[發明專利]一種模塊化控制ORP反應器的裝置

在審

• 申請號: 201910367421.0
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110106062A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 劉晨光;耿博宇;李凱;戚良華;劉小偉
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海保興生物設備工程有限公司
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/36;C12M1/34;C12M1/04
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發明公開了一種模塊化控制ORP反應器的裝置，涉及微生物發酵及微生物電合成領域，包括通氣/試劑傳輸系統、電能輸入系統，發酵體系和ORP調控系統；ORP調控系統用于監測發酵體系的ORP以及控制通氣、試劑和電壓輸入；通氣/試劑傳輸系統的氣體輸出端和試劑輸出端分別通過傳輸管道與罐蓋連接，穿過罐蓋且固定在罐蓋上；電能輸入系統固定在罐蓋上，并通過導線與ORP調控系統連接；罐蓋可拆卸，使得通氣/試劑傳輸系統與電能輸入系統能夠迅速切換。本發明將三種控制ORP的裝置模塊化，從而能夠針對不同的發酵體系選擇不同的控制方法進行控制，促進微生物發酵生產產品的產量及效率，為發酵工業提供了一個新的思路。

技術領域

本發明涉及微生物發酵及微生物電合成領域，尤其涉及一種模塊化控制ORP反應器的裝置。

背景技術

微生物發酵的產品在人們的日常生活中扮演著很重要的角色，如乙醇、乙酸、1，3-丙二醇等。但是相對于化學法合成而言，微生物發酵的產量低成本高限制了其在市場上的競爭力。因此提高微生物發酵的產量及產率是生物領域研究的重點之一。

目前發酵工業比較常用的方法是向發酵體系內通適量的氣體，從而促進微生物的生長及發酵性能。但是過量通氧會導致部分兼性厭氧的微生物的生長受到抑制，從而減少產物的生產；通氧量過少則可能會減少部分微生物的呼吸作用，限制了內部能量的產生，同樣會抑制微生物的生長及發酵。因此，對不同的微生物，其最優化的通氧量也是不一樣，需要對其進行實時的監控。另外，在通純氧不能有效控制發酵體系ORP的情況下，也可向發酵體系中通入空氣或者氮氣。

同樣地，向發酵體系內添加一些氧化還原試劑，氧化劑如赤血鹽、重鉻酸鉀、過氧化苯甲酸等，還原劑如二硫蘇糖醇、氯化亞錫、硼氫化鈉等，也會影響到微生物的生長及發酵。對體系內氧化還原試劑的濃度進行監控也是所需要關注的重點。

微生物電合成是近年來新興的領域，其通過向發酵體系內輸入電能，使得發酵細胞接受一定量的電子，從而影響細胞內的代謝通路，改變目標產物的產量及產率。其在發酵工業上有很好的應用前景。但同樣的是，過量的或者欠量的電能輸入都不會使得微生物達到最優的發酵性能。因此目前需要實時監控細胞對電能的響應的技術，從而完成對電能進量的控制，在避免電能浪費的同時，提升發酵的收益。

氧化還原電位(Oxidation-Reduction Potential，以下簡稱ORP)能夠反映細胞的氧化還原狀態，從而間接的反映目前細胞的生長及發酵的情況。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種模塊化控制ORP反應器的裝置，其能夠與以上三種控制微生物發酵性能的技術相互結合，通過實時的反映細胞的ORP，能夠知道目前細胞是否需要及需要多少的氣體、氧化還原試劑、電能的輸入，從而及時的調整控制策略，改善細胞的發酵性能，提高目標產物的產量及產率。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是為了找到一種能將通氣法、補氧化還原試劑法、電能輸入法結合起來，選擇性地，高效地對微生物發酵的過程進行監控的ORP方法，能夠更有效率地控制整個發酵的過程。

為實現上述目的，本發明提供了一種模塊化控制ORP反應器的裝置，包括通氣/試劑傳輸系統、電能輸入系統，發酵體系和ORP調控系統；

所述發酵體系至少具有兩個罐蓋，所述通氣/試劑傳輸系統和所述電能輸入系統分別結合至不同的所述罐蓋上，所述罐蓋可拆卸；

所述通氣/試劑傳輸系統的氣體輸出端和試劑輸出端分別通過傳輸管道與所述罐蓋連接，穿過所述罐蓋且固定在所述罐蓋上；所述通氣/試劑傳輸系統中設置有流量控制部件；

所述電能輸入系統固定在所述罐蓋上，并通過導線與所述ORP調控系統連接；