CN102399690B - 高细胞密度发酵过程中溶氧控制系统 - Google Patents

高细胞密度发酵过程中溶氧控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102399690B
CN102399690B CN 201110278239 CN201110278239A CN102399690B CN 102399690 B CN102399690 B CN 102399690B CN 201110278239 CN201110278239 CN 201110278239 CN 201110278239 A CN201110278239 A CN 201110278239A CN 102399690 B CN102399690 B CN 102399690B
Authority
CN
China
Prior art keywords
control valve
fermentation
sparger
sterile air
cell density
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 201110278239
Other languages
English (en)
Other versions
CN102399690A (zh
Inventor
吴友标
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HUAIBEI SANHENUO BIO-ENGINEERING Co Ltd
Original Assignee
HUAIBEI SANHENUO BIO-ENGINEERING Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HUAIBEI SANHENUO BIO-ENGINEERING Co Ltd filed Critical HUAIBEI SANHENUO BIO-ENGINEERING Co Ltd
Priority to CN 201110278239 priority Critical patent/CN102399690B/zh
Publication of CN102399690A publication Critical patent/CN102399690A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102399690B publication Critical patent/CN102399690B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
    • C12M41/32—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of substances in solution
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/06—Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/40—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of pressure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高细胞密度发酵过程中溶氧控制系统，能很好地解决了在高细胞密度发酵过程中大幅度调控溶氧的难题。其在发酵罐的进口、出口之间设置无菌空气分布器，在发酵罐、无菌空气分布器之间设置了发酵液循环泵、发酵液旁路控制阀、分布器内发酵液压力调节控制阀等。本发明能大幅提高溶氧浓度，实现溶氧宽范围的调节，减少发酵液对空气分布器膜污染，同时节省能耗，降低设备的整体要求，减少投资，具有很好的应用前景。

Description

高细胞密度发酵过程中溶氧控制系统
技术领域：
本发明涉及一种发酵工艺，更确切地说涉及一种发酵过程中溶解氧的控制系统。
背景技术：
在发酵过程中，提高微生物细胞密度，可大幅提高单位体积容器的生产效率，降低生物量的分离成本，还可缩短生产周期、减少设备投入，从而降低生产成本，提高生产效率，因此，从事高细胞密度发酵，是当今发酵领域发展最为迅速的新兴技术之一。对于绝大部分微生物的代谢活动，都需吸进氧气，排出二氧化碳，微生物进行呼吸时，只能利用溶解于培养液中的氧分子，氧分子通过细胞膜进入细胞才能被微生物利用，因此，溶解氧浓度是微生物发酵尤其是高细胞密度发酵过程中影响菌体生长和代谢的重要因素之一。微生物在不同的生长阶段，对溶解氧的需求不同，适宜的溶解氧的浓度控制对发酵过程起着重要作用；尤其是在发酵后期，由于菌体密度急剧增加，耗氧量极大，满足溶氧的要求往往成为能否发酵成功的限制因素。对于高细胞密度发酵，要使发酵过程中保持适宜的溶解氧浓度，发酵设备必须有很宽范围的调节溶解氧的控制能力。
传统的溶氧调节，常采用调节通气量、搅拌速度、提高发酵罐内压等措施，对于常规发酵，需氧量较小的情况下，还可以满足要求，但对高密度发酵，需氧量最大值很大时，通过上述方式解决起来就很困难：1、通气量大、转速高导致能耗大；2、通气量大、空气流速高，氧气利用率低，罐内宜形成泡沫，影响设备利用；3、搅拌速度过高对细胞易造成伤害，胞内物质释放影响代谢产物的稳定；4、设备整体设计要求高、造成设备投资大；5、超过一定细胞密度，往往还无法实现。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的不足提供一种高细胞密度发酵过程中溶氧控制系统，能大幅提高溶氧浓度。
本发明的特征在于在发酵罐的进口、出口之间设置无菌空气分布器，在发酵罐出口与无菌空气分布器之间设置发酵液循环泵、无菌空气分布器空气进口控制阀，在发酵罐进口与无菌空气分布器之间设置分布器内发酵液压力调节控制阀，无菌空气分布器进口设置无菌空气分布器进气口压力表、发酵液主路控制阀；发酵液循环泵与分布器内发酵液压力调节控制阀之间设置发酵液旁路控制阀、发酵液循环泵出口压力表。
由上述技术方案可知，本发明对现有发酵设备提出改进设计，将发酵液导出罐外，在发酵液导出支路上利用溶氧控制系统对发酵液溶氧浓度进行调节、对分布器膜进行清洗，能大幅提高溶氧浓度，实现溶氧宽范围的调节，同时节省能耗，降低设备的整体要求，减少投资，具有很好的应用前景，具有重大的现实意义。
附图说明：
附图是本发明的结构示意图。
图中，1.发酵罐，2.无菌空气分布器，3.发酵液循环泵，4.发酵液旁路控制阀，5.发酵液循环泵出口压力表，6.无菌空气分布器空气进口控制阀，7.分布器内发酵液压力调节控制阀，8.无菌空气分布器进气口压力表，9.发酵液主路控制阀。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如附图所示，在发酵罐1的进口、出口之间设置无菌空气分布器2，在发酵罐1出口与无菌空气分布器2之间设置发酵液循环泵3、无菌空气分布器空气进口控制阀6，在发酵罐1进口与无菌空气分布器2之间设置分布器内发酵液压力调节控制阀7，无菌空气分布器2进口设置无菌空气分布器进气口压力表8、发酵液主路控制阀9；发酵液循环泵3与分布器内发酵液压力调节控制阀7之间设置发酵液旁路控制阀4、发酵液循环泵出口压力表5。
本发明的无菌空气分布器2利用大孔径管式超滤膜组件改制成，无菌空气分压高、雾化细，溶解氧浓度可随分压、流速调节，溶解氧最大浓度值较常规发酵罐内通空气、搅拌大幅提高；采用大孔径管式超滤膜改造，发酵液不会堵塞组件发酵液流通管道；只要调整好发酵液循环泵出口压力表、无菌空气分布器进气口压力表的压力值，保证后者大于前者，阻止了发酵液穿过超滤膜，不会形成膜孔堵塞和污染。
在无菌空气分布器2旁开设发酵液流通旁路，当停用无菌空气分布器2时，只要打开发酵液旁路控制阀4，然后关闭发酵液主路控制阀9，让无菌空气将无菌空气分布器2的发酵液清理干净，再关闭分布器内发酵液压力调节控制，7，然后关闭无菌空气阀门即刻完成清理分布器、停止使用分布器的过程。

Claims (1)

1.一种高细胞密度发酵过程中溶氧控制装置，其特征在于在发酵罐(1)的进口、出口之间设置无菌空气分布器(2)，在发酵罐(1)出口与无菌空气分布器(2)之间设置发酵液循环泵(3)、无菌空气分布器空气进口控制阀(6)，在发酵罐(1)进口与无菌空气分布器(2)之间设置分布器内发酵液压力调节控制阀(7)，无菌空气分布器(2)进口设置无菌空气分布器进气口压力表(8)、发酵液主路控制阀(9)；发酵液循环泵(3)与分布器内发酵液压力调节控制阀(7)之间设置发酵液旁路控制阀(4)、发酵液循环泵出口压力表(5)。
CN 201110278239 2011-09-18 2011-09-18 高细胞密度发酵过程中溶氧控制系统 Expired - Fee Related CN102399690B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110278239 CN102399690B (zh) 2011-09-18 2011-09-18 高细胞密度发酵过程中溶氧控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110278239 CN102399690B (zh) 2011-09-18 2011-09-18 高细胞密度发酵过程中溶氧控制系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102399690A CN102399690A (zh) 2012-04-04
CN102399690B true CN102399690B (zh) 2013-01-09

Family

ID=45882346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110278239 Expired - Fee Related CN102399690B (zh) 2011-09-18 2011-09-18 高细胞密度发酵过程中溶氧控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102399690B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0052890A2 (en) * 1980-11-26 1982-06-02 Hitachi, Ltd. Process and apparatus for controlling cultivation of microorganisms
CN1922303A (zh) * 2004-02-17 2007-02-28 液体空气乔治洛德方法利用和研究的具有监督和管理委员会的有限公司 氧辅助的发酵方法
CN202201904U (zh) * 2011-09-18 2012-04-25 淮北市三和诺生物工程有限责任公司 高细胞密度发酵过程中溶氧控制系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60137806A (ja) * 1983-12-23 1985-07-22 Toyobo Co Ltd 酸素濃度の制御方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0052890A2 (en) * 1980-11-26 1982-06-02 Hitachi, Ltd. Process and apparatus for controlling cultivation of microorganisms
CN1922303A (zh) * 2004-02-17 2007-02-28 液体空气乔治洛德方法利用和研究的具有监督和管理委员会的有限公司 氧辅助的发酵方法
CN202201904U (zh) * 2011-09-18 2012-04-25 淮北市三和诺生物工程有限责任公司 高细胞密度发酵过程中溶氧控制系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP昭60-137806A 1985.07.22
基于虚拟仪器技术的饲料体外发酵产气自动记录系统的研制;沈英 等;《农业工程学报》;20061228;第22卷(第12期);159-163 *
沈英 等.基于虚拟仪器技术的饲料体外发酵产气自动记录系统的研制.《农业工程学报》.2006,第22卷(第12期),159-163.

Also Published As

Publication number Publication date
CN102399690A (zh) 2012-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102827775B (zh) 微藻培养固定微生物发酵尾气co2补充发酵原料的方法
CN102154408B (zh) 小核菌硬葡聚糖在线发酵提取方法及系统
CN1706932A (zh) 一种无需外源气的气升式环流反应器
CN102311924B (zh) 一种敞开式培养微藻的方法
CN101538532B (zh) 一种外环流气提式膜生物反应器
CN204162717U (zh) 一种微生物连续培养装置
CN204125452U (zh) 一种多级连续发酵装置
CN109437395B (zh) 一种实现城市生活污水厌氧产甲烷的装置和运行方法
CN201648392U (zh) 无泡供气-固液分离一体式膜生物膜反应器
CN101831382A (zh) 以难溶气体为发酵原料的无泡供气-固液分离一体式膜生物膜反应器
CN103420793A (zh) 一种用聚偏氟乙烯-聚二甲基硅氧烷复合膜分离纯化丁醇的方法
CN102399690B (zh) 高细胞密度发酵过程中溶氧控制系统
CN203144387U (zh) 一种发酵蔬菜用菌液自动化投料及连续循环装置
CN202201904U (zh) 高细胞密度发酵过程中溶氧控制系统
CN108441416A (zh) 一种静态发酵装置及其发酵方法与应用
CN101921703A (zh) 高效生物消沫器
CN103497890A (zh) 细菌用发酵罐灌流培养系统及方法
CN104862222A (zh) 微生物发酵装置
CN201176433Y (zh) 厌氧培养液制备装置
CN208378874U (zh) 一种循环消泡系统
CN204298377U (zh) 一种高效连续膜筛分自吸式液态醋发酵设备
CN202026778U (zh) 一种固体饲料发酵室的湿度控制装置
CN105273994A (zh) 一种合成气厌氧发酵用塔式反应器
CN1473922A (zh) 保持固态发酵过程高水活度的方法及其装置
CN206219579U (zh) 膜组件、含该膜组件的生物反应器及发酵设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130109

Termination date: 20140918

EXPY Termination of patent right or utility model