[發(fā)明專利]一種丁酸梭菌發(fā)酵罐及發(fā)酵方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210396547.2
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114634870A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖英平;馬靈燕;呂文濤;汪雯;肖興寧;曾新福;楊彩梅
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院
• 主分類號: C12M1/38
• 分類號: C12M1/38;C12M1/36;C12M1/34;C12N1/20;C12R1/145
• 代理公司: 成都海成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51357
• 代理人: 龐啟成

本申請?zhí)峁┮环N丁酸梭菌發(fā)酵罐及發(fā)酵方法，丁酸梭菌發(fā)酵罐包括罐體、溫控系統(tǒng)、氣控系統(tǒng)、酸堿度檢測裝置以及中控裝置，溫控系統(tǒng)包括溫度傳感器以及溫控裝置；溫度傳感器設(shè)置于容納腔內(nèi)，并位于罐體底部，溫度傳感器用于監(jiān)測發(fā)酵材料的溫度；溫控裝置用于調(diào)控容納腔內(nèi)的溫度；氣控系統(tǒng)包括氧氣檢測裝置以及置換裝置，氧氣檢測裝置設(shè)置于容納腔，并用于檢測容納腔內(nèi)的氧氣濃度；置換裝置可拆卸地安裝于罐口，并封閉容納腔，置換裝置用于置換容納腔內(nèi)的氣體；酸堿度檢測裝置設(shè)置于容納腔內(nèi)，并位于罐體底部，酸堿度檢測裝置用于檢測發(fā)酵材料的酸堿度。本申請實現(xiàn)在丁酸梭菌發(fā)酵的整個過程中均自動調(diào)整發(fā)酵環(huán)境，提高發(fā)酵的成功率。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及發(fā)酵裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種丁酸梭菌發(fā)酵罐及發(fā)酵方法。

背景技術(shù)

丁酸梭菌(Clostridium butyricum)又名酪酸菌，是梭狀芽孢桿菌屬的一個種，主要存在于奶酪、天然酸奶、動物的糞便、某些土壤等環(huán)境中。一直以來，丁酸梭菌作為具有強烈整腸作用的益生菌制劑，被廣泛用于以改善腹部癥狀為目的的醫(yī)藥品及飼料中。同時，由于丁酸梭菌能激活免疫系統(tǒng)，也有人將其作為抗腫瘤免疫激活劑使用。此外，丁酸梭菌還可以當(dāng)作微生物肥料使用，能起到促長、防病的作用。

在傳統(tǒng)的丁酸梭菌發(fā)酵過程中，多采用人工進料的方式進行加注原料，但在發(fā)酵過程中，各種參數(shù)均不能有效監(jiān)測，若丁酸梭菌的發(fā)酵環(huán)境在發(fā)酵過程中受到影響，只能在發(fā)酵結(jié)束后通過結(jié)果檢測發(fā)現(xiàn)發(fā)酵失敗，同時也很難找出發(fā)酵失敗的原因。

發(fā)明內(nèi)容

本申請實施方式提出了一種丁酸梭菌發(fā)酵罐及發(fā)酵方法，以改善上述技術(shù)問題。

第一方面，本申請實施方式提供一種丁酸梭菌發(fā)酵罐，包括罐體、溫控系統(tǒng)、氣控系統(tǒng)、酸堿度檢測裝置以及中控裝置，罐體設(shè)置有容納腔與罐口，容納腔用于容納添加有丁酸梭菌的發(fā)酵材料，罐口連通容納腔；罐體的罐壁包括內(nèi)層與外層，內(nèi)層用于圍成容納腔，外層環(huán)繞包裹內(nèi)層；溫控系統(tǒng)包括溫度傳感器以及溫控裝置；溫度傳感器設(shè)置于容納腔內(nèi)，并位于罐體底部，溫度傳感器用于監(jiān)測發(fā)酵材料的溫度；溫控裝置用于調(diào)控容納腔內(nèi)的溫度；氣控系統(tǒng)包括氧氣檢測裝置以及置換裝置，氧氣檢測裝置設(shè)置于容納腔，并用于檢測容納腔內(nèi)的氧氣濃度；置換裝置可拆卸地安裝于罐口，并封閉容納腔，置換裝置用于置換容納腔內(nèi)的氣體；酸堿度檢測裝置設(shè)置于容納腔內(nèi)，并位于罐體底部，酸堿度檢測裝置用于檢測發(fā)酵材料的酸堿度；中控裝置設(shè)置于罐體的外表面，溫度傳感器、氧氣檢測裝置、置換裝置以及酸堿度檢測裝置均電性連接于中控裝置。

在上述方案中，可以通過溫控系統(tǒng)自動調(diào)控容納腔內(nèi)的溫度；例如當(dāng)丁酸梭菌發(fā)酵罐外界溫度變化時，可能引起容納腔內(nèi)的溫度變化，使得容納腔內(nèi)的溫度不再是丁酸梭菌最適宜的發(fā)酵溫度，此時可以通過溫控系統(tǒng)調(diào)節(jié)容納腔內(nèi)的溫度，使得容納腔內(nèi)的溫度可以迅速變化至丁酸梭菌最適宜的發(fā)酵溫度，同時可以通過溫控系統(tǒng)穩(wěn)定容納腔內(nèi)的溫度為丁酸梭菌最適宜的發(fā)酵溫度，避免通過調(diào)節(jié)罐體外的環(huán)境溫度來調(diào)節(jié)容納腔內(nèi)的溫度，從而可以降低能耗，降低發(fā)酵成本。

通過氣控系統(tǒng)可以自動調(diào)控容納腔內(nèi)的氧氣濃度，以使容納腔內(nèi)的氧氣濃度可以根據(jù)發(fā)酵階段而改變，以適宜丁酸梭菌的繁殖過程和發(fā)酵過程；例如在發(fā)酵階段前的準(zhǔn)備階段，氣控系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)容納腔內(nèi)的氧氣濃度，以使此時的氧氣濃度適宜丁酸梭菌的繁殖，從而提高丁酸梭菌在發(fā)酵材料中的濃度占比，從而提高發(fā)酵效率；在發(fā)酵階段中，氣控系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)容納腔的氧氣濃度，使得容納腔形成大致的無氧環(huán)境，從而形成丁酸梭菌的發(fā)酵環(huán)境，以達到精準(zhǔn)調(diào)控容納腔內(nèi)有氧或無氧環(huán)境。

通過酸堿度檢測裝置，可以在發(fā)酵過程中或發(fā)酵過程后檢測發(fā)酵材料的酸堿度，并與當(dāng)前階段理論上的酸堿度范圍進行比對，從而可以初步判斷發(fā)酵是否順利或成功，例如在發(fā)酵過程中檢測到的酸堿度與理論上的酸堿度范圍相差較大，則可以初步判定發(fā)酵失敗，以可以及時尋找發(fā)酵失敗的原因，并及時調(diào)整發(fā)酵環(huán)境或發(fā)酵進程。