用于高密度酵母連續(xù)發(fā)酵的氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器及酵母連續(xù)發(fā)酵方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于高密度酵母連續(xù)發(fā)酵的氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器及酵母連續(xù)發(fā)酵方法。該反應(yīng)器包括具有進(jìn)氣口、進(jìn)料口和出料口且縱向布置的罐體，罐體內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒；罐體進(jìn)氣口、進(jìn)料口分別與氣液分布器連通；罐體周向外側(cè)設(shè)有一組外盤冷卻管；導(dǎo)流筒周向外側(cè)設(shè)有一組冷卻夾套；導(dǎo)流筒內(nèi)還設(shè)有內(nèi)盤冷卻管。該發(fā)酵方法采用上述反應(yīng)器。該反應(yīng)器可用于高密度酵母連續(xù)發(fā)酵，該發(fā)酵方法可獲得良好地發(fā)酵效果。
【專利說明】用于高密度酵母連續(xù)發(fā)酵的氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器及酵母連續(xù)發(fā)酵方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于高密度酵母連續(xù)發(fā)酵的氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器，以及采用該反應(yīng)器的高密度酵母連續(xù)發(fā)酵方法，屬于生物發(fā)酵工程【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]酵母是一種單細(xì)胞真菌，含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素，同時(shí)還含有豐富的酶系及多種高附加值的生理活性物質(zhì)，例如，可用于生化藥物和生化試劑的輔酶A、輔酶1、輔酶Q、卵磷脂、核糖核酸等。
[0003]目前用于生產(chǎn)酵母的設(shè)備主要有鼓泡式發(fā)酵罐、機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐以及自吸式發(fā)酵罐。這些發(fā)酵罐分別存在以下缺點(diǎn):鼓泡式發(fā)酵罐能耗較高，生產(chǎn)效率不高；機(jī)械攪拌式設(shè)備成本高，能耗利用率較差，生產(chǎn)效率不佳；自吸式發(fā)酵罐底部的吸氣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，較難維修及清洗，容易染菌。
[0004]氣升式反應(yīng)器在目前所有反應(yīng)器中結(jié)構(gòu)較簡單且效率較高，此類反應(yīng)器分為兩類:一類是氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器，另一類是氣升式外環(huán)流反應(yīng)器。其中，氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器的溶氧傳質(zhì)效率較高，傳熱性能較好，能耗利用率較高。
[0005]氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng) 器是由鼓泡塔改進(jìn)而來的氣-液、氣-液-固多相流反應(yīng)器。該反應(yīng)器以空氣為推動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)流體循環(huán)流動(dòng)，不需要機(jī)械攪拌和泵來提供推動(dòng)力，具有結(jié)構(gòu)簡單、不易染菌、溶氧效率高、能耗低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于生物、化工及環(huán)境等工業(yè)領(lǐng)域。
[0006]氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器在鼓泡塔的基礎(chǔ)上添加了內(nèi)導(dǎo)流筒，其工作原理是通過噴嘴或噴孔將無菌空氣噴射進(jìn)發(fā)酵液中，通過高度湍流的氣液混合作用使空氣泡充分破碎，由于液體中混合了大量氣泡使其密度降低而向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)氣液相間存在速度差，較高速的氣泡帶動(dòng)液體向上運(yùn)動(dòng)，到達(dá)頂部液面后，部分氣體離開液體，另一部分小氣泡與液體一起經(jīng)反應(yīng)器的下降管作下沉運(yùn)動(dòng)，形成循環(huán)流動(dòng)。這一過程中由于氣液相間的速度差，強(qiáng)化了氣液傳質(zhì)，實(shí)現(xiàn)混合和溶氧傳質(zhì)的雙重作用。
[0007]在間歇式發(fā)酵時(shí)，微生物在同一罐內(nèi)完成4個(gè)培養(yǎng)階段，最前和最后兩個(gè)階段屬于非旺盛生長，生長時(shí)間較長，而每完成一批發(fā)酵后需要清洗、滅菌以及培養(yǎng)基準(zhǔn)備等工作才能繼續(xù)下一批發(fā)酵，因此間歇式發(fā)酵存在發(fā)酵周期長，設(shè)備利用率低下等問題。與之相t匕，連續(xù)發(fā)酵是一種能夠高效率生產(chǎn)并保持產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量穩(wěn)定的發(fā)酵方式，具有發(fā)酵周期短，設(shè)備利用率高，節(jié)約勞動(dòng)力和能耗等特點(diǎn)。
[0008]然而，據(jù) 申請(qǐng)人:所知，目前還沒有用于高密度酵母連續(xù)發(fā)酵的氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種用于高密度酵母連續(xù)發(fā)酵的氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器，可滿足高密度酵母連續(xù)發(fā)酵的要求。此外，還提供采用該反應(yīng)器的高密度酵母連續(xù)發(fā)酵方法。
[0010]本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:
[0011 ] 一種用于高密度酵母連續(xù)發(fā)酵的氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器，包括具有進(jìn)氣口、進(jìn)料口和出料口且縱向布置的罐體，所述罐體內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒；其特征是，所述罐體進(jìn)氣口、進(jìn)料口分別與氣液分布器連通，所述氣液分布器位于罐體底部；所述罐體周向外側(cè)設(shè)有一組上下排布的外盤冷卻管，相鄰?fù)獗P冷卻管的覆蓋區(qū)域彼此相接或重疊，所述各外盤冷卻管分別具有外盤管冷卻水進(jìn)口和外盤管冷卻水出口 ；所述導(dǎo)流筒周向外側(cè)設(shè)有一組上下排布的冷卻夾套，相鄰冷卻夾套的覆蓋區(qū)域彼此相接或重疊，所述各冷卻夾套分別具有伸出罐體的夾套冷卻水進(jìn)口和夾套冷卻水出口 ；所述導(dǎo)流筒內(nèi)還設(shè)有內(nèi)盤冷卻管，所述內(nèi)盤冷卻管覆蓋區(qū)域的上緣和下緣分別平齊于或超出導(dǎo)流筒的上端和下端，所述內(nèi)盤冷卻管具有伸出罐體的內(nèi)盤管冷卻水進(jìn)口和內(nèi)盤管冷卻水出口。
[0012] 申請(qǐng)人:經(jīng)深入實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，上述結(jié)構(gòu)的氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器采用內(nèi)外三層換熱結(jié)構(gòu)及多層次進(jìn)出水方式，可穩(wěn)定控制反應(yīng)器內(nèi)發(fā)酵液溫度，并使反應(yīng)器上下區(qū)域及不同流動(dòng)區(qū)域的溫度分布保持均勻；此外，該反應(yīng)器可獲得較高的氣液循環(huán)速度，氣含率適度，且冷模實(shí)驗(yàn)測得溶氧傳質(zhì)速率較攪拌式和自吸式發(fā)酵罐高，反應(yīng)器內(nèi)各個(gè)區(qū)域的傳質(zhì)系數(shù)基本恒定。這樣才使得本發(fā)明反應(yīng)器可用于高密度酵母連續(xù)發(fā)酵，并獲得良好地發(fā)酵效果。
[0013]本發(fā)明反應(yīng)器進(jìn)一步完善的技術(shù)方案如下:
[0014]優(yōu)選地，所 述各外盤管冷卻水進(jìn)口位于對(duì)應(yīng)外盤冷卻管的下部，所述各外盤管冷卻水出口位于對(duì)應(yīng)外盤冷卻管的上部；所述各夾套冷卻水進(jìn)口位于對(duì)應(yīng)冷卻夾套的下部，所述各夾套冷卻水出口位于對(duì)應(yīng)冷卻夾套的上部；所述內(nèi)盤管冷卻水進(jìn)口和內(nèi)盤管冷卻水出口位置平齊、且高于導(dǎo)流筒上緣，所述內(nèi)盤冷卻管還包括直線管道和螺旋管道，所述內(nèi)盤管冷卻水進(jìn)口與直線管道一端連通，所述直線管道另一端延伸至罐體底部并與螺旋管道下端連通，所述螺旋管道上端與內(nèi)盤管冷卻水出口連通。更優(yōu)選地，所述外盤冷卻管和冷卻夾套數(shù)量相同且一一對(duì)應(yīng)，各對(duì)應(yīng)的外盤冷卻管和冷卻夾套上下邊緣分別平齊。
[0015]這樣可進(jìn)一步優(yōu)化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，更好地穩(wěn)定控制反應(yīng)器內(nèi)發(fā)酵液溫度，使反應(yīng)器內(nèi)溫度分布更加均勻。
[0016]優(yōu)選地，所述氣液分布器包括盤狀主體，所述盤狀主體的一側(cè)經(jīng)管路與罐體進(jìn)氣口、進(jìn)料口分別連通，所述盤狀主體的另一側(cè)設(shè)有若干氣體噴嘴和液體噴嘴，各氣體噴嘴與罐體進(jìn)氣口連通，各液體噴嘴與罐體進(jìn)料口連通；所述各氣體噴嘴和各液體噴嘴排布成若干個(gè)同心圓環(huán)，各圓環(huán)中的氣體噴嘴和液體噴嘴相間排布。
[0017]這樣可進(jìn)一步優(yōu)化氣液分布器的結(jié)構(gòu)，不僅可進(jìn)一步使?fàn)I養(yǎng)液與空氣迅速混合，均勻融入反應(yīng)器內(nèi)發(fā)酵液中，并保持發(fā)酵液濃度均勻，還可進(jìn)一步提高溶氧傳質(zhì)速率，使反應(yīng)器內(nèi)各區(qū)域傳質(zhì)系數(shù)更好地保持恒定。
[0018]在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上， 申請(qǐng)人:進(jìn)一步優(yōu)化了反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)，使之能實(shí)現(xiàn)更好地發(fā)酵效果，具體優(yōu)化的技術(shù)方案如下:
[0019]優(yōu)選地，所述進(jìn)氣口位于進(jìn)料口下方，所述進(jìn)料口位于出料口下方；所述出料口包括至少一個(gè)第一出料口和至少一個(gè)第二出料口，所述第一出料口位于第二出料口下方。
[0020]優(yōu)選地，所述罐體總高與罐體內(nèi)徑之比為7.6，所述罐體內(nèi)徑與導(dǎo)流筒內(nèi)徑之比為1.45，所述導(dǎo)流筒內(nèi)徑與內(nèi)盤管直徑之比為1.25，所述冷卻夾套、內(nèi)盤管、外盤冷卻管的換熱面積之比為183.8:129.3:110.5。
[0021]優(yōu)選地，所述氣液分布器盤狀主體的圓心周圍設(shè)有四個(gè)同心圓環(huán)，相鄰圓環(huán)彼此相接；所述盤狀主體圓心處設(shè)一個(gè)氣體噴嘴；按圓環(huán)外徑由小到大，各圓環(huán)上依次均勻分布有六個(gè)、十二個(gè)、十二個(gè)、二十個(gè)氣體噴嘴，各圓環(huán)上相鄰氣體噴嘴之間分別設(shè)有液體噴嘴。
[0022]本發(fā)明還提供:
[0023]一種采用前述用于高密度酵母連續(xù)發(fā)酵的氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器的高密度酵母連續(xù)發(fā)酵方法，其特征是，包括以下步驟:
[0024]第一步、將培養(yǎng)基注入罐體，將經(jīng)一、二級(jí)種子罐培養(yǎng)后的酵母接種至罐體內(nèi)培養(yǎng)基中；
[0025]第二步、開始發(fā)酵，罐體壓力為0.04-0.06Mpa，通氣比為0.8-3，發(fā)酵溫度為31±l°C，pH 為 4±0.5 ；
[0026]第三步、當(dāng)罐體內(nèi)菌體濃度達(dá)到少100±5g/L時(shí)，開始向罐體進(jìn)料口連續(xù)注入預(yù)熱的培養(yǎng)基，同時(shí)從罐體出料口放出發(fā)酵液；保持進(jìn)料口培養(yǎng)基流速與出料口發(fā)酵液流速一致，使罐體內(nèi)菌體濃度保持穩(wěn)定；
[0027]第四步、連續(xù)發(fā)酵結(jié)束。
[0028]本發(fā)明發(fā)酵方法進(jìn)一步完善的技術(shù)方案如下:
[0029]優(yōu)選地，第一步中，酵母接種量為體積比7±1% ;第三步中，預(yù)熱溫度為31土1°C，培養(yǎng)基流速或發(fā)酵液流速為40 土 5m3/h。
[0030]優(yōu)選地，所述培養(yǎng)基的配制過程如下:
[0031]S1.以葡萄糖配制濃度為32.5g/L的濃糖液；
[0032]S2.將濃糖液和酸化處理過的糖蜜以2:1的流速同時(shí)注入糖液混合罐中，經(jīng)攪拌混合得混合糖液；
[0033]S3.配制清水鹽溶液:取清水8m3，硫酸銨540kg，硫酸鎂108kg，硫酸鋅10.8kg，硫酸亞鐵10.8kg,磷酸二氫鉀65kg, 85%磷酸730kg至容器中，攪拌溶解完全后，以清水定容至10m3，繼續(xù)攪拌均勻即可；配制母液鹽溶液:取清水8m3，硫酸銨540kg，硫酸鎂17.28kg，硫酸鋅0.216kg，硫酸亞鐵0.216kg，磷酸二氫鉀6.48kg，營養(yǎng)素21.6kg，85%磷酸253kg至容器中，攪拌溶解完全后，以清水定容至10m3，繼續(xù)攪拌均勻即可；
[0034]S4.將混合糖液與清水鹽溶液或母液鹽溶液以3:1的流速同時(shí)注入糖鹽混合罐中，經(jīng)攪拌混合得糖鹽混合液；
[0035]S5.將糖鹽混合液與清水按1:5的流速同時(shí)注入同一容器中，經(jīng)攪拌混合得培養(yǎng)基。
[0036]本發(fā)明反應(yīng)器可用于高密度酵母連續(xù)發(fā)酵，采用該反應(yīng)器的本發(fā)明酵母發(fā)酵方法可獲得良好地發(fā)酵 效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖2為圖1實(shí)施例氣液分布器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖3為圖1實(shí)施例反應(yīng)器的運(yùn)行示意圖。[0040]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2連續(xù)發(fā)酵過程中進(jìn)料口培養(yǎng)基流速-時(shí)間曲線圖。
[0041]圖5為圖4實(shí)施例連續(xù)發(fā)酵過程中菌體濃度-時(shí)間曲線圖。
[0042]圖6為圖4實(shí)施例連續(xù)發(fā)酵過程中出料口發(fā)酵液殘?zhí)菨舛?時(shí)間曲線圖。
[0043]圖7為圖4實(shí)施例連續(xù)發(fā)酵過程中出料口發(fā)酵液提取物含量-時(shí)間曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面參照附圖并結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。但是本發(fā)明不限于所給出的例子。
[0045]實(shí)施例1氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器
[0046]如圖1至圖2所示，本實(shí)施例反應(yīng)器包括具有進(jìn)氣口 1、進(jìn)料口 30和出料口4，7，23，26且縱向布置的罐體28，罐體內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒21 ;罐體進(jìn)氣口 1、進(jìn)料口 30分別與氣液分布器連通，氣液分布器位于罐體底部；罐體周向外側(cè)設(shè)有一組上下排布的外盤冷卻管，相鄰?fù)獗P冷卻管的覆蓋區(qū)域彼此相接或重疊，各外盤冷卻管分別具有外盤管冷卻水進(jìn)口 17，20，24，27，29和外盤管冷卻水出口 15，16，19，22，25 ;導(dǎo)流筒周向外側(cè)設(shè)有一組上下排布的冷卻夾套，相鄰冷卻夾套的覆蓋區(qū)域彼此相接或重疊，各冷卻夾套分別具有伸出罐體的夾套冷卻水進(jìn)口 2，3,6,9, 11和夾套冷卻水出口 5，8，10，12，13 ;導(dǎo)流筒內(nèi)還設(shè)有內(nèi)盤冷卻管，內(nèi)盤冷卻管覆蓋區(qū)域的上緣和下緣分別平齊于或超出導(dǎo)流筒的上端和下端，內(nèi)盤冷卻管具有伸出罐體的內(nèi)盤管冷卻水進(jìn)口 14和內(nèi)盤管冷卻水出口(遮擋于內(nèi)盤管冷卻水進(jìn)口 14之后，圖中未示出)。
[0047]各外盤管冷卻水進(jìn)口 17，20，24，27，29位于對(duì)應(yīng)外盤冷卻管的下部，各外盤管冷卻水出口 15，16，19，22，25位于對(duì)應(yīng)外盤冷卻管的上部；各夾套冷卻水進(jìn)口 2，3，6,9, 11位于對(duì)應(yīng)冷卻夾套的下部，各夾套冷卻水出口 5，8，10, 12，13位于對(duì)應(yīng)冷卻夾套的上部；內(nèi)盤管冷卻水進(jìn)口 14和內(nèi)盤管冷卻水出口位置平齊、且高于導(dǎo)流筒上緣，內(nèi)盤冷卻管還包括直線管道18和螺旋管道，內(nèi)盤管冷卻水進(jìn)口 14與直線管道一端連通，直線管道另一端延伸至罐體底部并與螺旋管道下端連通，螺旋管道上端與內(nèi)盤管冷卻水出口連通。
[0048]外盤冷卻管和冷卻夾套數(shù)量相同且一一對(duì)應(yīng)，各對(duì)應(yīng)的外盤冷卻管和冷卻夾套上下邊緣分別平齊。
[0049]氣液分布器包括盤狀主體，盤狀主體的一側(cè)經(jīng)管路與罐體進(jìn)氣口 1、進(jìn)料口 30分別連通，盤狀主體的另一側(cè)設(shè)有若干氣體噴嘴Tl和液體噴嘴T2，各氣體噴嘴Tl與罐體進(jìn)氣口 I連通，各液體噴嘴T2與罐體進(jìn)料口 30連通；各氣體噴嘴Tl和各液體噴嘴T2排布成若干個(gè)同心圓環(huán)，各圓環(huán)中的氣體噴嘴Tl和液體噴嘴T2相間排布。
[0050]進(jìn)氣口 I位于進(jìn)料口 30下方，進(jìn)料口 30位于出料口 4，7，23，26下方；出料口4，7，23，26包括兩個(gè)第一出料口 4，26和兩個(gè)第二出料口 7，23，第一出料口 4，26位于第二出料口 7，23下方。
[0051]罐體總高與罐體內(nèi)徑之比為7.6，罐體內(nèi)徑與導(dǎo)流筒內(nèi)徑之比為1.45，導(dǎo)流筒內(nèi)徑與內(nèi)盤管直徑之比為1.25，冷卻夾套、內(nèi)盤管、外盤冷卻管的換熱面積分別為183.Sm2、129.3m2、110.5m2。
[0052]氣液分布器盤狀主體的圓心周圍設(shè)有四個(gè)同心圓環(huán)，相鄰圓環(huán)彼此相接；盤狀主體圓心處設(shè)一個(gè)氣體噴嘴Tl ;按圓環(huán)外徑由小到大，各圓環(huán)上依次均勻分布有六個(gè)、十二個(gè)、十二個(gè)、二十個(gè)氣體噴嘴Tl，各圓環(huán)上相鄰氣體噴嘴Tl之間分別設(shè)有液體噴嘴T2。
[0053]如圖3所示，具體實(shí)施時(shí)，由Pl向罐體通入空氣，由PlO向罐體連續(xù)進(jìn)料，由P2從罐體連續(xù)出料，由P7向外盤冷卻管的外盤管冷卻水進(jìn)口通入冷卻水，由P6從外盤冷卻管的外盤管冷卻水出口排出冷卻水，由P4向冷卻夾套的夾套冷卻水進(jìn)口通入冷卻水，由P3從冷卻夾套的夾套冷卻水出口排出冷卻水，由P8、P9向內(nèi)盤冷卻管的內(nèi)盤管冷卻水進(jìn)口通入冷卻水，由P5向罐體內(nèi)加入消泡劑。
[0054]實(shí)施例2酵母連續(xù)發(fā)酵方法
[0055]本實(shí)施例方法采用實(shí)施例1反應(yīng)器，包括以下步驟: [0056]第一步、將培養(yǎng)基注入罐體，將經(jīng)一、二級(jí)種子罐培養(yǎng)后的酵母接種至罐體內(nèi)培養(yǎng)基中；酵母接種量為體積比7±1% ；
[0057]第二步、開始發(fā)酵，罐體壓力為0.04-0.06Mpa，通氣比為0.8-3，發(fā)酵溫度為31±l°C，pH 為 4±0.5 ；
[0058]第三步、當(dāng)罐體內(nèi)菌體濃度達(dá)到少100±5g/L時(shí)，開始向罐體進(jìn)料口連續(xù)注入預(yù)熱的培養(yǎng)基(預(yù)熱溫度為31土Ο，同時(shí)從罐體出料口放出發(fā)酵液；保持進(jìn)料口培養(yǎng)基流速與出料口發(fā)酵液流速一致，使罐體內(nèi)菌體濃度保持穩(wěn)定；培養(yǎng)基流速或發(fā)酵液流速為40±5m3/h ；
[0059]第四步、連續(xù)發(fā)酵結(jié)束。
[0060]其中，上述培養(yǎng)基的配制過程如下:
[0061]S1.以葡萄糖配制濃度為32.5g/L的濃糖液；具體過程為:配糖釜裝液量10m3，每釜加固體葡萄糖3.25T，加水?dāng)嚢?，定容?0m3，打入濃糖儲(chǔ)罐。
[0062]S2.將濃糖液和酸化處理過的糖蜜以2:1的流速同時(shí)注入糖液混合罐中，經(jīng)攪拌混合得混合糖液；具體過程為:32.5g/L的濃糖液流速1.38m3/h，酸化處理過的糖蜜流速
0.69m3/h，兩股糖液在糖液混合罐中混合；
[0063]S3.配制清水鹽溶液:取清水8m3，硫酸銨540kg，硫酸鎂108kg，硫酸鋅10.8kg，硫酸亞鐵10.8kg,磷酸二氫鉀65kg, 85%磷酸730kg至容器中，攪拌溶解完全后，以清水定容至10m3，繼續(xù)攪拌均勻即可；配制母液鹽溶液:取清水8m3，硫酸銨540kg，硫酸鎂17.28kg，硫酸鋅0.216kg,硫酸亞鐵0.216kg,磷酸二氫鉀6.48kg,營養(yǎng)素21.6kg (營養(yǎng)素由硫酸銨、氯化銨、氨、氨水、尿素、磷酸、磷酸銨、氯化鉀、硫酸鉀、硫酸鎂、玉米漿、酵母浸膏組成)，85%磷酸253kg至容器中，攪拌溶解完全后，以清水定容至10m3，繼續(xù)攪拌均勻即可；鹽溶液配制過程在配鹽釜中進(jìn)行。
[0064]S4.將混合糖液與清水鹽溶液或母液鹽溶液以3:1的流速同時(shí)注入糖鹽混合罐中，經(jīng)攪拌混合得糖鹽混合液；具體過程為:
[0065]混合糖液從糖液混合罐進(jìn)糖鹽混合罐的流速為4.98m3/h，鹽溶液從配鹽釜中進(jìn)糖鹽混合罐的流速為1.66m3/h。
[0066]S5.將糖鹽混合液與清水按1:5的流速同時(shí)注入同一容器中，經(jīng)攪拌混合得培養(yǎng)基；具體情況為:糖鹽混合液流速為5.12m3/h，清水流速為25.6m3/h。
[0067]應(yīng)用案例:
[0068]按本實(shí)施例方法，采用130m3的實(shí)施例1反應(yīng)器進(jìn)行酵母連續(xù)發(fā)酵。
[0069]以第三步開始連續(xù)進(jìn)出料的時(shí)間點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)。在連續(xù)發(fā)酵的52h期間內(nèi)，如圖4所示，進(jìn)料口培養(yǎng)基流速與出料口發(fā)酵液流速(即圖4的進(jìn)料速度)保持在42m3/h，開始和后期略小，為40m3/h ;如圖5所示，菌體濃度(即圖5的菌泥)基本保持在80-100g/L之間波動(dòng)；如圖6所示，出料口發(fā)酵液殘?zhí)菨舛认葟?.9g/L增高至2.4g/L，然后持續(xù)下降，最低在1.4g/L左右；如圖7所示，出料口發(fā)酵液提取物含量先減后增，最低為5% (質(zhì)量濃度)，最高為15% (質(zhì)量濃度)。
[0070]這表明，實(shí)施例1反應(yīng)器可用于高密度酵母連續(xù)發(fā)酵，實(shí)施例2方法可獲得良好地發(fā)酵效果。
【權(quán)利要求】
1.一種用于高密度酵母連續(xù)發(fā)酵的氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器，包括具有進(jìn)氣口、進(jìn)料口和出料口且縱向布置的罐體，所述罐體內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒；其特征是，所述罐體進(jìn)氣口、進(jìn)料口分別與氣液分布器連通，所述氣液分布器位于罐體底部；所述罐體周向外側(cè)設(shè)有一組上下排布的外盤冷卻管，相鄰?fù)獗P冷卻管的覆蓋區(qū)域彼此相接或重疊，所述各外盤冷卻管分別具有外盤管冷卻水進(jìn)口和外盤管冷卻水出口 ；所述導(dǎo)流筒周向外側(cè)設(shè)有一組上下排布的冷卻夾套，相鄰冷卻夾套的覆蓋區(qū)域彼此相接或重疊，所述各冷卻夾套分別具有伸出罐體的夾套冷卻水進(jìn)口和夾套冷卻水出口 ；所述導(dǎo)流筒內(nèi)還設(shè)有內(nèi)盤冷卻管，所述內(nèi)盤冷卻管覆蓋區(qū)域的上緣和下緣分別平齊于或超出導(dǎo)流筒的上端和下端，所述內(nèi)盤冷卻管具有伸出罐體的內(nèi)盤管冷卻水進(jìn)口和內(nèi)盤管冷卻水出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于高密度酵母連續(xù)發(fā)酵的氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器，其特征是，所述各外盤管冷卻水進(jìn)口位于對(duì)應(yīng)外盤冷卻管的下部，所述各外盤管冷卻水出口位于對(duì)應(yīng)外盤冷卻管的上部；所述各夾套冷卻水進(jìn)口位于對(duì)應(yīng)冷卻夾套的下部，所述各夾套冷卻水出口位于對(duì)應(yīng)冷卻夾套的上部；所述內(nèi)盤管冷卻水進(jìn)口和內(nèi)盤管冷卻水出口位置平齊、且高于導(dǎo)流筒上緣，所述內(nèi)盤冷卻管還包括直線管道和螺旋管道，所述內(nèi)盤管冷卻水進(jìn)口與直線管道一端連通，所述直線管道另一端延伸至罐體底部并與螺旋管道下端連通，所述螺旋管道上端與內(nèi)盤管冷卻水出口連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于高密度酵母連續(xù)發(fā)酵的氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器，其特征是，所述外盤冷卻管和冷卻夾套數(shù)量相同且一一對(duì)應(yīng)，各對(duì)應(yīng)的外盤冷卻管和冷卻夾套上下邊緣分別平齊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于高密度酵母連續(xù)發(fā)酵的氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器，其特征是，所述氣液分布器包括盤狀主體，所述盤狀主體的一側(cè)經(jīng)管路與罐體進(jìn)氣口、進(jìn)料口分別連通，所述盤狀主體的另一側(cè)設(shè)有若干氣體噴嘴和液體噴嘴，各氣體噴嘴與罐體進(jìn)氣口連通，各液體噴嘴與罐體進(jìn)料口連通；所述各氣體噴嘴和各液體噴嘴排布成若干個(gè)同心圓環(huán)，各圓環(huán)中的氣體噴嘴和液體噴嘴相間排布。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述用于高密度酵母連續(xù)發(fā)酵的氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器，其特征是，所述進(jìn)氣口位于進(jìn)料口下方，所述進(jìn)料口位于出料口下方；所述出料口包括至少一個(gè)第一出料口和至少一個(gè)第二出料口，所述第一出料口位于第二出料口下方。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述用于高密度酵母連續(xù)發(fā)酵的氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器，其特征是，所述罐體總高與罐體內(nèi)徑之比為7.6，所述罐體內(nèi)徑與導(dǎo)流筒內(nèi)徑之比為1.45，所述導(dǎo)流筒內(nèi)徑與內(nèi)盤管直徑之比為1.25，所述冷卻夾套、內(nèi)盤管、外盤冷卻管的換熱面積之比為183.8:129.3:110.5。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述用于高密度酵母連續(xù)發(fā)酵的氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器，其特征是，所述氣液分布器盤狀主體的圓心周圍設(shè)有四個(gè)同心圓環(huán)，相鄰圓環(huán)彼此相接；所述盤狀主體圓心處設(shè)一個(gè)氣體噴嘴；按圓環(huán)外徑由小到大，各圓環(huán)上依次均勻分布有六個(gè)、十二個(gè)、十二個(gè)、二十個(gè)氣體噴嘴，各圓環(huán)上相鄰氣體噴嘴之間分別設(shè)有液體噴嘴。
8.一種采用前述用于高密度酵母連續(xù)發(fā)酵的氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器的高密度酵母連續(xù)發(fā)酵方法，其特征是，包括以下步驟: 第一步、將培養(yǎng)基注入罐體，將經(jīng)一、二級(jí)種子罐培養(yǎng)后的酵母接種至罐體內(nèi)培養(yǎng)基中；第二步、開始發(fā)酵，罐體壓力為0.04-0.06Mpa，通氣比為0.8_3，發(fā)酵溫度為31 土 1°C，pH 為 4±0.5 ； 第三步、當(dāng)罐體內(nèi)菌體濃度達(dá)到少100±5g/L時(shí)，開始向罐體進(jìn)料口連續(xù)注入預(yù)熱的培養(yǎng)基，同時(shí)從罐體出料口放出發(fā)酵液；保持進(jìn)料口培養(yǎng)基流速與出料口發(fā)酵液流速一致，使罐體內(nèi)菌體濃度保持穩(wěn)定； 第四步、連續(xù)發(fā)酵結(jié)束。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述高密度酵母連續(xù)發(fā)酵方法，其特征是，第一步中，酵母接種量為體積比7土 1% ;第三步中，預(yù)熱溫度為31 ± I°C，培養(yǎng)基流速或發(fā)酵液流速為40土5m3/h。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述高密度酵母連續(xù)發(fā)酵方法，其特征是，所述培養(yǎng)基的配制過程如下: S1.以葡萄糖配制濃度為32.5g/L的濃糖液； S2.將濃糖液和酸化處理過的糖蜜以2:1的流速同時(shí)注入糖液混合罐中，經(jīng)攪拌混合得混合糖液； S3.配制清水鹽溶液:取清水8m3，硫酸銨540kg，硫酸鎂108kg，硫酸鋅10.8kg，硫酸亞鐵10.8kg,磷酸二氫鉀65kg, 85%磷酸730kg至容器中，攪拌溶解完全后，以清水定容至10m3，繼續(xù)攪拌均勻即可；配制母液鹽溶液:取清水8m3，硫酸銨540kg，硫酸鎂17.28kg，硫酸鋅0.216kg，硫酸亞鐵0.216kg，磷酸二氫鉀6.48kg，營養(yǎng)素21.6kg，85%磷酸253kg至容器中，攪拌溶解完全后，以清水定容至10m3，繼續(xù)攪拌均勻即可； S4.將混合糖液 與清水鹽溶液或母液鹽溶液以3:1的流速同時(shí)注入糖鹽混合罐中，經(jīng)攪拌混合得糖鹽混合液； S5.將糖鹽混合液與清水按1:5的流速同時(shí)注入同一容器中，經(jīng)攪拌混合得培養(yǎng)基。
【文檔編號(hào)】C12M1/04GK103614293SQ201310596551
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】洪厚勝, 蔡子金, 李軍慶, 張志強(qiáng), 張慶文 申請(qǐng)人:南京匯科生物工程設(shè)備有限公司