[發明專利]一種新型發酵裝置及其在固定化酵母發酵制備乙醇中的應用

在審

• 申請號: 201910372735.X
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN110117526A
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 應漢杰;陳勇;劉慶國;趙南;鄒亞男;湯德朋;李飛劍;甘誠
• 申請（專利權）人: 南京高新工大生物技術研究院有限公司;南京工業大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/02;C12P7/10;C12R1/865
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 黃振華

本發明公開了一種新型發酵裝置，包括發酵罐罐體、立式攪拌裝置、固定化載體以及用于發酵罐罐體進料和出料的循環管道；發酵罐罐體的側壁上環設有若干進料噴頭，用于發酵罐罐體進料；發酵罐罐體底部設有出料口，用于發酵罐罐體出料；出料口與進料噴頭之間設有循環泵，且通過循環管道連接形成循環回路，使得發酵罐罐體內的物料通過出料口進入循環管道，在循環泵的驅動下，通過進料噴頭再次進入發酵罐罐體內循環發酵；循環管道上還設有進料管和排料管，進料管和排料管上分別設有單向閥；通過進料管將發酵培養基導入循環管道，并經進料噴頭進入發酵罐罐體內；發酵產物經循環管道，通過排料管排出。本發明還提供了該發酵裝置在固定化酵母發酵制備乙醇中的應用。

技術領域

本發明屬于工業生物技術領域，具體涉及一種新型發酵裝置及其在固定化酵母發酵制備乙醇中的應用。

背景技術

隨著自然資源的匱乏和環境問題的日漸突出，生物發酵技術的地位也越來越重要，近些年來也取得了迅猛發展。固定化技術憑其眾多優勢在生物發酵中成為重要的研究熱點。雖然固定化技術研究有較長的歷史，但真正應用于工業化生產的寥寥可數。究其原因，主要是固定化介質機械強度低，傳質效果差，不易于操作等。之前我們申請了表面固定化酵母發酵技術(如專利號ZL201210538977.X)，即將特殊處理的纖維材料附著于支撐骨架，并填充到生物反應器中，然后將酵母細胞固定于生物反應器中的纖維材料上，從而實現固定化酵母發酵的目的。該技術所用載體可長期反復利用，發酵效率明顯提高，穩定性很強，但這種方法存在一定的缺陷，工業化放大安裝復雜，投入成本較高，維修相對較困難。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種新型發酵裝置，通過固定化酵母發酵制備乙醇，以解決現有技術存在的效果不佳等問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種新型發酵裝置，包括發酵罐罐體、立式攪拌裝置、固定化載體以及用于發酵罐罐體進料和出料的循環管道；

其中，所述立式攪拌裝置位于發酵罐罐體內部的中心軸上，用于攪拌發酵罐罐體內的物料；

所述固定化載體填充于發酵罐罐體內；

所述發酵罐罐體的側壁上環設有若干進料噴頭，用于發酵罐罐體進料；發酵罐罐體底部設有出料口，用于發酵罐罐體出料；所述出料口與進料噴頭之間設有循環泵，且通過循環管道連接形成循環回路，使得發酵罐罐體內的物料通過出料口進入循環管道，在循環泵的驅動下，通過進料噴頭再次進入發酵罐罐體內循環發酵；

所述循環管道上還設有進料管和排料管，進料管和排料管上分別設有單向閥；通過進料管將發酵培養基導入循環管道，并經進料噴頭進入發酵罐罐體內；發酵產物經循環管道，通過排料管排出。

進一步地，所述的進料噴頭噴出液體的方向與水平面呈40-60°角，與發酵罐罐體內壁的切線方向呈30-60°角，以達到最佳的傳質效果。

其中，所述的固定化載體為球型網格載體，材質為聚氯乙烯或聚乙烯，密度為 0.9～1g/cm³，直徑為15～25cm，其內部設有若干平行的圓形片狀吸附介質，所述吸附介質直徑為12～25cm，材質為植物纖維或合成纖維。

所述發酵罐罐體內橫向設有若干不同高度的格柵板，相鄰兩塊格柵板為一組，之間通過細繩將球型網格載體延縱向串聯在一起，同一串的球型網格載體之間間距為2～6cm，相鄰兩串之間的間距為3～8cm。

所述立式攪拌裝置包括電機、平槳葉和推進式槳葉，所述電機位于發酵罐罐體頂部，用于驅動平槳葉和推進式槳葉的轉動；所述平槳葉位于發酵罐罐體的近頂端；所述推進式槳葉位于相鄰兩組格柵板之間的空檔處。

優選地，所述發酵罐罐體高徑比為1.2～2:1，罐底部為圓錐式或斜低式。

本發明還提供上述發酵裝置在固定化酵母發酵制備乙醇中的應用，具體包括如下步驟：