组培生产智能化的应用前景

文章作者：腾昊科技发布时间：2021-09-07 09:57:17 浏览次数：2155次

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]。