時(shí)間流動(dòng)；以及電源，其向所述流體循環(huán)泵、第一第二螺線管閥、營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料計(jì)量裝置和空氣泵提供低壓電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括清洗管線，其在所述流體循環(huán)管線和細(xì)菌收獲管線之間提供流體相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置于所述清洗管線內(nèi)的閥門。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置于所述空氣泵和所述進(jìn)料計(jì)量裝置之間的空氣排放管線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置于所述進(jìn)料計(jì)量裝置上方的進(jìn)料漏斗。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述的細(xì)菌培養(yǎng)室、循環(huán)泵、第一和第二螺線管閥、進(jìn)料計(jì)量裝置、空氣泵和電控制器都設(shè)置于機(jī)殼內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述機(jī)殼包括水密的底部和設(shè)置為與所述的水密底部流體相通的浮控開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述填充水供給管線穿過(guò)間隙向所述細(xì)菌培養(yǎng)室排放水。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述沖洗水供給管線穿過(guò)間隙向所述細(xì)菌收獲管線排放水。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，進(jìn)一步包括熱絕緣板，其將機(jī)殼分割成包含所述培養(yǎng)室的第一內(nèi)部分和包含所述循環(huán)泵的第二內(nèi)部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述機(jī)殼的所述第二內(nèi)部分通過(guò)至少一個(gè)機(jī)殼壁或機(jī)殼門通風(fēng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，進(jìn)一步包括與所述機(jī)殼的所述第一內(nèi)部分通信的溫度控制器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中第一和第二自動(dòng)流量控制裝置把單股水流分成第一填充水流和第二沖洗水流。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一自動(dòng)流量控制裝置控制引入所述培養(yǎng)室的水的量和壓力。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述進(jìn)料計(jì)量裝置包括可以在直立的進(jìn)料接收位置和倒置的進(jìn)料排放位置之間旋轉(zhuǎn)的進(jìn)料杯。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述進(jìn)料計(jì)量裝置包括可旋轉(zhuǎn)至位于所述進(jìn)料接收位置和進(jìn)料排放位置之間的備用位置的進(jìn)料杯。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料計(jì)量裝置可控地以每6小時(shí)一次把營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料排入所述培養(yǎng)室。
18.用于連續(xù)培養(yǎng)細(xì)菌并以預(yù)定時(shí)間間隔收獲細(xì)菌的裝置，該裝置包括細(xì)菌培養(yǎng)室，其具有基本呈圓筒形的側(cè)壁；圓錐形底部；具有可移動(dòng)的蓋的敞開式頂部；設(shè)置于所述蓋上的填充水、營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料和空氣進(jìn)口；設(shè)置于所述錐形底部的流體出口；和設(shè)置于所述側(cè)壁上在頂部附近的細(xì)菌收獲口；循環(huán)泵，其通過(guò)所述培養(yǎng)室底壁的出口連續(xù)地抽取含菌流體，加壓該流體并把該加壓的流體通過(guò)所述側(cè)壁成切線地引入到所述培養(yǎng)室，從而在所述培養(yǎng)室內(nèi)形成液體渦流；自動(dòng)營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料計(jì)量裝置，其以第一預(yù)定時(shí)間間隔向所述培養(yǎng)室定期引入預(yù)定量的營(yíng)養(yǎng)物；空氣泵和空氣供給管線，其在所述渦流之上向所述培養(yǎng)室內(nèi)連續(xù)地引入增壓空氣；第一自動(dòng)流量控制裝置，其以第二預(yù)定時(shí)間間隔并在第一預(yù)定持續(xù)時(shí)間內(nèi)定期向所述培養(yǎng)室引入填充水；第二自動(dòng)流量控制裝置，其以第三預(yù)定時(shí)間間隔并在第二預(yù)定持續(xù)時(shí)間內(nèi)定期向所述細(xì)菌收獲管線引入沖洗水，以把自所述細(xì)菌收獲口接收的細(xì)菌沿所述細(xì)菌收獲管線沖下；以及可編程電控制器，其用于在所述裝置的使用期間，連續(xù)地操縱所述循環(huán)泵和空氣泵；以所述第一預(yù)定時(shí)間間隔啟動(dòng)所述營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料計(jì)量裝置；以所述第二預(yù)定時(shí)間間隔并在所述第一預(yù)定持續(xù)時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)所述第一流量控制裝置；以及以第三預(yù)定時(shí)間間隔并在第二預(yù)定持續(xù)時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)所述第二流量計(jì)量裝置；以及低壓電源，其向所述循環(huán)泵、空氣泵、營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料計(jì)量裝置和第一及第二流量控制裝置供電。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的所述裝置，其中所述第一和第二自動(dòng)流量控制裝置是螺線管驅(qū)動(dòng)閥。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的所述裝置，進(jìn)一步包括機(jī)殼，其中設(shè)置有所述細(xì)菌培養(yǎng)室、循環(huán)泵、空氣泵、營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料計(jì)量裝置和第一及第二自動(dòng)流量控制裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其中，所述機(jī)殼具有水密的底部和設(shè)置于所述水密的底部中的浮控開關(guān)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的所述裝置，其中，只要所述水密的底部有水，所述浮控開關(guān)就中斷向所述第一和第二自動(dòng)流量控制裝置供電。
23.根據(jù)權(quán)利要求18的所述裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置于所述循環(huán)泵和細(xì)菌收獲管線之間的清洗管線，和設(shè)置于所述清洗管線中的閥門，用于使通過(guò)所述循環(huán)泵排放的流體轉(zhuǎn)向而進(jìn)入所述細(xì)菌收獲口下面的所述細(xì)菌收獲管線。
24.根據(jù)權(quán)利要求18的所述裝置，進(jìn)一步包括營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料漏斗，用于向所述營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料計(jì)量裝置供給營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料。
25.根據(jù)權(quán)利要求18的所述裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置于所述空氣泵和營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料計(jì)量裝置之間的空氣管線。
26.根據(jù)權(quán)利要求20的所述裝置，進(jìn)一步包括熱絕緣板，所述熱絕緣板把所述機(jī)殼分割成包含所述培養(yǎng)室的第一內(nèi)部分和包含所述循環(huán)泵的第二內(nèi)部分。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的所述裝置，其中，機(jī)殼的所述第二內(nèi)部分通過(guò)至少一個(gè)機(jī)殼壁或機(jī)殼門通風(fēng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求20的所述裝置，進(jìn)一步包括與所述機(jī)殼的第一內(nèi)部分通信的溫度控制器。
29.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，所述第一和第二自動(dòng)流量控制裝置把單股水流分成第一填充水流和第二沖洗水流。
30.根據(jù)權(quán)利要求18的所述裝置，其中，所述第一自動(dòng)流量控制裝置控制被引入所述培養(yǎng)室的水的量和壓力。
31.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，所述進(jìn)料計(jì)量裝置包括可在直立的進(jìn)料接收位置和倒置的進(jìn)料排放位置之間旋轉(zhuǎn)的進(jìn)料杯。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中，所述進(jìn)料計(jì)量裝置包括可旋轉(zhuǎn)至位于所述進(jìn)料接收位置和進(jìn)料排放位置之間的備用位置的進(jìn)料杯。
33.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料計(jì)量裝置可控地每6小時(shí)一次將營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料排入所述培養(yǎng)室。
34.用于連續(xù)培養(yǎng)和收獲細(xì)菌的裝置，所述裝置包括細(xì)菌培養(yǎng)室，其具有基本呈圓筒形的側(cè)壁；圓錐形底部；具有可移動(dòng)的蓋的敞開式頂部；設(shè)置于所述蓋上的填充水、營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料和空氣進(jìn)口；設(shè)置于所述圓錐形底部中的流體出口；和設(shè)置于所述側(cè)壁中所述頂部附近的細(xì)菌收獲口；循環(huán)泵，其用于通過(guò)所述培養(yǎng)室底壁的出口連續(xù)地抽取含菌流體，加壓所述流體并把該加壓的流體通過(guò)側(cè)壁成切線地再引入到所述培養(yǎng)室，從而在所述培養(yǎng)室內(nèi)形成液體渦流；自動(dòng)營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料計(jì)量裝置，其以預(yù)定時(shí)間間隔向所述培養(yǎng)室定期引入預(yù)定量的營(yíng)養(yǎng)物；空氣泵和空氣供給管線，其在所述渦流之上向所述培養(yǎng)室內(nèi)連續(xù)地引入增壓空氣；至少一個(gè)流量控制裝置，其連續(xù)地向所述培養(yǎng)室引入填充水，并連續(xù)地向所述細(xì)菌收獲管線引入沖洗水，以把從所述細(xì)菌收獲口接收的細(xì)菌沿所述細(xì)菌收獲管線沖下；以及低壓電源，其向所述循環(huán)泵、空氣泵、以及所述營(yíng)養(yǎng)物計(jì)量裝置供電。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，進(jìn)一步包括機(jī)殼，在所述機(jī)殼中設(shè)置有所述細(xì)菌培養(yǎng)室、循環(huán)泵、空氣泵和營(yíng)養(yǎng)進(jìn)料計(jì)量裝置。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的裝置，其中，所述機(jī)殼具有水密的底部和設(shè)置于所述水密的底部中的浮控開關(guān)。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其中，只要所述水密的底部有水，所述浮控開關(guān)就中斷向所述裝置供電。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置于所述循環(huán)泵和所述細(xì)菌收獲管線之間的清洗管線，和設(shè)置于所述清洗管線中的閥門，其用于使被所述循環(huán)泵排出的流體改向而進(jìn)入所述細(xì)菌收獲口下方的所述細(xì)菌收獲管線。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，進(jìn)一步包括用于向所述營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料計(jì)量裝置供給營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料的漏斗。
40.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置于所述空氣泵和所述營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料計(jì)量裝置之間的空氣管線。
41.根據(jù)權(quán)利要求35所述的裝置，進(jìn)一步包括熱絕緣板，其將所述機(jī)殼分割成包含所述培養(yǎng)室的第一內(nèi)部分和包含所述循環(huán)泵的第二內(nèi)部分。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的裝置，其中，所述機(jī)殼的所述第二內(nèi)部分通過(guò)至少一個(gè)機(jī)殼壁或機(jī)殼門通風(fēng)。
43.根據(jù)權(quán)利要求35所述的裝置，進(jìn)一步包括與所述機(jī)殼的所述第一內(nèi)部分通信的溫度控制器。
44.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其中，至少一個(gè)流量控制裝置把單股水流分成第一填充水流和第二沖洗水流。
45.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其中，至少一個(gè)流量控制裝置控制引入所述培養(yǎng)室的水的量和壓力。
46.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其中，所述進(jìn)料計(jì)量裝置包括可在直立進(jìn)料接收位置和倒置進(jìn)料排放位置之間旋轉(zhuǎn)的進(jìn)料杯。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的裝置，其中，所述進(jìn)料計(jì)量裝置包括可旋轉(zhuǎn)至位于所述進(jìn)料接收位置和進(jìn)料排放位置之間的備用位置的進(jìn)料杯。
48.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其中所述營(yíng)養(yǎng)進(jìn)料計(jì)量裝置可控地每6小時(shí)一次把營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料排入所述培養(yǎng)室。
49.一種用于連續(xù)培養(yǎng)細(xì)菌并定期收獲細(xì)菌的自動(dòng)化方法，所述方法包括以下步驟向細(xì)菌培養(yǎng)室內(nèi)引入初始進(jìn)料量的水、起始菌和營(yíng)養(yǎng)物，以形成含菌流體；在所述含菌流體上方向所述細(xì)菌培養(yǎng)室連續(xù)引入空氣；通過(guò)從所述培養(yǎng)室中的底部出口抽出流體而連續(xù)地循環(huán)所述含菌流體；在循環(huán)泵中加壓所述流體；以及以切線方向把所述加壓的流體排回所述培養(yǎng)室內(nèi)，以在培養(yǎng)室中形成含菌流體的渦流；定期向培養(yǎng)室引入填充水脈沖，該脈沖相隔預(yù)定的時(shí)間間隔，且每次持續(xù)預(yù)定的時(shí)間段；通過(guò)設(shè)置在稍高于所述培養(yǎng)室內(nèi)的所述渦流的細(xì)菌收獲口定期收獲細(xì)菌，所述定期收獲發(fā)生在對(duì)應(yīng)于將填充水脈沖引入到所述培養(yǎng)室的時(shí)間；定期向與所述細(xì)菌收獲口相通的排放管線引入沖洗水流，所述沖洗水流基本上與所述填充水流脈沖同時(shí)開始，且具有足夠的量和持續(xù)時(shí)間，以將通過(guò)所述細(xì)菌收獲口接收的細(xì)菌沿所述排放管線沖洗到使用場(chǎng)所或收集器皿；以及定期向所述培養(yǎng)室引入預(yù)定量的營(yíng)養(yǎng)物，以補(bǔ)充細(xì)菌生長(zhǎng)所消耗的營(yíng)養(yǎng)。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，所述循環(huán)含菌流體的溫度維持在約16至約40℃的范圍內(nèi)。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中，所述循環(huán)含菌流體的溫度維持在約29至約32℃的范圍內(nèi)。
52.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，所述填充水脈沖以在約1小時(shí)至約15小時(shí)范圍內(nèi)的時(shí)間間隔進(jìn)行。
53.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，填充水脈沖的所述持續(xù)時(shí)間在約4.5秒至約12秒的范圍內(nèi)。
54.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，所述細(xì)菌培養(yǎng)室具有約3L的容積。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中，在所述脈沖期間被引入所述細(xì)菌培養(yǎng)室的所述填充水的體積在約185ml至約500ml的范圍內(nèi)。
56.根據(jù)權(quán)利要求49的所述方法，其中，所述沖洗水的引入以在約1小時(shí)至約15小時(shí)范圍內(nèi)的時(shí)間間隔進(jìn)行。
57.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，所述沖洗水流的持續(xù)時(shí)間在約15秒至約240秒范圍內(nèi)。
58.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中，在每一時(shí)間段內(nèi)被引入所述細(xì)菌收獲管線的沖洗水的體積在約625ml至約10000ml的范圍內(nèi)。
59.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，向所述細(xì)菌培養(yǎng)室引入營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)料每隔6小時(shí)進(jìn)行。
60.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中，優(yōu)選每天向所述細(xì)菌培養(yǎng)室引入29g營(yíng)養(yǎng)物，分四等份，每份約7.25g，每等份的引入相隔約6小時(shí)。
61.一種用于連續(xù)培養(yǎng)和收獲細(xì)菌的自動(dòng)化方法，所述方法包括以下步驟向細(xì)菌培養(yǎng)室內(nèi)引入初始加料量的水、起始菌和營(yíng)養(yǎng)物，以形成含菌流體；在所述含菌流體上方向所述細(xì)菌培養(yǎng)室連續(xù)引入空氣；通過(guò)從所述培養(yǎng)室的底部出口抽出流體而連續(xù)地循環(huán)所述含菌流體；在循環(huán)泵內(nèi)加壓所述流體；以及以切線方向把所述加壓的流體排回所述培養(yǎng)室內(nèi)，以在所述培養(yǎng)室中形成含菌流體的渦流；向所述培養(yǎng)室連續(xù)引入填充水；通過(guò)設(shè)置在所述培養(yǎng)室內(nèi)的稍高于所述渦流的細(xì)菌收獲口連續(xù)收獲細(xì)菌；向與所述細(xì)菌收獲口相通的排放管線連續(xù)引入沖洗水流，所述沖洗水流具有足夠量，以將通過(guò)所述細(xì)菌收獲口接收的細(xì)菌沿所述排出線管沖洗到使用場(chǎng)所或收集器皿；以及定期向所述培養(yǎng)室引入預(yù)定量的營(yíng)養(yǎng)物，以補(bǔ)充細(xì)菌生長(zhǎng)所消耗的營(yíng)養(yǎng)物。
62.根據(jù)權(quán)利要求60所述的方法，其中，循環(huán)的所述含菌流體的溫度維持在約16至約40℃的范圍內(nèi)。
63.根據(jù)權(quán)利要求62的所述方法，其中，循環(huán)的所述含菌流體的溫度維持在約29至約32℃的范圍內(nèi)。
64.根據(jù)權(quán)利要求60所述的方法，其中，每6小時(shí)向所述細(xì)菌培養(yǎng)室引入營(yíng)養(yǎng)進(jìn)料。
65.根據(jù)權(quán)利要求60所述的方法，其中優(yōu)選每天向所述細(xì)菌培養(yǎng)室引入29g營(yíng)養(yǎng)物，分四等份，每份約7.25g，每等份的引入相隔約6小時(shí)。
全文摘要
一種用于連續(xù)培養(yǎng)和收回用于期望的有益用途的細(xì)菌的生物發(fā)生器，該發(fā)生器具有(200)細(xì)菌培養(yǎng)室(214)；水和營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)口(234、232)；上出口(248)和下出口(222)；用于抽出和再引入流體以在培養(yǎng)室里形成渦流同時(shí)控制起泡和泵氣蝕的循環(huán)泵(224)；用于將空氣在渦流上方排入培養(yǎng)室(214)內(nèi)的低壓空氣引入管線(242)；用于從培養(yǎng)室(214)上出口接收含菌流體的流體排放管線(256)；用于將洗滌水排入流體排放管線(256)的沖洗管線(250)；以及與螺管操縱閥(276、278)和進(jìn)料機(jī)構(gòu)(232)協(xié)同工作以定期把水和營(yíng)養(yǎng)物引入培養(yǎng)室(214)、由此同時(shí)促使含菌流體通過(guò)上出口(248)從培養(yǎng)室排出的電控制器(268)。本發(fā)明也公開了使用主題裝置培養(yǎng)細(xì)菌的方法。
文檔編號(hào)C12M1/36GK1833035SQ200480022641
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2004年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月7日
發(fā)明者羅伯特三世·克拉倫斯·皮爾斯, 戴爾·V·基普林格, 喬斯·E·埃瓦羅, 朱迪思·蓋爾·普魯伊特, 約瑟夫·托馬斯·科拉魯索 申請(qǐng)人:Nch公司