一種發酵生產γ-聚穀氨酸的柱式固定化反應器及其工藝的製作方法
2023-12-10 06:05:17 1
專利名稱：一種發酵生產γ-聚穀氨酸的柱式固定化反應器及其工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於發酵工程和過程工程技術領域，涉及一種發酵生產Y-聚穀氨酸的柱式固定化反應器及其工藝。
背景技術：
Y -聚穀氨酸(Y-polyglutamic acid,簡稱Y-PGA)是由微生物產生的一種聚胺基酸型生物高分子，它由一分子穀氨酸的Y-羧基與另一分子穀氨酸的α-氨基縮合而成，分子量可達2000kDa以上，結構式如式(I)所示。Y-PGA具有極佳的生物可降解性、成膜性、成纖維性、可塑性、粘結性、保溼性等許多獨特的理化和生物學特性，在注重環保、強調可持續發展的今天，Y-PGA及其衍生物有十分廣闊的應用前景，可用於化妝品、肥料增效劑、食
品、分散劑、螯合劑、建築塗料、防塵等領域。
權利要求
1.一種發酵生產Y-聚穀氨酸的柱式固定化反應器，其特徵在於，該裝置由攪拌式反應器部分與好氧固定化柱部分組成，兩部分通過恆流泵(3-2)相連接進行物料交換； 攪拌式反應器部分，由攪拌式反應器(9)、補料裝置、第一通氣裝置及攪拌裝置(7)組成；攪拌裝置(7)位於攪拌式反應器(9)內；補料裝置位於攪拌式反應器(9)外並通過恆流泵(3-1)與其連接；第一通氣裝置向攪拌式反應器(9)內通氣； 好氧固定化柱部分，由固定化柱(10)、恆溫水浴(13)及第二通氣裝置組成；固定化材料(11)置於固定化柱(10)中；恆溫水浴(13)與固定化柱(10)的夾套連通以控制固定化柱(10)內部溫度；第二通氣裝置向固定化柱(10)內通氣。
2.根據權利要求1所述的發酵生產Y-聚穀氨酸的柱式固定化反應器，其特徵在於，所述的補料裝置，由恆流泵(3-1)、補料瓶(I)、空氣過濾器(2-1)及相互連接的管路所構成，當需要進行補料操作時，補料瓶(I)通過恆流泵(3-1)將培養基補入攪拌式反應器(9 )中，空氣過濾器(2-1)置於補料瓶(I)密封口處。
3.根據權利要求1所述的發酵生產Y-聚穀氨酸的柱式固定化反應器，其特徵在於，所述的第一通氣裝置，由空氣流量計(4-1)、空氣過濾器(2-2)、通氣進管(8)及相互連接的管路所構成，通入進攪拌式反應器(9)中的空氣，經空氣流量計(4-1)調節流量，並經空氣過濾器(2-2 )進行過濾後通過通氣進管(8 )進入攪拌式反應器(9 )中。
4.根據權利要求1所述的發酵生產Y-聚穀氨酸的柱式固定化反應器，其特徵在於，所述的固定化材料(11)經支撐材料繞成桶狀或螺旋狀固定於固定化柱(10)中而不影響通氣與物質交換。
5.根據權利要求4所述的發酵生產Y-聚穀氨酸的柱式固定化反應器，其特徵在於，所述的固定化材料(11)為植物纖維、動物纖維或合成纖維；所述的支撐材料為耐高溫塑料、不鏽鋼材料或鋁製材料。
6.根據權利要求1所述的發酵生產Y-聚穀氨酸的柱式固定化反應器，其特徵在於，所述的第二通氣裝置由空氣流量計(4-2)、空氣過濾器(2-3)及相互連接的管路所構成，通入固定化柱(10 )中的空氣，經空氣流量計(4-2 )調節流量，並經空氣過濾器(2-3 )進行過濾後由固定化柱(10)的底部帶孔氣體分布器(12)均勻分布通入固定化柱(10)中。
7.利用權利要求1所述的柱式固定化反應器發酵生產Y-聚穀氨酸的工藝，其特徵在於，將Y-聚穀氨酸生產菌枯草芽孢桿菌Bacillus subtilis NX-2接入裝有滅菌發酵培養基的攪拌式反應器(9)後，開啟恆流泵(3-2)實現攪拌式反應器(9)和固定化柱(10)中的物質交換，開啟恆溫水浴實現固定化柱(10)中的物料溫度恆定且與攪拌式反應器(9)中的物料溫度相同，培養24 100h，實現B.subtilis NX-2在固定化材料(11)上的固定與γ-聚穀氨酸單批次固定化發酵。
8.根據權利要求7所述的利用固定化反應器發酵生產Y-聚穀氨酸的工藝，其特徵在於，Y-聚穀氨酸單批次固定化發酵結束後，將攪拌式反應器(9)及固定化柱(10)中的Y -聚穀氨酸發酵液全部移出，僅保留固定於固定化材料(11)中的枯草芽孢桿菌Bacillussubtilis NX-2，將新鮮滅菌後的發酵培養基補入攪拌式反應器(9)中，通過恆流泵(3-2)繼續實現下一批次Y-聚穀氨酸的固定化發酵生產，如此循環操作，即可實現Y-聚穀氨酸的多批次固定化發酵生產。
9.根據權利要求7所述的利用固定化反應器發酵生產Y-聚穀氨酸的工藝，其特徵在於，攪拌式反應器(9)中發酵反應溫度為28 37°C，初始pH為6.0 7.5，通氣量為0.5 .1.5vvm，攪拌轉速為300 1000r/min ;固定化柱(10)中反應溫度為28 37°C，初始pH為.6.0 7.5，通氣量為0.5 1.5vvmo
全文摘要
本發明公開一種發酵生產γ-聚穀氨酸的柱式固定化反應器，該裝置由攪拌式反應器部分和好氧固定化柱部分組成，兩部分通過恆流泵相連接進行物料交換。攪拌式反應器部分，由攪拌式反應器、補料裝置、第一通氣裝置及攪拌裝置組成；好氧固定化柱部分，由固定化柱、恆溫水浴及第二通氣裝置組成。本發明還公開了利用上述柱式固定化反應器發酵生產γ-聚穀氨酸的工藝。本發明工藝具有γ-聚穀氨酸生產強度高、時間短、產物濃度高等優點，有利於實現工業化，是一種有效的生產方法。
文檔編號C12P13/02GK103194374SQ201310111449
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月1日 優先權日2013年4月1日
發明者徐虹, 馮小海, 周哲, 雷鵬, 粱金豐, 李莎 申請人:南京工業大學, 南京軒凱生物科技有限公司