[發(fā)明專利]一種發(fā)酵生產(chǎn)高粘度聚谷氨酸專用的液體發(fā)酵罐

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710194807.7
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN107619778A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙林;李昆侖;王婷;岳秋林;梁艷
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南航晨生物科技有限公司
• 主分類號: C12M1/04
• 分類號: C12M1/04;C12M1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)酵工程和設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)酵生產(chǎn)高粘度聚谷氨酸專用的液體發(fā)酵罐。

背景技術(shù)

多聚γ谷氨酸（poly-γ-glutamic acid,γ-PGA，或稱“聚麩胺酸”），簡稱γ-聚谷氨酸，是一種優(yōu)秀的綠色化學(xué)產(chǎn)品（Green chemical products）。因其具有良好的水溶性、可生物降解型、生物相容性和超強的結(jié)合性，并且對環(huán)境無毒害作用等特性，近年來得到了各領(lǐng)域的廣泛認(rèn)可，并加以大力推廣與應(yīng)用。在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用γ-聚谷氨酸作為一種新型生物肥料添加劑時，具有以下優(yōu)勢：提高肥料的利用率，增加土壤保水性，絡(luò)合重金屬元素，緩沖鹽堿和pH，隔絕有害物質(zhì)，提高植物的抗病能力等。

聚谷氨酸因本身具有較強的粘性，在發(fā)酵生產(chǎn)過程中，一般的液體發(fā)酵罐只有一個進(jìn)氣管道，沒有布?xì)猸h(huán)，前期可能發(fā)酵液基本沒粘度，溶氧還能基本保證，但是到了發(fā)酵中、后期，發(fā)酵液粘度上升很大，只靠一個進(jìn)氣管道和攪拌槳的攪拌，只能保證攪拌槳周圍的溶氧，而在攪拌槳攪拌不到的地方，溶氧幾乎接近于零，甚至?xí)陀诹悖@樣這部分發(fā)酵液就不會產(chǎn)生聚谷氨酸，可能還會導(dǎo)致菌種進(jìn)行其他代謝途徑，更加不利于聚谷氨酸的發(fā)酵，進(jìn)而大大影響了聚谷氨酸的產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容

聚谷氨酸發(fā)酵液屬于高粘度的發(fā)酵產(chǎn)物，在發(fā)酵罐中發(fā)酵到中期直到后期，隨著聚谷氨酸產(chǎn)量的不斷增加，粘度不斷上漲，溶氧就會受到嚴(yán)重影響，尤其是貼近罐體的部分，攪拌槳攪拌不到，只依靠布?xì)猸h(huán)通氣很難保證溶氧，而在發(fā)酵聚谷氨酸過程中溶氧是需求比較高的，因此設(shè)計一個高粘度聚谷氨酸專用的液體發(fā)酵罐，可以提高發(fā)酵過程中的溶氧，進(jìn)而提高聚谷氨酸的產(chǎn)量。

該高粘度聚谷氨酸專用的液體發(fā)酵罐包括罐體，位于罐體正中的攪拌槳轉(zhuǎn)軸及與攪拌槳轉(zhuǎn)軸相連接的攪拌器，位于罐體底部的內(nèi)外2圈多孔布?xì)猸h(huán)，以及位于罐體內(nèi)壁傾斜加長式擋板。

罐體內(nèi)壁傾斜加長式擋板，傾斜度為擋板與罐體內(nèi)壁呈45°，傾斜方向與攪拌槳的旋轉(zhuǎn)方向相反，便于已經(jīng)成為高粘度的聚谷氨酸發(fā)酵液聚集在擋板內(nèi)側(cè)，同時借助于旋轉(zhuǎn)的離心力，高粘度的發(fā)酵液將低粘度或者沒粘度的發(fā)酵液擠到罐體中間，罐體中間有攪拌槳攪拌，溶氧比較充足，進(jìn)而繼續(xù)發(fā)酵，發(fā)酵到高粘度后繼續(xù)聚集在擋板內(nèi)側(cè)，而低粘度的發(fā)酵液始終聚集在罐體中間進(jìn)行溶氧充足的發(fā)酵。

罐體底部的內(nèi)外2圈多孔布?xì)猸h(huán)，內(nèi)圈位于攪拌槳的下側(cè)，外圈位于擋板下側(cè)，相互平行，相互獨立進(jìn)氣，在罐體外部有獨立的控制閥門，在發(fā)酵聚谷氨酸前期，擋板內(nèi)側(cè)聚集發(fā)酵液和罐體中間的發(fā)酵液粘度都比較低或者沒有粘度，都對溶氧要求較高，就將內(nèi)外2圈通氣打開，到發(fā)酵中后期，隨著發(fā)酵液粘度的升高，較粘的發(fā)酵液聚集在擋板內(nèi)側(cè)，對溶氧需求逐漸下降，可逐漸降低外圈布?xì)猸h(huán)的通氣，到發(fā)酵后期視發(fā)酵液粘度情況可直接關(guān)閉外圈布?xì)猸h(huán)的進(jìn)氣，而罐體中間在發(fā)酵后期之前一直是粘度較低的發(fā)酵液，對溶氧始終要求較高，內(nèi)圈布?xì)猸h(huán)一直處在通氣狀態(tài)，后期可適當(dāng)調(diào)整進(jìn)氣量。

該發(fā)酵罐的優(yōu)勢在于，針對聚谷氨酸的特性，在發(fā)酵過程中，隨著時間的增長，發(fā)酵液粘度會逐漸增長，導(dǎo)致溶氧下降，影響聚谷氨酸的產(chǎn)生來進(jìn)行優(yōu)化的，加長傾斜式擋板有效的將基本發(fā)酵結(jié)束的發(fā)酵液留在擋板內(nèi)側(cè)，而還沒有發(fā)酵結(jié)束的培養(yǎng)基將會擠壓到罐體中間也就是攪拌槳的兩側(cè)，繼續(xù)進(jìn)行發(fā)酵，這是一般發(fā)酵罐所達(dá)不到的。內(nèi)外2圈多孔布?xì)猸h(huán)既保證了前期整個罐內(nèi)培養(yǎng)基的溶氧，同時在中后期，內(nèi)圈進(jìn)氣環(huán)保證了罐體中部發(fā)酵液對溶氧的高需求，以及多孔布?xì)猸h(huán)可使進(jìn)氣更加均勻的分布，提高溶氧。

附圖說明

圖1、2為本發(fā)酵生產(chǎn)高粘度聚谷氨酸專用的液體發(fā)酵罐；

圖中，1-空氣濾芯，2-罐體，3-夾套，4-傾斜加長式擋板，5-外圈布?xì)猸h(huán)，6-罐體底部布?xì)猸h(huán)連接軸，7-電機(jī)軸封，8-投料口，9-攪拌軸，10-攪拌槳葉片，11-電極，12-內(nèi)圈布?xì)猸h(huán)，13-加熱器，14-循環(huán)泵，15-蒸汽管道，16-通氣管道，17-冷水管道，18-排水管道。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明，以便本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員了解本發(fā)明，但不限制本發(fā)明。

實施例1

該高粘度聚谷氨酸液體發(fā)酵罐罐體包括攪拌轉(zhuǎn)軸和攪拌槳，與罐體內(nèi)壁呈45°的傾斜加長式擋板，約有6-12個擋板，呈對稱分布；以及在攪拌轉(zhuǎn)軸和攪拌槳下方的2圈多孔布?xì)猸h(huán)，平行且獨立進(jìn)氣，相互不干擾，滿足罐體內(nèi)部不同部位發(fā)酵液的溶氧需求。