[發(fā)明專利]一種固定化黑曲霉產(chǎn)檸檬酸的發(fā)酵反應(yīng)器及其方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910536368.2
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN110157603A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 應(yīng)漢杰;陳勇;劉慶國;余斌;趙南;鄒亞男
• 申請（專利權(quán)）人: 南京高新工大生物技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: C12M1/16
• 分類號: C12M1/16;C12M1/04;C12M1/02;C12M1/00;C12P7/48;C12R1/685
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 黃振華

1.一種固定化黑曲霉產(chǎn)檸檬酸的發(fā)酵反應(yīng)器，包括發(fā)酵罐(1)，其特征在于，所述發(fā)酵罐(1)中部設(shè)有載體框(2)，所述載體框(2)內(nèi)填充有固定化載體(3)；載體框(2)中部縱向貫穿有一圓筒(4)，所述圓筒(4)上端內(nèi)部設(shè)有推進(jìn)式槳葉(5)，圓筒(4)下方依次設(shè)有渦輪槳葉(6)和平式槳葉(7)，所述渦輪槳葉(6)和平式槳葉(7)位于載體框(2)的下方；推進(jìn)式槳葉(5)、渦輪槳葉(6)和平式槳葉(7)自上而下分布在同一轉(zhuǎn)軸(8)上，所述轉(zhuǎn)軸(8)頂部與發(fā)酵罐(1)上方的電機(jī)(9)連接；所述發(fā)酵罐(1)底部設(shè)有氣體分布器(10)，所述氣體分布器(10)位于平式槳葉(7)的下方。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)酵反應(yīng)器，其特征在于，所述載體框(2)的上下為中空的多孔圓盤，其外徑與發(fā)酵罐(1)內(nèi)經(jīng)相等；所述圓筒(4)直徑為發(fā)酵罐(1)內(nèi)經(jīng)1/4～1/2。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)酵反應(yīng)器，其特征在于，所述推進(jìn)式槳葉(5)直徑為圓筒(4)內(nèi)徑的0.6～0.9倍；所述渦輪槳葉(6)為具有上下圓盤的后彎葉渦輪式槳葉，其上圓盤為圓錐式，下圓盤為平面式，直徑為發(fā)酵罐(1)內(nèi)經(jīng)的0.4～0.7倍；所述平式槳葉(7)為平直渦輪槳葉，直徑為發(fā)酵罐(1)內(nèi)經(jīng)的0.1～0.4倍。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)酵反應(yīng)器，其特征在于，所述氣體分布器(10)為盤管式或者立柱式，位于平式槳葉(7)的下方，其外周直徑為平式槳葉(7)直徑的0.8～1.1倍。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)酵反應(yīng)器，其特征在于，所述固定化載體(3)為邊長1～5cm的正方體，或邊長1～6cm、厚度為1-3cm的長方體；其材質(zhì)為多孔聚氨酯、多孔活性炭、活性炭過濾棉、聚醚多元醇泡沫、凍干處理的多孔細(xì)菌纖維素、蜂孔纖維棉中的任意一種。

6.權(quán)利要求1所述發(fā)酵反應(yīng)器固定化黑曲霉產(chǎn)檸檬酸的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)孢子制備：接種環(huán)在平板或斜面上刮5-6環(huán)黑曲霉至麩曲瓶中，溫度36度、濕度60％光照培養(yǎng)5-8天；

(2)黑曲霉固定培養(yǎng)，采用以下任意一種方法：

其一，擴(kuò)培式發(fā)酵固定：孢子量按0.1-0.4g/L接入裝有種子培養(yǎng)基的種子罐，35-38℃、轉(zhuǎn)速400-600r/min、通氣量300-600L/h，培養(yǎng)24-28小時，形成大小均一的菌絲球，且酸度值達(dá)1-1.8；然后按10-20wt％接入裝有發(fā)酵培養(yǎng)基的發(fā)酵反應(yīng)器中，進(jìn)行固定化培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為35-38℃，轉(zhuǎn)速450-600r/min，通氣量1800-2500L/h，壓力0.05-0.12Mpa，待還原糖降低至1g/L以下排料；

其二，孢子直接固定培養(yǎng)：稱取0.1-0.4g/L孢子，直接接入裝有種子培養(yǎng)基的發(fā)酵反應(yīng)器中，按種子培養(yǎng)條件進(jìn)行固定化培養(yǎng)，待還原糖降至1g/L以下，結(jié)束固定化培養(yǎng)；

(3)檸檬酸發(fā)酵，采用間歇式發(fā)酵或者補料式發(fā)酵：

間歇式發(fā)酵過程為：固定化培養(yǎng)結(jié)束后補加新的發(fā)酵培養(yǎng)基，培養(yǎng)條件為36-38℃，轉(zhuǎn)速400-600r/min，通氣量1500-2300L/h，壓力0.05-0.12Mpa，待還原糖降到1g/L以下結(jié)束發(fā)酵；

補料式發(fā)酵過程為：待發(fā)酵pH降到1.6-2.2，將所得到30-60wt％發(fā)酵液泵入另外發(fā)酵罐進(jìn)行后發(fā)酵，并流加等同體積的新發(fā)酵培養(yǎng)基。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基為玉米液化液、木薯液化液、糖蜜、合成培養(yǎng)基中的一種或者幾種的組合，裝填量為50-75vt％；種子培養(yǎng)基初始總糖80-150g/L，總氮1-5g/L；所述發(fā)酵培養(yǎng)基初始總糖150-190g/L，總氮0.5-4g/L。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述玉米液化液和木薯液化液制備方法為：料水比1:4-1:1.2，pH5.5-6，液化酶添加量15-20U/g干物質(zhì)，80-95℃水解1.5-2.5小時。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟(3)中，所述間歇式發(fā)酵過程中，補加新的發(fā)酵培養(yǎng)基量為30-60vt％。