一種適用于絲狀微生物培養(yǎng)的反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種適用于絲狀微生物培養(yǎng)的反應(yīng)器，其包括曝氣池、固定支架、篩網(wǎng)、曝氣泵、曝氣軟管、進(jìn)料槽，固定支架設(shè)置在曝氣池中，篩網(wǎng)安裝在固定支架上，曝氣泵通過(guò)流量計(jì)與曝氣軟管連通，曝氣軟管分別設(shè)置在每層篩網(wǎng)下方，便于實(shí)施從下向上逐步遞減曝氣量，輕易實(shí)現(xiàn)對(duì)絲狀微生物的生長(zhǎng)控制；進(jìn)料槽通過(guò)蠕動(dòng)泵與曝氣池上端的進(jìn)料口連通，曝氣池底部設(shè)置有排水口，篩網(wǎng)上放置有絲狀微生物培養(yǎng)的載體；該裝置既保證了對(duì)絲狀微生物的靜止培養(yǎng)和對(duì)絲狀微生物的氧氣供給，又減少了集中曝氣對(duì)絲狀微生物的機(jī)械損傷；通過(guò)本裝置的分散培養(yǎng)和分散供氣，可以輕易實(shí)現(xiàn)對(duì)絲狀微生物的生長(zhǎng)控制，促進(jìn)了絲狀微生物的生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成。
【專利說(shuō)明】—種適用于絲狀微生物培養(yǎng)的反應(yīng)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于工業(yè)微生物領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種適用于絲狀微生物固定化培養(yǎng)的裝置，具體為針對(duì)絲狀微生物的分層式靜止培養(yǎng)反應(yīng)器。

【背景技術(shù)】
[0002]在微生物的培養(yǎng)中人們常常采用固定化的培養(yǎng)方式，這是因?yàn)楣潭ɑ囵B(yǎng)能夠促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)和代謝。
[0003]白腐真菌的固定化培養(yǎng)有利于其活性的維持。Saucedo等人(1988)在對(duì)Gibberella fujikuroi菌絲的固定化研究中發(fā)現(xiàn):固定化培養(yǎng)可以提高真菌生長(zhǎng)的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)其活性維持的時(shí)間；Bottcher等(1988)和Komel等(1985)的固定化真菌研究得出類似的結(jié)果。
[0004]固定的白腐真菌能促進(jìn)其對(duì)代謝酶等的合成。Rogalski等(2006)Nemato1mafrowardii固定于聚氨酯泡沫載體(polyurethane foam)上獲得2304 nkat/1的MnP,比自由懸浮培養(yǎng)的MnP高出1.4倍。Nakamura等(1999)的研究結(jié)果表明:采用聚氨酯泡沫載體的固定化培養(yǎng)獲得高產(chǎn)的木質(zhì)素降解酶(LiP: 300U/mL, MnP: 250U/mL, and Lac: 50U/mL)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于非固定化培養(yǎng)的酶活(LiP: 22U/mL, MnP: 8U/mL, and Lac: 1.8U/mL)。
[0005]固定化微生物還可以提高應(yīng)用，如其對(duì)污染物的去除效果。Sayadi等(1996)在其試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)自由培養(yǎng)的P.chrysosporium未能對(duì)橄欖油廠的廢水進(jìn)行有效脫色,但當(dāng)采用聚氨酯泡沫載體(PUF)進(jìn)行固定化培養(yǎng)時(shí)實(shí)現(xiàn)了有效脫色。Liao (1997)的研究結(jié)果顯示:固定化的A Chrysosporium比自由培養(yǎng)時(shí)具有更高的PAHs去除率。
[0006]但是，固定化的微生物常常遇到一些問(wèn)題，如:生物膜脫落的問(wèn)題。目前許多研究者對(duì)一些載體進(jìn)行了研究，如聚氨酯泡沫(PUF) (Mielgo 1.等，Water research, 2002,36, 1896-1901)、鋼絲網(wǎng)(Kapdan IK 等，Enzyme Microb Technol，2002 ;30:195 - 9.)，木塊(Nillsson 1.等，Enzyme and microbial technology, 2006, 38，94-100.)等，但這些載體在使用過(guò)程中會(huì)遇到生物膜脫落的問(wèn)題，即隨著生物膜的加厚，生物膜內(nèi)部獲得的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧氣逐步減少，造成生物膜的脫落。另外，曝氣過(guò)大產(chǎn)生剪切力，影響固定化微生物的生長(zhǎng)和代謝。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型提供了一種適用于絲狀微生物的培養(yǎng)反應(yīng)器，可以促進(jìn)絲狀微生物的生長(zhǎng)和代謝，維持絲狀微生物的連續(xù)生長(zhǎng)和持續(xù)的代謝。
[0008]本實(shí)用新型絲狀微生物培養(yǎng)裝置包括曝氣池1、固定支架2、篩網(wǎng)3、曝氣泵4、曝氣軟管5、進(jìn)料槽6，固定支架2設(shè)置在曝氣池I中，一層以上的篩網(wǎng)3安裝在固定支架2上，曝氣泵4通過(guò)流量計(jì)10與曝氣軟管5連通，曝氣軟管5分別設(shè)置在每層篩網(wǎng)3下方，便于實(shí)施從下向上逐步遞減曝氣量，輕易實(shí)現(xiàn)對(duì)絲狀微生物的生長(zhǎng)控制；進(jìn)料槽6通過(guò)蠕動(dòng)泵9與曝氣池上端的進(jìn)料口 8連通，曝氣池底部設(shè)置有排水口 7并與排水管相連，篩網(wǎng)3上放置有絲狀微生物培養(yǎng)的載體11。
[0009]所述載體是以粘扣帶材料做成的中空管狀載體，載體一端開口或兩端開口，開口端用有支撐度的管狀材料支撐，有支撐度的管狀材料的口用通透性材料封口 ；粘扣帶有兩種形態(tài)，一種為帶小勾表面的粘扣帶，另一種為帶毛絨狀表面的粘扣帶，兩種材料都具有粗燥的表面，利于菌絲的附著生長(zhǎng)，且它們都是微生物難以降解的材料。因此，帶小勾的粘扣帶織物和帶絨圈的粘扣帶織物都可以用于脈管載體的制作；粘扣帶材料由不能被微生物降解的材料制得，不能被微生物降解的材料為塑料、木質(zhì)纖維素、絲、棉、麻或化學(xué)纖維。
[0010]所述有支撐度的管狀材料為有機(jī)玻璃管、不銹鋼管或塑料管；通透性材料為棉花、棉布、膠塞或各種高分子有機(jī)濾膜。
[0011]所述的培養(yǎng)裝置中，在曝氣泵的作用下，空氣通過(guò)導(dǎo)氣管進(jìn)入曝氣軟管，由于每層篩網(wǎng)下固定著曝氣軟管，因此空氣可以與篩網(wǎng)上的固定化的微生物有效地接觸，并可以通過(guò)流量計(jì)調(diào)節(jié)每層的曝氣量對(duì)絲狀微生物的生長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0012]將固定化有絲狀微生物的載體11放置在篩網(wǎng)3上，而篩網(wǎng)被分層安裝在固定支架上后2最終放置于曝氣池I中，整個(gè)培養(yǎng)系統(tǒng)可以從曝氣池中取出，便于更換固定化的絲狀微生物，有利于反應(yīng)器的維修。
[0013]在所述的培養(yǎng)裝置中，每層篩網(wǎng)下固定著曝氣軟管，由于氣體是向上運(yùn)動(dòng)，因此可以采用由下向上逐步遞減曝氣量，節(jié)約運(yùn)行成本，實(shí)施從下向上逐步遞減曝氣量可以保證了對(duì)絲狀微生物的靜止培養(yǎng)和對(duì)絲狀微生物的氧氣供給，又減少了集中曝氣對(duì)絲狀微生物的機(jī)械損傷，促進(jìn)了絲狀微生物的生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成。
[0014]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0015]I)本實(shí)用新型的反應(yīng)器裝置為固定化的絲狀微生物生長(zhǎng)和代謝提供了一個(gè)途徑，可以解決固定化生長(zhǎng)中因?yàn)槿狈ρ鯕猓貧饧羟械葞?lái)的生物膜脫落問(wèn)題；
[0016]2)本實(shí)用新型的反應(yīng)器將絲狀微生物分散于分層的篩網(wǎng)上培養(yǎng)，并提供相應(yīng)的供氣系統(tǒng)，利于對(duì)絲狀微生物的生長(zhǎng)和代謝控制；
[0017]3)在本實(shí)用新型的反應(yīng)器裝置中，支架與反應(yīng)器的反應(yīng)槽可以不固定連接，利于將整個(gè)支架取出進(jìn)行固定化的微生物、篩網(wǎng)以及曝氣軟管的更換，利于對(duì)絲狀微生物的生長(zhǎng)和代謝控制；
[0018]4)本實(shí)用新型方法簡(jiǎn)單、成本低，操作簡(jiǎn)便靈活性高，易于推廣應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖中:1_曝氣池；2_固定支架；3_篩網(wǎng)；4_曝氣泵；5_曝氣軟管；6_進(jìn)料槽；7-排水口 ；8_進(jìn)料口 ；9_蠕動(dòng)泵；10-流量計(jì)；11-載體。

【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 實(shí)施例1:本實(shí)用新型絲狀微生物培養(yǎng)裝置包括曝氣池1、固定支架2、篩網(wǎng)3、曝氣泵4、曝氣軟管5、進(jìn)料槽6，固定支架2設(shè)置在曝氣池I中，5層的篩網(wǎng)3安裝在固定支架2上，曝氣泵4通過(guò)流量計(jì)10與曝氣軟管5連通，曝氣軟管5分別設(shè)置在每層篩網(wǎng)3下方，便于實(shí)施從下向上逐步遞減曝氣量，輕易實(shí)現(xiàn)對(duì)絲狀微生物的生長(zhǎng)控制；進(jìn)料槽6通過(guò)蠕動(dòng)泵9與曝氣池上端的進(jìn)料口 8連通，曝氣池底部設(shè)置有排水口 7，篩網(wǎng)3上放置有絲狀微生物培養(yǎng)的載體11，其中載體為中空管狀粘扣帶載體，載體兩端開口，開口端用有支撐度的塑料管支撐，塑料管口用棉花封口 ；粘扣帶載體由帶小勾的粘扣帶織物和帶絨圈的粘扣帶織物制成。
[0022]采用上述裝置對(duì)黃孢原毛平革菌(A進(jìn)行培養(yǎng):
[0023](I)掛膜培養(yǎng)
[0024]掛膜是在250 mL的三角瓶中完成，在32瓶250 mL的三角瓶中分別加入100mL Bonnarme 培養(yǎng)液(Bonnarme P, Jeffries Tff (1990) Mn(II) regulat1n of ligninperoxidases and Manganese-dependent peroxidases from lignin-degrading white rotfung1.App1.Environ.Microb1l.56: 210 - 217)，并分別投加載體4個(gè)，在 121/C條件下，滅菌30 min ;然后接種黃孢原毛平革菌ip.chrysosporium)孢子,每毫升接種14個(gè)孢子，然后置于37°C，160 rpm的搖床上培養(yǎng)2天；將生長(zhǎng)菌絲的載體取出，接著用去離子水清洗，然后測(cè)其附著生長(zhǎng)的菌絲的生物量，平均生物量(濕重)為6.20 g。
[0025](2)黃孢原毛平革菌(/?.的連續(xù)培養(yǎng)試驗(yàn)
[0026]將125個(gè)具有固定化黃孢原毛平革菌的載體11平均分配到篩網(wǎng)3上，每層25個(gè)載體；將篩網(wǎng)固定在固定支架2上后放入曝氣池I中，通過(guò)蠕動(dòng)泵9將進(jìn)料槽6中的4升Bonnarme培養(yǎng)液通過(guò)進(jìn)料口 8加入曝氣槽I中，采用水力停留時(shí)間約3天,連續(xù)運(yùn)行,進(jìn)樣流速I mL/min ;試驗(yàn)中曝氣泵4將空氣泵入并分流，分流的空氣分別由流量計(jì)10進(jìn)行控制并分別與固定在篩網(wǎng)下的曝氣軟管5相連，每層的曝氣量由池底向上遞減，依次為300 mL/min、250 mL/min>200 mL/min、150 mL/min、100 mL/min。在連續(xù) 3 天的運(yùn)行后，每個(gè)載體上的生物量平均生物量為16.38 g，與接種前的生物量相比，增加近164% ;進(jìn)一步連續(xù)運(yùn)行21天，每個(gè)載體上的生物量平均生物量為15.48 g。
[0027]實(shí)施例2:本實(shí)施例裝置結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，不同在于載體一端開口，開口端用有支撐度的有機(jī)玻璃管支撐，有機(jī)玻璃管口用棉布封口 ；粘扣帶載體由帶小勾的粘扣帶織物制成。
[0028]黃孢原毛平革菌(A chrysosporium)合成猛過(guò)氧化物酶的試驗(yàn)
[0029]按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行固定化培養(yǎng)黃孢原毛平革菌(A chrysosporium)的培養(yǎng)，兩天后，將125個(gè)具有固定化黃孢原毛平革菌的載體11平均分配到5層篩網(wǎng)上，每層25個(gè)載體，將篩網(wǎng)固定在固定支架2上后放入曝氣池I中，有效體積4 L，采用水力停留時(shí)間約3天,連續(xù)運(yùn)行,進(jìn)樣流速I mL/min。采用進(jìn)水的培養(yǎng)基參見(jiàn)(Zhou Cheng, Wen Xiang-hua,Ning ping.Continuous acid blue 45 decolorizat1n by using a novel open fungalreactor system with ozone as the bactericide.B1chemical Engineering Journal,2013，79: 246-252.)。試驗(yàn)中每層的曝氣量由池底向上遞減，依次為300 mL/min、250 mL/min、200 mL/min、150 mL/min、100 mL/min。在連續(xù)15天的運(yùn)行中,猛過(guò)氧化物酶在第2天開始出現(xiàn)酶活，且最高酶活可達(dá)35U/L ;平均的錳過(guò)氧化物酶活為14 U/L。
[0030]實(shí)施例3:本實(shí)施例裝置結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，不同在于載體一端開口，開口端用有支撐度的不銹鋼管支撐，不銹鋼管口用膠塞封口 ；粘扣帶載體由帶絨圈的粘扣帶織物制成。
[0031]通過(guò)采用本實(shí)施例裝置對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行脫色降解:
[0032]按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行固定化培養(yǎng)黃孢原毛平革菌(A chrysosporium)的培養(yǎng)，兩天后，將125個(gè)具有固定化黃孢原毛平革菌的載體11平均分配到5層篩網(wǎng)3上，每層25個(gè)載體，將篩網(wǎng)3固定在固定支架2上后放入曝氣池I中，然后將4升的垃圾滲濾液通過(guò)蠕動(dòng)泵9從進(jìn)料槽6加入曝氣槽I中。試驗(yàn)中每層的曝氣量由池底向上遞減，依次為300 mL/min、250 mL/min、200 ml ,/mi η.150 ml ,/mi η.100 mL/min。米用序批式的運(yùn)行方式運(yùn)行，經(jīng)過(guò)2天的降解，垃圾滲濾液脫色64% ;經(jīng)過(guò)3天的降解，垃圾滲濾液脫色84%。連續(xù)運(yùn)行5次，平均的垃圾滲濾液脫色73.4%。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于絲狀微生物培養(yǎng)的反應(yīng)器，其特征在于:包括曝氣池(I)、固定支架(2)、篩網(wǎng)(3)、曝氣泵(4)、曝氣軟管(5)、進(jìn)料槽(6)，固定支架(2)設(shè)置在曝氣池(I)中，一層以上的篩網(wǎng)(3)安裝在固定支架(2)上，曝氣泵(4)通過(guò)流量計(jì)(10)與曝氣軟管(5)連通，曝氣軟管(5)分別設(shè)置在每層篩網(wǎng)(3)下方；進(jìn)料槽(6)通過(guò)蠕動(dòng)泵(9)與曝氣池上端的進(jìn)料口( 8 )連通，曝氣池底部設(shè)置有排水口( 7 )，篩網(wǎng)(3 )上放置有絲狀微生物培養(yǎng)的載體(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于絲狀微生物培養(yǎng)的反應(yīng)器，其特征在于:載體為中空管狀粘扣帶載體，載體一端開口或兩端開口，開口端用有支撐度的管狀材料支撐，有支撐度的管狀材料的口用通透性材料封口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于絲狀微生物培養(yǎng)的反應(yīng)器，其特征在于:有支撐度的管狀材料為有機(jī)玻璃管、不銹鋼管或塑料管。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于絲狀微生物培養(yǎng)的反應(yīng)器，其特征在于:通透性材料為棉花、棉布、膠塞或高分子有機(jī)濾膜。
【文檔編號(hào)】C12M1/12GK203855569SQ201420248454
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】周成, 于曉龍, 董明, 陳宇琳, 孫暠, 鄧志華 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)