[實用新型]一種新型發酵罐

無效

• 申請號: 200820141909.9
• 申請日: 2008-09-12
• 公開（公告）號: CN201272805Y
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發明（設計）人: 姜泓芳;杜愛民
• 申請（專利權）人: 姜泓芳
• 主分類號: C12M1/12
• 分類號: C12M1/12;C12M1/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 葉 青

技術領域

本實用新型涉及一種酶學或微生物學裝置，尤其是采用了膜分離技術的生物發酵罐。

背景技術

膜分離技術有以下優點：在常溫下進行，條件溫和；物料沒有相變；能耗低；設備簡單，操作控制方便。膜和膜技術已在化工、醫藥、食品飲料、電子及生物化工等領域得到了較廣泛的應用。膜和生物反應器有機結合而成的一種集成系統——膜生物反應器(MembraneReactor，MBR)，已經成為近年來的研究熱點。

至今已有多種膜生物反應器被研究。最早的膜生物反應器是針對水處理的應用，也是至今為止在應用上最為成熟的膜生物反應器，但是這類反應器不適用于通常所說的生物發酵，與本發明的目的不同。現有的膜生物反應器尚不能完全滿足生物發酵生產應用的要求。林曉的《無機膜生物反應裝置》(ZL?03221776.5)和路福平的《采用無機膜實現微生物原位分離發酵的方法》(CN?1908176A)均是將膜置于發酵罐外，膜與發酵罐通過管路串聯，屬于膜循環發酵罐；這類膜生物反應器的缺點是細胞在膜組件和管路中時，溶解氧等條件無法控制，泵對流體產生劇烈的攪動，易對細胞生長和代謝造成傷害，且容易破壞生化反應體系的穩定性。也有人將有機中空纖維膜置于發酵罐中，但是這類膜的機械強度低，通量小，處理量小，不易清洗，化學穩定性差，使用壽命短，更不適和在大型生物反應器中使用。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種新型發酵罐，它從設計上解決了上述膜生物反應器的缺點，更符合生物反應器的使用操作要求，并且成本低、投資小，結構簡單。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種新型發酵罐，是一體式膜發酵罐，包括罐體以及從發酵罐通出的管道，所述管道通入罐體的一端連接有膜過濾器，管道的另一端與罐外相通。

所述膜過濾器為板式膜或管式膜，其中膜的材料可以是有機膜或無機膜；所述膜過濾器中的膜孔徑為分子量1000道爾頓～10μm；所述膜過濾器在發酵罐內設置方向與罐的縱軸成0-90°角度；膜過濾器的個數至少為兩個；膜過濾器可以通過管道連接在罐體壁上；所述發酵罐可以為攪拌式發酵罐，包括攪拌軸以及安裝在攪拌軸上的攪拌漿，所述攪拌軸為從罐頂通下來的上攪拌式或從罐底通上來的下攪拌式；所述攪拌軸可以為空心攪拌軸，膜過濾器通過管道與空心攪拌軸連接通向罐外；所述發酵罐也可以為氣升式發酵罐或機械攪拌自吸式發酵罐，發酵罐還可以是厭氧發酵罐。膜在發酵罐內浸沒于發酵液中，膜內的透過液，通過與膜連接的管道通至罐外，管道可以是與膜的一端連接通入罐外的單根管，也可以是與膜的兩端連接分別通至罐外的兩根管道。該管道有閥門，可以連接泵、儲罐、色譜柱、膜組件、發酵罐、反應釜、濃縮裝置、結晶裝置、萃取裝置和蒸餾塔等裝置。

氣升式發酵罐可以是帶環流管的內環流式或外環流式的，也可以是不帶環流管的氣升式發酵罐，膜的材質是金屬或陶瓷或樹脂，也可以是復合材料；管式膜的橫截面的形狀可以是圓形、三角形、水滴形、流線形。膜可以通過管道或/和固定件，固定于發酵罐的壁上。連接膜與發酵罐的管道，穿過發酵罐壁與發酵罐外的管道連接。膜可以通過管道和/或固定件固定于發酵罐的攪拌軸上，隨攪拌軸一起旋轉，固定件起支撐和固定作用，防止膜因重力、旋轉和外周攪拌液的影響而松動或從攪拌軸脫落。膜通過連接膜和攪拌軸的管道，與空心攪拌軸內的管道連接，空心攪拌軸內的管道再與罐外的管道相連接。膜分離過程中膜過濾器與發酵液實現相對運動，一方面在不斷運動中更好地避免了膜表面形成濃差極化，使膜保持較高的浸透通量，從而保持良好的過濾效果；另一方面也可以起到攪拌漿的作用，使發酵液混合更充分。

膜還可以是上述不同材質、不同形狀、不同固定角度的組合。膜的固定排列方式可以是單排、單層、單圈，也可以是多排、多層、多圈的。膜與管道和固定件的連接方式可以是焊接、螺紋連接、法蘭連接、插接連接、快裝卡箍連接，也可以是上述連接方式的結合。

本實用新型將膜置于發酵罐內，浸沒在發酵液中，在生物發酵的同時，進行膜分離操作。膜的安裝方式及膜的選擇，完全滿足生物發酵的要求。生物細胞不進入膜及與膜連接的管路內，細胞的生長代謝條件可以很好地控制；發酵罐的無菌操作可以保證。發酵罐內的正壓或/和罐外的負壓使液相物料透過膜，通過管路到達膜發酵罐外的其它裝置，懸浮的細胞和被截流的顆粒被截留在發酵罐內。因為是外壓式過濾，有機械或壓縮氣體的攪拌，使發酵液一直處于攪動狀態，發酵液在膜周圍形成錯流，避免了在膜表面形成濃差極化，使膜保持較高的通量，延長膜的使用周期。必要時，可以通過膜反向向發酵罐內通入液體或氣體，對膜進行反沖，使膜恢復通量。