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组培生产智能化的应用前景

文章作者:培养架 发布时间:2020-06-01 17:48:01 浏览次数:0

  1、组培生产标准化是智能化的前提

  组织培养生产产业化,已是许多组培工厂采取的运行模式。而众所周知,组培生产的产品,不论是药用的,如石斛。农业生产用的,如马铃薯。花卉生产上运用更多的,如非洲菊,勿忘我,玉簪,矾根等,林业上抗盐碱的榆树,杨树。它们在培养基的配方上,光照,温度,继代培养天数上有较大的差异。因此,生产过程中产生的各种数据、信息等通过大数据集成,形成标准的智能化管理系统。实际生产中,只需在管理端输入所需要生产的品种,这个品种的生产流程,所需要的环境等自动开始调节。并可以留有和企业的人力资源管理、财务管理等系统对接的端口,形成组培生产智能化管理系统。

  2、组织培养工厂生产过程

  组织培养工厂生产过程包括培养瓶清洗,培养基配置和灌装,培养基消毒灭菌,接种,培养瓶进出培养室,培养瓶上下培养架。这些工作现今大多数采用人工的形式,或者半机械的形式。劳动效率,资源利用率相对于大田生产来比,是比较高,如果借鉴现已经比较成熟的工业技术,如物流的智能化、药厂的GMP管理等可大大提高生产效率。

  1、培养瓶的清洗

  智能化的清洗和烘干,是保证组培污染率高低的第一道防线和重要手段。通过清洗系统的清洗和比照,可以保证培养瓶的清洁度。

  2、培养基的配置和灌装

  智能化的培养基配置和灌装,可以99%以上保证药品在培养基中的浓度。避免漏加和错加药品的事故发生。通过智能化的灌装,培养基中的所有药品在每一瓶中浓度相同,培养基的保证培养苗的生长一致性,提高培养苗的商品率。

  3、培养瓶进出培养室

  组培工厂内,通过智能化物流,有效解决培养瓶进出培养室,培养瓶上下培养架。当今,人工搬运模式下,培养架最高在2~3 m,有5~7层培养空间(图1)。(实际超过5 m,一般就需要借助机械)。在智能模式下,有搬运机器人的参与,培养架可增加到4~5 m甚至更高,培养空间10层以上(图2)。智能模式下,培养室处于较封闭环境,只需要留有人员检修的必要通道。培养室空间利用率可增加200%~300%。资源和土地的利用率大大提高。

  


  图1 人工模式下培养架的高度

  


  图2 智能模式下的培养架

  3、培养苗的日常检查,是组培生产中的重要环节

  由于组织培养的特殊性,培养苗的检查,人工检查的可信度比较高。恰恰是人的因素,可控信和效率,人的精神状态,专业素质,劳动时间都会决定检查的质量好坏和效率的高低。组培苗的日常检查在智能机器人的检查下,不会受人为因素控制,也不受环境影响,全天候检查培养苗的状态并能及时反馈给管理人员。

  4、组织培养中最关键的步骤

  (继代培养主要的操作步骤包括:自培养室搬运培养瓶至操作间;将培养瓶放置于工作台上;利用液体酒精、灭菌器等消毒培养瓶表面、镊子与手术刀等工具;打开培养瓶;镊子深入瓶中,取出材料,放置在超净台的专用切板或盘内,然后用手术刀进行分割作业;将装有继代培养基的新培养瓶放在工作台上;用镊子进行移植作业;新培养瓶移植完成后加盖并写或贴上标签。 继代培养作业往往需要多次重复进行,工作环境相对较差(空间密闭、湿度较高等),组培苗的切割移植作业单调乏味、工作量大,需要投入大量的人力和时间。通过图3和图4就可以看出,即使是兢兢业业的员工,需要1年多才能成为一个组培能手。继代培养机器人可维持生产的一致性和高质量,降低污染水平,消除人工操作可能产生的错误、提升产品竞争能力。

  通过图5可以看出,即使是优秀员工,污染率仍然不可控。

  5、温室炼苗

  组培生产的产品形态一种是组培瓶苗,这种形态主要用于出口。更多时候,需要将瓶苗离开组织培养室,从组培瓶中脱离出来,植于特殊的基质中,并在特定的光照、温度、湿度条件,进行炼苗,又称之组培苗复壮。这一程序是组培苗生产中极为重要的一环。然而由于这环节失误造成损失甚至全军覆没的先例并不少见。这种失误往往是由于人为造成的,如水分控制,光照控制不能根据植物的要求。智能温室是专门为农业温室、农业环境控制等开发生产的智能控制系统,可以很大程度上解决这个问题。国外运用自动化来生产花卉的技术已经非常成熟(图6)。国内在这方面也在赶超(图7)。将自动化控制系统应用于温室当中,使得温室内大气、土壤、光照、 CO2 浓度、风向、风速等参数的采集更加准确,从而模拟出最适合的温室内植物生长的环境,再通过控制系统对数据进行分析之后,由一些控制器来进行自动化控制,从而调节到适合植物生长的环境[3]。

  


  图3 员工甲从新手到熟手的日平均产量

  


  图4 员工乙从新手到熟手的日平均产量

  


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