CN101402913A - 一种批式发酵法生产丙酸联产维生素b12的装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种批式发酵法生产丙酸联产维生素B12的装置，包括丙酸固定化生产单元和维生素B12生产单元，两个生产单元通过恒流泵相连接；丙酸固定化生产单元中，植物纤维固定化柱、中空纤维膜组件、pH自动控制装置和补料装置都置于厌氧反应器外，分别通过恒流泵与厌氧反应器相连接；维生素B12生产单元中，pH自动控制装置通过恒流泵与微耗氧反应器相连接。本发明还公开了利用上述装置单批次或多批次发酵生产丙酸联产维生素B12的工艺。本发明工艺具有丙酸与维生素B12生产强度高、产物浓度高、生产成本低等优点，有利于实现工业化，是一种有效的生产方法。
Description
技术领域
本发明属于发酵工程和过程工程技术领域，涉及一种发酵法生产丙酸联产维生素B12(VB12)的装置与工艺。
背景技术
丙酸是一种重要精细化工产品和基本化工原料，广泛应用于食品、饲料、橡胶、塑料、油漆、涂料、香料、医药、农药、印刷等领域。目前丙酸的工业化生产方法采用的是化学合成法。生物发酵法生产丙酸由于对环境温和、原料来源丰富，受到了越来越多的关注。但是，丙酸生产效率较低及过程经济性较差导致生物法制备丙酸受到了诸多限制。如何提高丙酸生产效率与生产过程的整体经济性是当前研究的重点。
值得注意的是，丙酸生产菌株主要为丙酸杆菌，该类菌株在生产丙酸的同时可以在胞内富集高附加值副产物VB12。但是因为两者生产条件差异较大(前者完全厌氧发酵，后者微需氧发酵)，以往的研究人员一般都将两者分别生产，舍去其一，造成了极大的浪费。Quesada-Chanto A等构建了一种游离细胞连续发酵的丙酸联产VB12的装置，但丙酸与VB12浓度均不是很高(17.7g/L丙酸及49mg/L VB12)[Quesada-Chanto A，Afschar AS，Wagner F.Microbial production of propionic acid and vitamin B12 using molasses or sugar，Appl Microbiol Biotechnol，1994，41：378-383]。在以往的研究中，我们对于游离细胞生产丙酸联产VB12也进行了初步研究，丙酸及VB12产量分别为28.8g/L和3 1.0mg/L[徐虹，洪厚胜，李莎，熊强，杨丽，欧阳平凯.利用费氏丙酸杆菌NX-4制备丙酸及联产VB12的方法.中国专利申请号：200710020579.8，已于2007年10月3日公开]。显然这些研究结果与实际应用还有较大差距。
如能同时实现丙酸与VB12的高效制备，将显著提高这一生物炼制过程的整体经济性，必将对丙酸及VB12制备业产生深远影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种批式发酵法生产丙酸联产VB12的高效制备装置。
本发明还要解决的一个技术问题是提供利用上述装置批式发酵法生产丙酸联产VB12的工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种批式发酵法生产丙酸联产VB12的装置，包括丙酸固定化生产单元和VB12生产单元，两个生产单元通过恒流泵相连接；
丙酸固定化生产单元包括厌氧反应器、植物纤维固定化柱、中空纤维膜组件、pH自动控制装置和补料装置；植物纤维固定化柱、中空纤维膜组件、pH自动控制装置和补料装置都置于厌氧反应器外，分别通过恒流泵与厌氧反应器相连接；
VB12生产单元包括微耗氧反应器和pH自动控制装置；pH自动控制装置通过恒流泵与微耗氧反应器相连接。
丙酸固定化生产单元中，所述的pH自动控制装置，由pH探头、pH检测器、恒流泵、碱液瓶、空气过滤器及相互连接管路所构成，pH探头接于厌氧反应器上与厌氧反应器内的发酵液相接触，当反应器内pH低于所控pH时，碱液瓶通过恒流泵向反应器中补入碱液，空气过滤器置于碱液瓶密封口处；VB12生产单元中，所述的pH自动控制装置，由pH探头、pH检测器、恒流泵、碱液瓶、空气过滤器及相互连接管路所构成，pH探头接于微耗氧反应器上与微耗氧反应器内的发酵液相接触，当反应器内pH低于所控pH时，碱液瓶通过恒流泵向反应器中补入碱液，空气过滤器置于碱液瓶密封口处。上述碱液瓶中的碱液可以是3～8mol/L的氢氧化钠或3～8mol/L碳酸氢钠水溶液。
丙酸固定化生产单元中，所述的补料装置，由恒流泵、补料瓶、空气过滤器及相互连接的管路所构成，补料瓶通过恒流泵将培养基补入厌氧反应器中，空气过滤器置于补料瓶密封口处，该补料瓶中可以是碳源(葡萄糖、糖蜜等)及其他营养物质(氮源、无机盐等)。
其中，所述的植物纤维固定化柱中的填充材料为经过粉碎后的甘蔗渣。
其中，所述的厌氧反应器和微耗氧反应器上设有惰性气体入口和尾气出口。
一种利用上述装置批式发酵法生产丙酸联产VB12的工艺，将丙酸杆菌5～20％(v/v)的接种量接种于预装有种子培养基的厌氧反应器后，开启恒流泵(5-5)，培养12-60h，实现丙酸杆菌在装有甘蔗渣的植物纤维固定化柱中的固定(吸附)；将厌氧反应器中的种子液替换为发酵培养基，进行丙酸发酵；当丙酸达到40～135g/L时，关闭恒流泵(5-5)，开启恒流泵(5-6)，利用中空纤维膜组件实现丙酸发酵液中菌体与含丙酸透过液的分离；关闭恒流泵(5-6)，将浓缩后的菌体通过恒流泵(5-4)泵入微耗氧反应器，在微耗氧条件下实现丙酸杆菌胞内VB12的积累(VB12浓度达50-200mg/L)，实现丙酸联产VB12的固定化单批次发酵生产。
在上述单批次发酵的基础上，循环操作，即可实现丙酸联产VB12的固定化多批次发酵生产。即丙酸和VB12发酵结束，厌氧反应器和微耗氧反应器中物料被移出后，将新鲜发酵培养基补入厌氧反应器及微耗氧反应器中，利用已固定于植物纤维膜固定化柱中的丙酸杆菌(不需要添加新鲜菌种)在厌氧反应器和固定化柱中发酵生产丙酸，利用丙酸发酵结束后浓缩的丙酸杆菌在微耗氧反应器中实现胞内VB12的积累，如此循环操作，即可实现丙酸联产VB12的固定化多批次发酵生产。
其中，所述的丙酸杆菌为费氏丙酸杆菌NX-4(菌种保藏号：CCTCC No.M 207015，专利申请号：200710020579.8，已于2007年10月3日公开)。
其中，所述的丙酸杆菌在固定化柱中的固定化反应温度为30～35℃，反应pH为6.0～6.5。
其中，所述的丙酸发酵反应温度为30～35℃，反应pH为6.0～6.5
其中，所述的VB12的发酵反应温度为30～35℃，反应pH为6.0～6.5。
其中，丙酸杆菌在固定化或发酵生产丙酸过程中，厌氧反应器通入惰性气体，如氮气。
其中，丙酸杆菌在发酵生产VB12过程中，微耗氧反应器(10-2)通入惰性气体和氧气的混合气体，保持微耗氧反应器(10-2)中氧气的含量在5～10％(v/v)。
其中，丙酸杆菌在固定化或发酵生产丙酸过程中，或丙酸杆菌在发酵生产VB12过程中，以糖蜜或葡萄糖为碳源。
与游离细胞连续发酵生产丙酸联产VB12的装置及工艺相比，本发明所述的批式发酵法生产丙酸联产VB12的装置及工艺具有如下优点：
1、生产效率高：将植物纤维床反应器应用于丙酸联产VB12，利用该固定化方法生产丙酸，最高丙酸产量可达135.4g/L(远高于游离细胞连续发酵的17.7g/L)，VB12产量最高可达195.2mg/L(远高于游离细胞连续发酵的49mg/L)，这对于丙酸与VB12的提取是非常有利的。
2、生产成本较低：与连续发酵相比，批式发酵法单位体积培养基中的丙酸及VB12的浓度较高，避免了连续发酵所造成的培养基使用效率低的问题，且本工艺将制糖工业中的两大副产物甘蔗渣与糖蜜结合利用生产丙酸，变废为宝，节约了生产成本。
3、细胞的高效吸附与不断更新：甘蔗渣经粉碎后比表面积增大，细胞能够大量吸附在纤维表面与纤维间隙中，当细胞处于衰退期或菌体活力较差，难以附着于纤维表面，细胞将表现为自动脱落，空出的吸附位点可供高活力新鲜细胞重新吸附于甘蔗渣上，不会因为发酵批次过多而造成批次之间菌株活力的衰退，从而保证了批次发酵丙酸联产VB12生产效率的稳定性。
4、装置稳定性高：利用本装置生产丙酸联产VB12，具有装置稳定性高的优点。中空纤维膜分离含丙酸的发酵液的原理是利用膜上小孔将细胞截留，该方法对于菌体具有一定的伤害性。采用游离细胞连续发酵生产丙酸，需要对菌体不断的进行截留，受到伤害的菌体有很大部分将仍然滞留于反应器内，这对于丙酸联产VB12是非常不利的。利用植物纤维床反应器生产丙酸联产VB12，菌株只需进行一次中空纤维膜分离并直接被用于VB12的生产，而不会滞留于反应器内，保证了本装置生产的稳定性，利用该装置生产丙酸联产VB12 2000h以上，菌体仍然能够保持极高的生产活力，为以后的工业化生产提供了极强的可行性。
附图说明
图1是批式发酵法生产丙酸联产VB12的装置结构示意图。
其中，1-1(1-2、1-3、1-4、1-5).空气过滤器，2-1(2-2).碱液瓶，3.补料瓶，4-1.惰性气体，4-2.惰性气体(含少量氧气)，5-1(5-2、5-3、5-4、5-5、5-6).恒流泵，6-1(6-2).pH检测器，7-1(7-2).pH探头，8-1(8-2).温度探头，9-1(9-2).搅拌装置，10-1.厌氧反应器，10-2.微耗氧反应器，11.植物纤维固定化柱，12.甘蔗渣，13.中空纤维膜，14.丙酸透过液，15.VB12，16-1(16-2).尾气出口。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
由图1所示，本发明的批式发酵法生产丙酸联产VB12的装置，包括丙酸固定化生产单元和VB12生产单元，两个生产单元通过恒流泵5-4相连接。
丙酸固定化生产单元包括厌氧反应器10-1、植物纤维固定化柱11、中空纤维膜组件13、pH自动控制装置和补料装置；植物纤维固定化柱11(填充材料为经过粉碎后的甘蔗渣)、中空纤维膜组件13(膜孔径0.1μm或0.2μm)、pH自动控制装置与补料装置都置于厌氧反应器10-1外，分别通过恒流泵5-5、5-6、5-1、5-2与厌氧反应器10-1相连接。所述的pH自动控制装置，由pH探头7-1、pH检测器6-1、恒流泵5-1、碱液瓶2-1、空气过滤器1-1及相互连接管路所构成，pH探头7-1接于厌氧反应器10-1上与厌氧反应器10-1中的发酵液相接触，当反应器内pH低于所控pH时，碱液瓶2-2通过恒流泵5-1向反应器中补入碱液，空气过滤器1-1置于碱液瓶2-1密封口处。所述的补料装置，由恒流泵5-2、补料瓶3、空气过滤器1-2及相互连接的管路所构成，补料瓶3通过恒流泵5-2将培养基补入厌氧反应器10-1中，空气过滤器1-2置于补料瓶3密封口处。所述的厌氧反应器10-1上设有惰性气体入口4-1和尾气出口16-1。
VB12生产单元包括微耗氧反应器10-2和pH自动控制装置；pH自动控制装置通过恒流泵5-3与微耗氧反应器10-2相连接。所述的pH自动控制装置，由pH探头7-2、pH检测器6-2、恒流泵5-3、碱液瓶2-2、空气过滤器1-4及相互连接管路所构成，pH探头7-2接于微耗氧反应器10-2上与微耗氧反应器10-2中的发酵液相接触，当反应器内pH低于所控pH时，碱液瓶2-2通过恒流泵5-3向反应器中补入碱液，空气过滤器1-4置于碱液瓶2-2密封口处。所述的微耗氧反应器10-2上设有惰性气体入口4-2和尾气出口16-2。
具体生产工艺为：将费氏丙酸杆菌NX-4以5-20％(v/v)的接种量接种于预装有种子培养基的厌氧反应器10-1中，开启恒流泵5-5实现菌种在植物纤维固定化柱11中的吸附(固定)，温度30-35℃，转速0-400r/min，N2通入量0.05-0.3L/min，培养12-60h后，将厌氧反应器10-1中的种子液替换为发酵培养基，进行丙酸发酵，当丙酸达到一定浓度时(40-135g/L)，开启恒流泵5-6，利用中空纤维膜组件13实现菌体与含有丙酸的透过液14的分离，将浓缩后的菌体通过恒流泵5-4泵入微耗氧反应器10-2，在微耗氧条件下实现VB12在丙酸杆菌胞内的积累与制备(VB12浓度达50-200mg/L)，实现丙酸联产VB12的固定化单批次发酵生产。当丙酸和VB12发酵结束，厌氧反应器10-1和微耗氧反应器10-2中物料被移出后，将新鲜发酵培养基补入厌氧反应器10-1及微耗氧反应器10-2中，利用已固定于植物纤维膜固定化柱11中的丙酸杆菌在厌氧反应器10-1和固定化柱11中发酵生产丙酸，利用丙酸发酵结束后浓缩的丙酸杆菌在微耗氧反应器10-2中实现胞内VB12的积累，如此循环操作，即可实现丙酸联产VB12的固定化多批次发酵生产。
实施例1：以葡萄糖为碳源单批次批式发酵生产丙酸联产VB12。
以葡萄糖为碳源，利用本实验室已申请专利的费氏丙酸杆菌NX-4(Propionibacterium freudeenreichii NX-4，专利申请号：200710020579.8，菌种保藏号：CCTCC No.M 207015)单批次批式发酵生产丙酸联产VB12。种子培养基(应用于厌氧反应器10-1)：蛋白胨5g/L，酵母膏5g/L，NaCl 5g/L，pH6.9。发酵培养基1(应用于反应器10-1)：蛋白胨5g/L，酵母膏10g/L，NaCl 3g/L，(NH4)2SO4 5g/L，KH2PO4 5g/L，pH6.9。发酵培养基2(应用于微耗氧反应器10-2)：蛋白胨10g/L，酵母膏5g/L，甘氨酸0.031g/L，DMI 0.10g/L，CoCl2 0.12g/L，KH2PO4 0.3g/L，MnSO4 0.3g/L，MgSO40.3g/L，初始pH 7.0。
将甘蔗渣12固定于固定化柱11中，按10％(v/v)的接种量(0.4L)将费氏丙酸杆菌NX-4种子液接入预装有一定体积(3.6 L)的种子培养基的厌氧反应器10-1中(培养基中葡萄糖浓度20/L)，温度35℃，通入0.1L/min N2，利用搅拌装置9-1进行搅拌(转速100r/min)，利用恒流泵5-5促进厌氧反应器10-1与固定化柱11内液体的不断交换，同时利用恒流泵5-1补入6mol/L氢氧化钠溶液控制厌氧反应器10-1中pH 6.0，培养36h实现细胞在甘蔗渣上的固定化。将厌氧反应器10-1中的种子液更换为发酵培养基1(培养基中葡萄糖浓度40g/L)，初始pH为6.9，利用恒流泵5-1补入6mol/L氢氧化钠溶液控制厌氧反应器10-1中pH 6.0，温度35℃，通入0.1L/min N2，同时利用搅拌装置9-1进行搅拌(转速100r/min)。当葡萄糖浓度低于10g/L时通过恒流泵5-2将补料瓶3中的葡萄糖(浓度500g/L)补入厌氧反应器10-1中，控制厌氧反应器10-1葡萄糖浓度为10g/L左右，补糖发酵230h(葡萄糖总浓度：280g/L)，丙酸浓度达135.4g/L。
停止恒流泵5-5，开启恒流泵5-6，利用中空纤维膜组件13(膜孔径0.1μm)截留厌氧反应器10-1中的菌体，同时将含有高浓度丙酸的膜透过液14从厌氧反应器10-1中分离出去。开启恒流泵5-4，将厌氧反应器10-1中浓缩后的菌体泵入预装有发酵培养基2(发酵液体积3.5L)的微耗氧反应器10-2中(葡萄糖浓度80g/L)，控制温度32℃，保持微耗氧反应10-2中氧气体积占总体积的5％(v/v)，利用搅拌装置9-2进行搅拌(转速100r/min)，同时利用恒流泵5-3补入6mol/L氢氧化钠溶液控制微耗氧反应器10-2中pH 6.0，发酵100h，VB12浓度达到163.5mg/L。
实施例2：以葡萄糖为碳源多批次批式发酵生产丙酸联产VB12。
实验菌种、种子培养基、发酵培养基1和发酵培养基2与实施例1相同。以葡萄糖为碳源多批次批式发酵生产丙酸联产VB12。
丙酸生产阶段控制葡萄糖总浓度150g/L，单批次发酵100h后中空纤维膜组件13(膜孔径0.1μm)进行菌液分离，在菌体泵入反应器10-2进行VB12生产时，厌氧反应器10-1中重新补入新鲜发酵培养基1(4.0L)，并利用固定化柱11中的已有的固定化细胞继续发酵生产丙酸(无需要添加新鲜菌种，葡萄糖总浓度150g/L，单批次发酵100h)。与此同时，微耗氧反应器10-2进行VB12生产，发酵100h后将微耗氧反应器10-2中的菌体泵出，补入新鲜发酵培养基2(发酵液体积3.5L)，此时厌氧反应器10-1已经发酵结束，利用厌氧反应器10-1中的第二批浓缩菌体进行VB12生产。如此循环，发酵生产2000h(20批次)单位体积生产丙酸累计达1492.4g，VB12累计达2824.6mg。单批次丙酸浓度平均达74.6g/L，VB12浓度平均达到195.2mg/L。
实施例3：以糖蜜为碳源单批次批式发酵生产丙酸联产VB12。
实验菌种、种子培养基、发酵培养基1和发酵培养基2与实施例1相同。以糖蜜为碳源单批次批式发酵生产丙酸联产VB12。
将甘蔗渣12固定于固定化柱11中，按8％(v/v)的接种量(0.32L)将费氏丙酸杆菌NX-4种子液接入预装有一定体积(3.68L)的种子培养基的厌氧反应器10-1中(糖蜜中总糖浓度20g/L)，温度32℃，通入0.05L/min N2，利用搅拌装置9-1进行搅拌(转速150r/min)，利用恒流泵5-5促进厌氧反应器10-1与固定化柱11内液体的不断交换，同时利用恒流泵5-1补入8mol/L氢氧化钠溶液控制厌氧反应器10-1中pH 6.0，培养48h实现细胞在纤维上的固定化。将厌氧反应器10-1中的种子液更换为发酵培养基(初始糖蜜总糖浓度40g/L)，初始pH为6.9，利用恒流泵5-1补入8mol/L氢氧化钠溶液控制厌氧反应器10-1中pH 6.0，温度32℃，通入0.05L/min N2，同时利用搅拌装置9-1进行搅拌(转速150r/min)。当糖蜜总糖浓度低于10g/L时通过恒流泵5-2将补料瓶3中的糖蜜(糖蜜总糖浓度500g/L)补入厌氧反应器10-1中，控制糖蜜浓度10g/L左右，补糖发酵230h(糖蜜中总糖浓度200g/L)，丙酸浓度达87.63g/L。
关闭恒流泵5-5，开启恒流泵5-6，利用中空纤维膜组件13(膜孔径0.2μm)截留厌氧反应器10-1中的菌体，同时将含有高浓度丙酸的膜透过液14从厌氧反应器10-1中分离出去。开启恒流泵5-4，将厌氧反应器10-1中浓缩后的菌体泵入预装有发酵培养基2(发酵液体积3.5L)的微耗氧反应器10-2中(培养基中糖蜜总糖浓度80g/L)，控制温度32℃，保持微耗氧反应10-2中氧气体积占总体积的10％(v/v)，利用搅拌装置9-2进行搅拌(转速100r/min)，同时利用恒流泵5-3补入8mol/L氢氧化钠溶液控制微耗氧反应器10-2中pH 6.0，发酵120h，VB12浓度达到146.3mg/L。
实施例4：以糖蜜为碳源多批次批式发酵生产丙酸联产VB12。
实验菌种、种子培养基、发酵培养基1和发酵培养基2与实施例3相同。以糖蜜为碳源多批次批式发酵生产丙酸联产VB12。
丙酸生产阶段控制糖蜜总糖浓度100g/L，单批次发酵100h后利用中空纤维膜组件13(膜孔径0.2μm)进行菌液分离，在菌体泵入反应器10-2进行VB12生产时，厌氧反应器10-1中重新补入新鲜发酵培养基1(4.0L)并利用固定化柱11中已有的固定化细胞继续发酵生产丙酸(糖蜜总糖浓度100g/L，单批次发酵100h)。与此同时，微耗氧反应器(10-2)进行VB12生产，发酵100h后将微耗氧反应器(10-2)中的菌体泵出，补入新鲜发酵培养基2(发酵液体积3.5L)，此时厌氧反应器(10-1)中丙酸发酵结束，利用厌氧反应器(10-1)中的第二批浓缩菌体进行VB12生产。如此循环，发酵生产2100h(20批)单位体积(L)生产丙酸累计达1506.4g，VB12累计达3264.2mg。单批次丙酸浓度平均达75.3g/L，VB12浓度平均达163.2mg/L。
Claims (11)
1、一种批式发酵法生产丙酸联产维生素B12的装置，其特征在于该装置包括丙酸固定化生产单元和维生素B12生产单元，两个生产单元通过恒流泵(5-4)相连接；
丙酸固定化生产单元包括厌氧反应器(10-1)、植物纤维固定化柱(11)、中空纤维膜组件(13)、pH自动控制装置和补料装置；植物纤维固定化柱(11)、中空纤维膜组件(13)、pH自动控制装置置于厌氧反应器(10-1)外，分别通过恒流泵(5-5)、(5-6)、(5-1)、(5-2)与厌氧反应器(10-1)相连接；
维生素B12生产单元包括微耗氧反应器(10-2)和pH自动控制装置；pH自动控制装置通过恒流泵(5-3)与微耗氧反应器(10-2)相连接。
2、根据权利要求1所述的批式发酵法生产丙酸联产维生素B12的装置，其特征在于丙酸固定化生产单元中，所述的pH自动控制装置，由pH探头(7-1)、pH检测器(6-1)、恒流泵(5-1)、碱液瓶(2-1)、空气过滤器(1-1)及相互连接管路所构成，pH探头(7-1)接于厌氧反应器(10-1)上与厌氧反应器(10-1)中的发酵液相接触，当反应器内pH低于所控pH时，碱液瓶(2-2)通过恒流泵(5-1)向反应器中补入碱液，空气过滤器(1-1)置于碱液瓶(2-1)密封口处；维生素B12生产单元中，所述的pH自动控制装置，由pH探头(7-2)、pH检测器(6-2)、恒流泵(5-3)、碱液瓶(2-2)、空气过滤器(1-4)及相互连接管路所构成，pH探头(7-2)接于微耗氧反应器(10-2)上与微耗氧反应器(10-2)中的发酵液相接触，当反应器内pH低于所控pH时，碱液瓶(2-2)通过恒流泵(5-3)向反应器中补入碱液，空气过滤器(1-4)置于碱液瓶(2-2)密封口处。
3、根据权利要求1所述的批式发酵法生产丙酸联产维生素B12的装置，其特征在于丙酸固定化生产单元中，所述的补料装置，由恒流泵(5-2)、补料瓶(3)、空气过滤器(1-2)及相互连接的管路所构成，补料瓶(3)通过恒流泵(5-2)将培养基补入厌氧反应器(10-1)中，空气过滤器(1-2)置于补料瓶(3)密封口处。
4、根据权利要求1所述的批式发酵法生产丙酸联产维生素B12的装置，其特征在于所述的植物纤维固定化柱(11)中的填充材料为经过粉碎后的甘蔗渣。
5、根据权利要求1所述的批式发酵法生产丙酸联产维生素B12的装置，其特征在于所述的厌氧反应器(10-1)上设有惰性气体入口(4-1)和尾气出口(16-1)；微耗氧反应器(10-2)上设有惰性气体入口(4-2)和尾气出口(16-2)。
6、一种利用权利要求1的装置批式发酵法生产丙酸联产维生素B12的工艺，其特征在于将丙酸杆菌接入厌氧反应器(10-1)后，开启恒流泵(5-5)，培养12～60h，实现丙酸杆菌在装有甘蔗渣(12)的植物纤维固定化柱(11)中的固定；将厌氧反应器(10-1)中的种子培养基替换为发酵培养基，进行丙酸发酵；当丙酸达到40～135g/L时，关闭恒流泵(5-5)，开启恒流泵(5-6)，利用中空纤维膜组件(13)实现丙酸发酵液中菌体与含丙酸透过液(14)的分离；关闭恒流泵(5-6)，将浓缩后的菌体通过恒流泵(5-4)泵入微耗氧反应器(10-2)，在微耗氧条件下实现丙酸杆菌胞内维生素B12的积累；发酵完成后，即可将微耗氧反应器(10-2)中含有维生素B12的菌体泵出用于制备维生素B12，实现丙酸联产维生素B12的固定化单批次发酵生产。
7、根据权利要求6所述的批式发酵法生产丙酸联产维生素B12的工艺，其特征在于丙酸和维生素B12发酵结束，厌氧反应器(10-1)和微耗氧反应器(10-2)中物料被移出后，将新鲜发酵培养基补入厌氧反应器(10-1)及微耗氧反应器(10-2)中，利用已固定于植物纤维膜固定化柱(11)中的丙酸杆菌在厌氧反应器(10-1)和固定化柱(11)中发酵生产丙酸，利用丙酸发酵结束后浓缩的丙酸杆菌在微耗氧反应器(10-2)中实现胞内维生素B12的积累，如此循环操作，即可实现丙酸联产维生素B12的固定化多批次发酵生产。
8、根据权利要求6所述的批式发酵法生产丙酸联产维生素B12的工艺，其特征在于所述的丙酸杆菌为费氏丙酸杆菌NX-4，菌种保藏号为CCTCC No.M 207015。
9、根据权利要求6所述的批式发酵法生产丙酸联产维生素B12的工艺，其特征在于所述的丙酸杆菌在固定化柱(11)中的固定化反应温度为30～35℃，反应pH为6.0～6.5；所述的丙酸发酵反应温度为30～35℃，反应pH为6.0～6.5；所述的维生素B12的发酵反应温度为30～35℃，反应pH为6.0～6.5。
10、根据权利要求6所述的批式发酵法生产丙酸联产维生素B12的工艺，其特征在于丙酸杆菌在固定化和发酵生产丙酸过程中，厌氧反应器(10-1)通入惰性气体；丙酸杆菌在发酵生产维生素B12过程中，微耗氧反应器(10-2)通入惰性气体和氧气的混合气体，保持微耗氧反应器(10-2)中氧气的含量在5～10％(v/v)。
11、根据权利要求6所述的批式发酵法生产丙酸联产维生素B12的工艺，其特征在于丙酸杆菌在固定化或发酵生产丙酸过程中，或丙酸杆菌在发酵生产维生素B12过程中，以糖蜜或葡萄糖为碳源。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Assignee: HEBEI HUARONG PHARMACEUTICAL Co.,Ltd. Assignor: Nanjing University of Technology Contract record no.: 2012130000109 Denomination of invention: Device and process for producing propionic acid and co producing vitamin B[sub]12[/sub] by batch fermentation Granted publication date: 20111221 License type: Exclusive License Open date: 20090408 Record date: 20120625 |
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Granted publication date: 20111221 Termination date: 20211120 |
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