[實用新型]一種實驗室發酵生產清潔能源和高值化學品的裝置

有效

• 申請號: 201820223516.6
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN207973755U
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 馬力通;王亞雄;趙悅;李珺
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: C12M1/36
• 分類號: C12M1/36;C12M1/34
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 蔣常雪

本實用新型公開了一種實驗室發酵生產清潔能源和高值化學品的裝置，屬于發酵設備技術領域，包括通過管道依次連接的發酵單元和收集單元，發酵單元通過厭氧/好氧發酵產出高值化學品，之后通過收集單元進行收集存儲，得到清潔能源或高值化學品。本實用新型設計合理、結構簡單、成本低廉、密封性強、厭氧發酵效果好，適合實驗室大批量厭氧發酵的進行，有助于褐煤、泥炭等低階煤，谷物、秸稈、牛糞等生物質經厭氧微生物轉化生產生物甲烷、生物氫氣等清潔能源和生物乙醇、乳酸等高值化學品的研究開發。

技術領域

本實用新型屬于發酵設備技術領域，具體涉及一種實驗室發酵生產清潔能源和高值化學品的裝置，具體用于褐煤、泥炭等低階煤、秸稈、牛糞等生物質厭氧微生物轉化。

背景技術

我國是發酵工業的文明古國，近幾十年發酵工業的興起，形成了我國具有相當規模的發酵工業體系，生產出種類繁多的產品包括氨基酸（味精、賴氨酸）、有機酸（檸檬酸、乳酸）、酵母、酶制劑（纖維素酶）、淀粉糖（葡萄糖、麥芽糖）、多元醇（山梨醇）和特種功能生物制品等。

在發酵工業上，發酵是指任何利用好氧或厭氧微生物來生產有用代謝產物的一類生產方式。根據氧氣的利用情況不同，發酵分為好氧發酵和厭氧發酵。

基于厭氧發酵理論，以有機物質(如淀粉、半纖維素、纖維素等碳水化合物) 為原料，通過微生物降解成為糖類(如葡萄糖、木糖等)，然后在葡萄糖轉化為丙酮酸后，厭氧微生物和無氧條件下的兼性厭氧微生物可以不同的途徑將丙酮酸轉化為多種發酵產物。酵母菌將丙酮酸脫羧形成乙醛，再由乙醛還原形成乙醇。乳酸細菌可以將丙酮酸還原為乳酸。丁酸弧菌屬和梭狀芽孢桿菌屬（Clostridium）的一些微生物通過將丙酮酸脫羧并輔酶 A 化形成乙酰CoA ，然后 2 個乙酰CoA 縮合為乙酰乙酰 CoA，在經過多個步驟形成丁酸或者轉化為丁醇、丙酮。還可由多種細菌將丙酮酸發酵為包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等有機酸混合物或甲烷、氫氣等生物能源。

此外，很多發酵過程是將好氧與厭氧結合起來，好氧有利于發酵菌體迅速生長繁殖，而厭氧過程則產生豐富的風味物質。例如醬油、食醋的釀造、豆豉的生產。

實驗室厭氧發酵的研究便于對厭氧發酵工藝進行過程控制和參數優化，從而為工業化放大如沼氣工程提供必須的工藝參數和技術支撐。目前常用于實驗室厭氧發酵的裝置有兩種類型，一種是購買的厭氧發酵罐成品，價格昂貴批量實驗成本高，一種是自行設計組裝的發酵裝置，現有的實驗室厭氧發酵裝置，都存在一定的不足之處。

目前本領域裝置主要存在兩個問題：一、發酵裝置功能單一，只實現生物甲烷（沼氣）等清潔能源的厭氧發酵，沒有實現乙醇、乳酸等高值化學品的厭氧發酵，只能進行厭氧發酵不能實現好氧發酵-厭氧發酵耦合；二、發酵裝置結構復雜，不能實現快速安裝。值得注意的是，厭氧發酵是有機物質在厭氧條件下通過厭氧微生物的代謝活動而被轉化，隔絕空氣、提供厭氧條件是進行厭氧發酵的首要關鍵環節。

實用新型內容

為了克服背景技術所述的不足, 本實用新型提供一種實驗室發酵生產清潔能源和高值化學品的裝置，該裝置根據不同產物的需求設置不同的發酵原料、微生物來源、培養溫度、氧氣供給情況和pH等。將厭氧微生物和無氧條件下的兼性厭氧微生物接入發酵裝置人工設定的特定培養條件中，使適合無氧條件生長的微生物大量繁殖、不適合生長的好氧微生物最終缺氧死亡，最終建立穩定、高效的發酵微生物體系，實現厭氧發酵或好氧-厭氧發酵耦合。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種實驗室發酵生產清潔能源和高值化學品的裝置，包括通過管道依次連接的發酵單元和收集單元，所述的發酵單元通過厭氧/好氧發酵產出高值化學品，之后通過收集單元進行收集存儲，得到清潔能源或高值化學品。