[發明專利]發酵罐精確計量流加裝置及高濃度溶液的流加方法

有效

• 申請號: 201110450735.0
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102533540A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 田一梅;張笑然
• 申請（專利權）人: 天津工業生物技術研究所
• 主分類號: C12M1/36
• 分類號: C12M1/36;C12M1/12;C12Q3/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

1.一種精確計量流加補料裝置，包括發酵罐、膜過濾器、計量泵、流加罐、閥門和電子監控系統組成，其特征是從發酵罐(1)通過管路依次連接流加管閥門(8)、過濾器后閥門(7)、膜過濾器(2)、計量泵出液閥門(5)、計量泵(3)、計量泵進液閥門(11)和流加罐(4)；排汽閥門(6)以管路連接在計量泵出液閥門(5)的發酵罐(1)一側，排汽閥門(10)通過管路連接在流加管閥門(8)的發酵罐(1)一側；蒸汽閥門(9)的一頭通過管路連接在流加管閥門(8)的過濾器后閥門(7)一側，蒸汽閥門(9)的另一頭連接蒸汽管路S。

2.如權利要求1所述的精確計量流加補料裝置，其特征是所述的電子監控系統：包括過程參數傳感器、通訊網絡、指令輸入系統、電控設備、流加補料速率控制器、顯示模塊、記錄儀和監控系統；對于無反饋流加補料，電子監控系統根據指令輸入系統設定的參數，由電控設備通過通訊網絡對流加補料速率控制器下達指令，按照指令啟動計量泵，控制并記錄、顯示流加補料的時間、速率和補料量；對于反饋流加補料，過程參數傳感器將采集到的發酵過程參數通過通訊網絡上傳給電控設備，電控設備根據指令設定的運算程序，決定流加補料的時間、速率和補料量，再通過通訊網絡對流加補料速率控制器下達指令，按照指令啟動計量泵，控制并記錄、顯示流加補料的時間、速率和補料量。

3.如權利要求1的計量流加補料的流加方法，其特征是步驟如下：

1)滅菌：

發酵罐1的實消和膜過濾器2的滅菌分別進行；發酵罐(1)實消時，關閉流加管閥門(8)，打開排氣閥門(10)，發酵罐內的高壓蒸汽從排氣閥門排出，對發酵罐至流加管閥門之間的管路滅菌，滅菌結束關閉排氣閥門；膜過濾器(2)的滅菌，關閉計量泵出液閥門(5)，打開過濾器后閥門(7)、排汽閥門(6)和蒸汽閥門(9)，通過蒸汽閥門和蒸汽管S，向膜過濾器及其至流加管閥門之間的管路通入蒸汽，進行滅菌，高壓蒸汽從排氣閥門排出，滅菌結束關閉排汽閥門和蒸汽閥門；

2)流加：

將流加料液儲存在流加罐中，計量泵進液閥門(11)保持開啟狀態；在發酵過程中需要流加液體物料時，打開計量泵出液閥門(5)、過濾器后閥門(7)和流加管閥門(8)，按照電子監控系統設定的程序，啟動計量泵(3)；計量泵的排出壓力高于發酵罐內的壓力0.001～1.0MPa，流加罐(4)中的流加液經計量泵的精確計量、加壓，經膜過濾器(2)過濾除菌，流入發酵罐(1)內，實施計量流加補料；通過電子監控系統，可以記錄和顯示流加補料的時間、流加速率和流加補料量。

4.如權利要求3所述的流加方法，其特征是發酵罐實消的同時對膜過濾器及流加管路滅菌；關閉計量泵出液閥門，打開排汽閥門、排氣閥門、過濾器后閥門和蒸汽閥門，蒸汽閥門和蒸汽管S向發酵罐和膜過濾器通入蒸汽滅菌，排汽閥門和排氣閥門排出部分蒸汽，滅菌結束關閉蒸汽閥門、排汽閥門和排汽閥門。

5.如權利要求3所述的流加方法，其特征是在一臺發酵罐上，有一套或多套精確計量流加補料裝置。

6.如權利要求3所述的流加方法，其特征是所述的膜過濾器中的膜為超濾膜或微濾膜，過濾膜的孔徑從3000道爾頓分子量至0.45μm。

7.如權利要求3所述的流加方法，其特征是所述的計量泵是電磁驅動式計量泵、機械驅動式隔膜計量泵、液壓驅動式隔膜計量泵、柱塞式計量泵、波紋管式計量泵或精密齒輪泵。

8.如權利要求3所述的流加方法，其特征是所述的電控設備是計算機、工控機、單片機、嵌入系統、PLC或PC104。

9.如權利要求3所述的方法，其特征是所述的流加罐中流加液的含水量，低于其中微生物生長繁殖所需的水分活度。

10.如權利要求3所述的方法，其特征是所述的流加液，是酸液、堿液、中和劑溶液、液體消泡劑、碳源溶液、氮源溶液、液體酶制劑、前體溶液和誘導物溶液或液體誘導物液體物料。