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植物组培瓶自动消毒清洗设备的研制

作者:组培瓶 发布时间:2019-12-14 10:00 浏览次数:

文章来源:组培瓶

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  植物组织培养育苗是从20 世纪30年代初期发展起来的一项生物技术。由于其具有很极高的繁殖系数,种苗质量优、可操作性强,占地少、生长成熟期一致,不受季节影响,性状稳定和便于运输等特点,获得迅速的推广应用,成为继种子育苗后的又一种育苗方式。

  组培育苗需要经过多代培养以及生根培养等过程,整个接种、增殖培育需在无菌的玻璃瓶、PC 瓶等组培器皿中完成,器皿用量大。器皿在循环使用过程中,空瓶停留时间短,用过的器皿需在很短时间内经严格清洗、消毒杀菌处理,达到无菌状态,才可以继续供继代培养使用。因此,组培器皿的无菌化清洗消毒处理是组培育苗的关键环节。

  目前组培器皿的清洗采用半手工半机械操作:先把组培瓶浸泡一定时间,然后倒掉瓶内组培残留物和营养液,再人工把瓶套到带刷子的电动转轴上手拿住瓶子洗刷,之后再用清水喷淋洗净。这样的操作效率低、劳动强度大、耗水耗工,而且清洗过程没有进行消毒处理,清洗后的组培器皿卫生水平低,残留病毒细菌,增加后续高温消毒的难度,影响了育苗的成活率,降低了组培育苗的效率,还增加企业生产的成本,制约了组培育苗产业发展。

  随着组培品种和规模的不断扩大,植物组培瓶消毒清洗设备向集清洗、消毒、杀菌等功能为一体的方向发展、节能环保将成为组培瓶无菌化处理设备的发展趋势。本文所论述的植物组培瓶自动消毒清洗设备具有清洗、消毒、杀菌自动连续进行的功能,集成度高,同时,设备还采用了循环节水清洗和臭氧消毒杀菌的技术,废水污物集中收集排放的保护生态环境的技术措施。

  1 主要结构、原理和技术性能

  1.1 主要结构、原理

  植物组培瓶自动消毒清洗设备主要由自动洗瓶机和臭氧消毒装置组成,见图1。自动洗瓶机设有传输链、清洗水加压输送装置、污水污物收集排放装置;臭氧消毒装置由臭氧发生器、氧气发生器、循环水泵、射流器、气水混合器、水罐以及管道阀门组成。

  自动消毒清洗设备的清洗和消毒杀菌自动连续进行。清洗时,将装好瓶的篮筐倒置,瓶口朝下,放到机器的清洗输送链上,输送链将篮筐送进密闭的清洗室,室内高压清洗水由喷头向上喷洗冲刷筐内瓶子,洗净后的瓶子再由输送链自动送出。

  设备采用二次清洗方法:首先用经过臭氧处理的高压清洗水快速冲走瓶中的残留物和附着污垢物,然后进行二次清洗。清洗水饱含臭氧,可以对组培瓶进行消毒杀菌。第二次喷淋漂洗的清洗水经过滤后可循环利用。第一次清洗水和残留物、附着污垢物集中收集排放。

  


  图1 植物组培瓶自动消毒清洗设备总体结构

  1.组培瓶;2.后集水槽;3.传动系统;4.回收水池;5.喷淋清洗系统;6.前集水槽;

  7.过滤排放装置;8.自动输送系统;9.清洗室及喷淋组件;10.高压水泵;11.臭氧消毒装置

  1.2 技术性能

  设备集清洗、消毒、杀菌为一体,具有集成度高、结构紧凑、节能环保、连续的特点。设备的性能指标见表1。

  表1 植物组培瓶自动消毒清洗设备性能指标

  


  2 主要工艺

  设备的清洗消毒自动连续进行,利用强氧化性的臭氧水使瓶子在清洗中获得消毒杀菌,不但提高了工作效率,减轻劳动强度,而且有效地防止中间环节的二次污染,达到清洗卫生标准的要求。

  设备采用自动连续输送、二次喷淋冲洗、循环节水清洗、臭氧杀菌消毒、培养基及组织残留物集中收集排放等工艺技术,清洗消毒工艺流程见图2。

  


  图2 清洗消毒工艺流程

  3 关键装置及部件的设计

  3.1 臭氧水消毒净化处理装置的设计

  由臭氧发生装置与气水混合装置与一些辅助设施构成,包括密闭储水罐、气水混合器、防回水单向阀、氧气发生器、臭氧发生器、气液混合泵和阀门等,见图3。

  臭氧通过气液混合泵经气水混合器溶入水中,对给水进行消毒净化处理。经过消毒净化处理过的清洗水由高压水泵抽出进入清洗喷淋管道,然后由喷头喷出冲洗瓶子。

  清水从水罐的上密封盖加注,进水量须大于用水量。进水口安装带浮球阀门,满灌时可及时关阀门停止进水。

  


  图3 臭氧消毒装置

  1.水罐;2.气水混合器;3.防回水单向阀;4.氧气发生器;5.臭氧发生器;6.循环水泵;7.球阀

  臭氧输送管道的安装高度要高于气水混合器,防止水流回涌进入臭氧发生器。

  3.2 喷头的设计和安装

  3.2.1 喷头的设计计算

  设备的清洗喷头采用带锥度的通径,与高压管连接的一端通径大,喷嘴通径小,锥度在3~5°之间,为了有效减少压力的衰减损失,喷头采用直通形式。

  喷头流量总要小于水泵的额定流量和,并留有一定的余量,通过下列公式计算喷淋清洗系统总流量和系统总压力损失,选择水泵。

  喷头的流量计算公式为

  


  式中 q 为喷头流量,L/min;p 为喷头工作压力,MPa;k 为喷头流量系数。

  管道的局部水头损失,采用当量长度法计算,计算公式为

  


  式中 hj为管道局部水头损失,MPa;A 为管道比阻值;Ld为管件和阀门局部水头损失当量长度,m;

  


  为管道流量。

  管道的平均流速计算公式为

  


  式中 v 为平均流速,m/s;Q 为流量,L/s;kc为流速系数,m/L。

  3.2.2 喷头的布置排列

  设备采用二次高压喷淋清洗方式,4 组喷淋管道构成一次清洗装置,共安装8 组喷淋管道,每组喷淋管上设置5 个喷头,5 个喷头分别对应瓶口位置,喷头安装成一定夹角。

  经计算,每4 组喷管由1 台水泵供水(20 个喷头由1 台水泵供水),喷头的安装布置见图4.

  


  图4 喷头的布置排列

  1.高压水管;2.喷头

  4 市场预测和发展趋势

  我国组培苗产业从上世纪80年代兴起,到90年代获得快速发展,再到现阶段的竞争发展,走过了近20年的发展历程,为我国组培育苗产业的建立和发展发挥了促进作用。目前,香蕉生产种植用苗90%以上是组培苗。2009年我国组培苗生产销售收入约为2.8亿元,市场需求量约为4.2亿元,缺口接近生产销售量的50%,供应明显不够。而且组培苗每年需求还以10%~15%的速度增长,供需矛盾十分突出,需要大力发展组培育苗规模,扩大供应,因此,组培接种育苗发展空间广阔。作为的配套设施,随着需求的增加,组培育苗规模的扩大,产业的发展,植物组培瓶自动消毒清洗设备市场前景广阔。

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