CN102776116A - 好氧发酵容器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种好氧发酵容器，其底壁设置有向上的凸起。采用该种容器进行好氧发酵或好氧菌的菌种培养。可以显著提高液体中的容氧量，使单位容器的装量增加，发酵时间或菌种培养时间缩短，单位时间内的产品生成率或单位容积单位时间培养的菌种量增多。大幅提升国内好氧微生物发酵水平。

Description

好氧发酵容器

技术领域

本发明涉及一种好氧发酵容器，如好氧微生物发酵时实验室用的玻璃三角瓶。

背景技术

微生物发酵技术中的好氧发酵工艺其应用领域非常广，如酿造，食品、药品等方面。在微生物发酵过程中，好氧性微生物的生长发育和代谢活动都需要消耗氧气，好氧性微生物只有在氧分子存在情况下才能完成生物氧化作用。因此，供氧对需氧微生物是必不可少的，在发酵过程中必须供给适量空气，才能使菌体生长繁殖积累所需要的代谢产物。在生产中，要保证较好的产物产量，供氧时必须使溶氧浓度大于临界溶氧浓度。即溶氧浓度大于临界溶氧浓度可以得到最高的微生物浓度。

对于大多数微生物细胞的培养过程，细胞分散在培养液中，只能利用在培养液中的溶解氧的供给才能完成细胞的生长及产物的正常代谢。氧从空气泡传递到细胞内要克服一系列阻力，首先氧须从气相溶解于培养基中，然后传递到细胞内的呼吸酶位置上被利用。大工业生产上提高氧在溶液中的溶解度的方法有多种，其中最简单的方法是增加罐压。另一种方法是增加空气中氧的含量，进行富氧通气操作。而目前实验室的三角瓶菌种扩大培养或者三角瓶的好氧发酵只能利用恒温震荡摇床提高转速来增加培养液中溶解氧的浓度，从而缩短菌种培养时间和发酵周期。但摇床转速有上限，而且培养过程中转速过高培养液将溢出，打湿瓶口纱布造成染菌，导致实验失败。因此，目前实验室好氧发酵或好氧菌培养过程，氧容量不足是限制好氧发酵产能和好氧菌生长的主要因素。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种易于操作，结构简单的好氧发酵容器，适用于实验室批量平行实验。该容器在进行好氧发酵或好氧菌的菌种培养时，能显著提高液体中的容氧量，单位容器的装量，缩短发酵时间或菌种培养时间，提高单位时间内的产品生成率、单位容积单位时间培养的菌种量。

为解决上述技术问题，本发明的好氧发酵容器具有如下技术特征：所述容器的底壁设置有向上的凸起。采用这样结构的好氧发酵容器进行好氧发酵时，随着发酵液体在容器内进行震荡，液体与凸起发生碰撞，空气分散成小气泡，增加了气—液接触面积，使空气与发酵液充分混合，气、液两相更好地接触，提高氧在液体中的溶氧系数；促进代谢产物的传质速率。

更进一步的改进是，所述凸起位于底壁的心部并向两侧的侧壁延伸。这样的结构，可以使同样装量的发酵液在发酵容器内产生更大的震荡，围绕凸起产生较均匀的碰撞，使微生物悬浮混合均匀，提高液体的容氧量。

更进一步的改进是，所述凸起在横截面的外周呈圆弧状，可以避免凸起外周的棱角破坏震荡中产生的气泡，降低气液接触面积。而且凸起流线型的结构，也使容器在制作、成型时更方便。

更进一步的改进是，所述凸起横截面的高和宽分别为5-50mm，特别是凸起横截面的高为5mm-30mm，宽为5-20mm，如高度为30mm，宽度为20mm，为较佳尺寸。采用这样尺寸结构的凸起，液体的溶氧量提高更加显著。当本发明的发酵容器底壁的凸起的高宽尺寸过小，相对于普通瓶优势不明显，差异在误差范围内；但凸起尺寸也不宜过大，当底部凸起高度大于50 mm时，使用该瓶进行好氧发酵或好氧培养，即使摇床转速较小也易使液体溅起打湿瓶口纱布，造成染菌，增加实验失败的几率。

附图说明

图1是实施例中的发酵容器的结构示意图。

图2是图1的左视图。

具体实施方式

以下仅以食醋生产中的醋酸发酵过程中的实验为例，食醋是应用较早的酿造调味品，食醋生产过程中的醋酸发酵工艺主要分固体发酵和液体发酵两种方式。大生产醋酸液体发酵方式包括自吸式液体发酵或通风液体发酵；而实验室醋酸液体发酵方式为震荡发酵。本实施例中均为实验室摇瓶发酵的测定结果。

实施例中选用的好氧发酵容器为玻璃三角瓶，如图1和图2所示，本发明的三角瓶外观大小尺寸与普通三角瓶相同，其底壁设置有从心部向两侧的侧壁延伸的凸起1，凸起的高度为h为5-50mm和宽度b为5-50mm，长度与底壁的直径一致。上述凸起的尺寸优选为高度5-30mm，宽度b 5-20mm，优选凸起的外周呈圆弧状。

实施例1：

测试中采用的三角瓶容积为2000 mL。其中实验组A和实验组B为采用本发明的三角瓶，对照组为普通三角瓶。实验组A三角瓶底壁的凸起的高度h为30mm，宽度b为20mm，长度与底壁的直径一致，凸起的外周呈圆弧状。实验组B三角瓶底壁的凸起的高度h为5mm，宽度b为5mm，长度与底壁的直径一致，凸起的外周呈圆弧状。

实验组与对照组均采用一致的培养基，培养基灭菌温度、时间一致，接种等量的菌种——醋酸菌AS1.01（细菌），在恒温摇床上按照相同发酵温度和摇床转速（发酵温度30℃、转速200rpm）进行液态深层发酵制醋试验，以保证试验的有效性。

将本发明的实验组2000 mL三角瓶和对照组2000 mL普通三角瓶内分别装入相同的发酵液400 mL（含接种量）进行液态摇床恒温震荡发酵试验。在相同的实验环境下，测定乙酸含量达到6 g/100mL时实验组和对照组的发酵时间，实验进行3个重复。结果如下表所示：

从上述实验结果可以看出，乙酸含量同样达到6 g/100mL，对照组发酵耗时平均在132小时左右，而实验组A平均耗时仅84小时，发酵时间缩短57%。实验组B平均耗时124小时，发酵时间缩短6%。

实施例2

发酵容器三角瓶以及实验条件同实施例1，在相同的实验环境下，分3批次测定发酵时间至84h时的乙酸含量，实验组和对照组的乙酸含量测定结果如下表所示：

从上述实验结果可以看出，在相同的实验条件和发酵时间内，对照组乙酸含量平均仅为3 g/100mL，而实验组A乙酸含量平均达到了6 g/100mL，生产效率提高100%。实验组B乙酸含量平均达到了3.5 g/100mL，生产效率提高16%。

 实施例3

对照组和实验组A、B均设置160 mL至400 mL的液体梯度装量（每梯度间隔15 mL），进行醋酸菌AS1.01发酵产酸实验。发酵容器三角瓶以及其他实验条件同实施例1，在相同的实验环境下，发酵至相同时间（84h）后测定乙酸含量。

 如上表所示，随着容器装量的增加，乙酸含量下降。这是因为装量增加后培养液中的氧容量不足，导致乙酸生产率下降。从上表可以看出，实验组A的乙酸含量达到6 g/100mL时的装量为400 mL；实验组B乙酸含量达到6 g/100mL时的装量为235 mL；而对照组梯度中，乙酸含量达到6 g/100mL的最大装量仅为190 mL。相同发酵时间，达到相同乙酸含量的情况下，2000 mL本发明三角瓶A装量较普通三角瓶装量增加了110%以上；2000 mL本发明三角瓶B装量较普通三角瓶装量增加了23%以上。

实施例4

发酵容器三角瓶同实施例1，进行增香酵母菌AS2.180（真菌）扩大培养。采用一致的培养基，培养基灭菌温度、时间一致；接种等量的酵母菌AS2.180，以2000 mL专利三角瓶A为实验组A，2000 mL专利三角瓶B为实验组B，2000 mL普通三角瓶为对照组，在恒温摇床上进行扩大培养试验。实验组和对照组设置相同发酵温度和摇床转速（培养温度32℃、转速200rpm），以保证试验的有效性。

发酵容器内装量400ml（含接种量），进行培养实验，当酵母数均为2.0×10⁸ 个/mL时，实验组和对照组的培养时间测定结果如下表所示：

 从上述实验结果可以看出，酵母数同样达到2.0×10⁸ 个/mL，对照组培养时间平均在38小时左右，而实验组A培养时间平均为22小时，培养时间缩短42%，实验组B培养时间平均为34小时，培养时间缩短10%。

实施例5

发酵容器三角瓶以及实验条件同实施例4，在相同的实验环境下，发酵容器均装400ml培养物（含接种量），进行培养实验，当培养时间同为22h，实验组和对照组的酵母数测定结果如下表所示：

从上表可知，在相同的实验条件和培养时间内，对照组酵母数平均仅为0.8×10⁸ 个/mL，而实验组A酵母数平均达到了2.0×10⁸ 个/mL，单位时间酵母数增加150%，实验组B酵母数平均达到了1.0×10⁸ 个/mL，单位时间酵母数增加25%。

实施例6

发酵容器三角瓶以及实验条件同实施例4，对照组和实验组A、B均设置160 mL至400 mL的液体梯度装量（每梯度间隔15 mL），在相同的实验环境下，进行酵母菌AS2.180扩大培养实验。培养时间同为22h，实验组和对照组的酵母数测定结果如下表所示：

 

从上表可知，相同培养时间内，实验组A的酵母数平均达到2.0×10⁸ 个/mL的装量最大为400 mL（含接种量），再超过此装量，培养物在摇瓶培养过程中很容易溢出打湿瓶口，造成污染；实验组B的酵母数平均达到2.0×10⁸ 个/mL的装量最大为280 mL；而对照组梯度中，酵母数达到2.0×10⁸ 个/mL的最大装量为250 mL。相同培养时间，产生相同酵母数的情况下，2000 mL三角瓶A装量较普通三角瓶装量增加了60%以上，三角瓶B的装量较普通三角瓶增加了12%。

综上所述，使用本发明的特制好氧发酵容器进行好氧发酵或好氧菌的菌种培养，可使液体中的容氧量提高，单位容器的装量增加，发酵时间或菌种培养时间缩短，单位时间内的产品生成率或单位容积单位时间培养的菌种量增多。大幅提升国内实验室好氧微生物发酵水平。

需要说明的是：虽然上述实施例已经详细描述了本发明的结构，但本发明并不限于上述实施例，不应将此理解为发明的上述主题的范围仅限于实施例。在不脱离本发明的精神和基本特征的情况下，本发明可以具体化为其他具体的形式。如好氧发酵容器可以是其他形状的任何适宜的用于盛装液体的容器；凸起形状也没有任何限定；通过降低摇瓶的速度，可以相应的增加凸起的高度；上述玻璃三角瓶的适用范围为500 mL～5000 mL容积的三角瓶。因此本发明的实例可以认为在所有方面均是说明性和没有限制性的，由附加的权利要求所表明的本发明范围胜于上述说明书的范围，因此在其内涵和权利要求等效范围之内的所有变化均包含在其所要求保护的范围之中。凡是本领域技术人员从上述实施例中不经过创造性劳动就可以想到的替换结构，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种好氧发酵容器，其特征在于：所述容器的底壁设置有向上的凸起。

2.如权利要求1所述的一种好氧发酵容器，其特征在于：所述凸起位于底壁的心部并向两侧的侧壁延伸。

3.如权利要求1所述的一种好氧发酵容器，其特征在于：所述凸起的外周呈圆弧状。

4.如权利要求1所述的一种好氧发酵容器，其特征在于：所述容器为三角瓶。

5.如权利要求1所述的一种好氧发酵容器，其特征在于：所述凸起的高和宽分别为5-50mm。

6.如权利要求1所述的一种好氧发酵容器，其特征在于：所述凸起的高为5-30mm，宽为5-20mm。

7.如权利要求1所述的一种好氧发酵容器，其特征在于：所述凸起的高为30mm，宽为20mm。

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