高效生物發酵裝置的製作方法
2023-06-06 04:53:11 2
專利名稱：高效生物發酵裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種生物發酵裝置，特別是一種工業連續生物發酵裝置。
目前，在工業連續生物發酵中通常大多是採用發酵罐作為連續生物發酵裝置，該發酵罐主要由外殼體、內殼體、頂蓋構成，它是將工程菌直接添入發酵罐中，靠發酵罐的底部連續輸入培養基，經攪拌或曝氣，由兩殼體間形成的空腔通入循環水使工程菌在恆定溫度下工作，生產出所需產物，並從發酵罐上部設置的出口流出，由於該裝置工程菌易流失，使得效率較低，加之培養基中的營養成分不能被充分利用，流失過多，也造成嚴重浪費。曾有一種將工程菌及包埋劑混合製成的小球載體，放置在發酵罐中，靠發酵罐的底部連續進入培養基，經攪拌或曝氣，使工程菌在小球內工作，生產出所需產物，並從發酵罐上部設置的出口流出，而小球載體繼續留在發酵罐中，由此來實現連續發酵的目的，它雖可克服效率低，培養基中的營養成分不能被充分利用及流失過多的缺點，但由於小球載體在發酵罐中為游離狀態，在長期攪拌或曝氣的過程中，小球載體必然會相互碰撞造成破裂使其損失嚴重，若需維持連續生產，必須不斷的加入新的小球載體，加之小球載體中包埋工程菌的包埋劑價格非常昂貴，至使發酵成本較高，並且也使該連續生物發酵裝置難以在工業發酵領域推廣應用。
本實用新型的目的在於提供一種高效生物發酵裝置，它不僅可使工程菌不易流失，培養基中的營養成分可充分利用，發酵效率較高，而且裝置使用壽命長、造價低以及發酵成本較低。
本實用新型是這樣實現的，採用幾何單位載體，其幾何單位載體的外壁為網狀包裹層，包裹層內設置有載體填充物，載體填充物採用的為一種價格低廉、表面粗糙、不溶於水、在水中呈膨鬆網狀結構，表面積大，對水、氣有良好通透性、耐酸、鹼、耐高溫，不為生物降解等特性的無機纖維材料——巖棉。該裝置發酵罐下部設置有支撐架，支撐架上設置有用於固定幾何單位載體的框架，為克服軟性載體易阻塞的不足，該裝置中幾何單位載體相互串接構成幾何單位載體串，每串幾何單位載體均有序的連接在框架上，其排列方法可採用橫向、縱向、上、下等多種排列方式。但相鄰幾何單位載體串的幾何單位載體與幾何單位載體間應交錯排列，從而構成由多個發酵小單位——幾何單位載體形成的一立體網絡，使大量的工程菌能附著在巖棉表面，不易流失掉，使其既通連性好，效率高，又大大降低了生產成本。
工作時，加入的工程菌在恆定溫度環境下充分利用培養基中的營養成分而大量增殖，並附著在幾何單位載體的巖棉上，當由殼體下部連續加入的培養基在自下向上流升的過程中，工程菌將充分利用培養基中的營養成分並將生產出大量的目標產物，實現連續生物發酵的目的。
本實用新型採用有序排列的幾何單位載體串與框架連接構成整個立體網絡載體的硬性結構以及由巖棉作為載體材料，使得該裝置不僅菌體附著量大，不易脫落、流失、通透性好，能充分利用培養基中的營養成分，減少浪費，降低了發酵成本，而且運行穩定，使用壽命長，效率高，具有較為寬鬆的運行條件，對運行溫度及PH值的變化有較強的抵抗能力，與通常採用的發酵罐裝置同噸位型號相比，效率提高2-4倍，而裝置結構縮小一倍以上，與之配套的管道設備可節省30％左右，大大降低了工程造價。
下面通過實施例結合附圖對本實用新型進行詳細描述
圖1為本實用新型結構示意主視圖。
圖2為本實用新型結構示意俯視圖。
圖3為
圖1A-A剖視圖。
圖4為本實用新型框架結構主視圖。
圖5為本實用新型框架結構俯視圖。
圖6為本實用新型幾何單位載體結構示意圖。
本實施例中，殼體由外殼體(4)及內殼體(5)組成，並且外殼體(4)、內殼體(5)以及內外殼體間上部焊接的環狀封蓋(12)連接構成一恆溫循環水空腔(7)，外殼體(4)的底部與上部分別設置有一恆溫循環水輸入管(3)及輸出管(17)、頂蓋(14)設置在內殼體(5)的上部，並通過螺栓(13)及密封圈(16)相互固定密封，培養基輸入管(6)、蒸氣輸入管(19)、曝氣管(8)均設置在內殼體(5)的下部，內殼體(5)的底部設置有一沉渣排放管(2)，產物輸出管(18)設置在內殼體(5)的上部，出氣口(15)位於頂蓋(14)上。支撐架(9)焊接在內殼體下部的內側壁上，曝氣管(8)上均布有曝氣孔(20)、曝氣管(8)的曝氣部分均布並固定連接在支撐架(9)上，框架(10)放置在支撐架(9)上，幾何單位載體(11)為球形，它由外部的網狀包裹層(21)及包裹層內的載體填充物(22)構成，載體填充物為無機纖維材料——巖棉。幾何單位載體(11)串接構成幾何單位載體串並分別將串的兩端連接在框架(10)上、下部的連接柱上，並且串與串間的幾何單位載體相互交錯排列，使得這些有序排列的幾何單位載體既不會壓實，又不會使幾何單位載體間形成大的水、氣通道。
工作時，首先打開蒸氣閥進行高壓蒸氣滅菌，冷卻後開通恆溫循環水，使裝置維持在適宜的溫度範圍內，然後，從培養基輸入管(6)，加入發酵工程菌及培養基，當培養基淹沒框架(10)上的幾何單位載體(11)後，由曝氣管(8)泵入過濾無菌空氣，工程菌在適宜的環境下開始大量增殖，而增殖的工程菌會附著在幾何單位載體的巖棉上，當培養基自下向上流升的過程中工程菌利用培養基中的營養成份將生產出大量的目標產物，並通過產物輸出管(18)輸出。
當裝置長期運轉，其下部沉渣沉積過多時，可開啟閥門(1)將其排出。當需更換幾何單位載體時，可打開頂蓋(14)並方便的從上部通過提起框架(10)將整個立體網絡取出。
權利要求1.一種高效生物發酵裝置，由外殼體(4)、內殼體(5)以及內外殼體間上部焊接的環狀封蓋(12)連接構成一恆溫循環水空腔(7)，外殼體(4)的底部與上部分別設置有一恆溫循環水輸入管(3)及輸出管(17)、頂蓋(14)設置在內殼體(5)的上部，培養基輸入管(6)、蒸氣輸入管(19)、曝氣管(8)均設置在內殼體(5)的下部，內殼體(5)的底部設置有一沉渣排放管(2)，產物輸出管(18)設置在內殼體(5)的上部，出氣口(15)位於頂蓋(14)上，其特徵在於內殼體(5)的下部固定連接有支撐架(9)，支撐架(9)上設置有框架(10)，幾何單位載體(11)相互串接，構成幾何單位載體串，每串幾何單位載體均有序的連接在框架(10)上，串與串間的幾何單位載體交錯排列構成立體網絡載體。
2.根據權利要求1所述的高效生物發酵裝置，其特徵在於幾何單位載體(11)為球形，它由外部的網狀包裹層(21)及包裹層內的載體填充物(22)構成。
3.根據權利要求1或2所述的高效生物發酵裝置，其特徵在於載體填充物(22)為無機纖維材料巖棉。
專利摘要一種高效生物發酵裝置，採用有序排列的幾何單位載體串與殼體內支撐架上設置的框架連接構成一立體網絡載體，由巖棉作為載體材料，通過曝氣使工程菌在培養基中大量繁殖並附著在幾何單位載體上，工程菌利用殼體中連續加入的培養基中的營養成分生產出大量的目標產物，實現連續生物發酵的目的，本實用新型不僅菌體附著量大，不易脫落流失，通透性好，能充分利用培養基中的營養成分，而且運行穩定，發酵成本低，使用壽命長，效率高。
文檔編號C12M1/00GK2267251SQ962130
公開日1997年11月12日 申請日期1996年6月17日 優先權日1996年6月17日
發明者李景衛, 王朝華, 王文輝, 朱建立 申請人:李景衛, 王朝華, 王文輝, 朱建立