CN103320316A

CN103320316A - 一种三相流化床发酵装置

Info

Publication number: CN103320316A
Application number: CN2013103059962A
Authority: CN
Inventors: 廖绍安; 王安利; 张胜鹏; 苗玉涛; 叶剑敏; 叶超霞; 陈振英; 卢洪武; 胡永梅; 董阳
Original assignee: South China Normal University
Current assignee: South China Normal University
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2013-09-25

Abstract

本发明公开了一种三相流化床发酵装置，该装置是一个底部为圆锥形的发酵容器，其圆锥形底部上端的直径小于发酵容器的直径；发酵容器内置一筛桶，筛桶的直径大于圆锥形底部上端的直径，筛桶架在圆锥形底部的上方；所述的筛桶只有侧壁和底部，没有上盖；筛桶的侧壁和底部布满小孔；在发酵容器圆锥形的底部内、位于筛桶的下方有一曝气盘；所述的曝气盘与进气管连接。本发明的装置在发酵容器内置筛桶，发酵周期结束后，长满菌体的载体颗粒沉降到筛桶内，取出筛桶即可实现固液分离；内置筛桶还可实现循环发酵，取出长满菌体的载体颗粒后，可再将装有无菌载体颗粒的筛桶放入发酵容器中，发酵液可反复利用；筛桶底部的筛孔和筛网孔还可对气体进一步切割，提升气体的分散效率，提高发酵效果。

Description

一种三相流化床发酵装置

技术领域

本发明涉及一种微生物发酵设施，具体涉及一种三相流化床发酵装置。

背景技术

在水产养殖、环境改善、农业生产及面源污染治理等领域中，微生物制剂的使用需求量越来越大。目前，微生物制剂的生产主要依赖液体发酵和固体发酵两种发酵技术。液体发酵是一种传统的高效发酵技术，但是发酵后产品的保存和运输所需费用和空间大，若进行后续的浓缩干燥处理则能耗和费用高，且处理过程繁琐。而固体发酵虽然在后续的保存和运输上有优势，但是发酵效率低、产品质量低且不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三相流化床发酵装置，该装置发酵效果好、成本低、易操作、后续处理简单。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种三相流化床发酵装置，该装置是一个底部为圆锥形的发酵容器，其圆锥形底部上端的直径小于发酵容器的直径；发酵容器内置一筛桶，筛桶的直径大于圆锥形底部上端的直径，从而使筛桶可以架在圆锥形底部的上方；筛桶的容量大于发酵所用载体的体积；

所述的筛桶只有侧壁和底部，没有上盖；筛桶的侧壁和底部布满小孔，以使发酵容器内保持良好的气液流动性和透过性；

筛桶的内壁和底部固定筛网；上述的带孔的筛桶对筛网起到支撑作用，筛桶上的小孔不宜过小，加设筛网可提高对颗粒物的过滤截留效率，而且筛网容易更换，可根据需要灵活更换；筛网的孔径小于筛桶上的孔径，也略小于发酵所用载体的粒径，以保证发酵时有良好的气液通过性和固液分离时有效截留颗粒物；

在发酵容器圆锥形的底部内、位于筛桶的下方有一曝气盘；所述的曝气盘与进气管连接；

所述的曝气盘是由布满小孔的塑料管或金属管环绕而成，或者是布满小孔的陶瓷或砂盘；

在发酵容器的上端侧壁开口与进水管连接；在发酵容器圆锥形底部的底端开口与出水管连接；

所述的进气管、进水管与出水管均设有阀门；

除了曝气盘之外，所述的三相流化床发酵装置的部件由不锈钢或塑料制成。

所述的三相流化床发酵装置的使用方法是：

将无菌培养液和无菌载体放入发酵容器中，盖上容器盖。由增氧机或风机经进气管向曝气盘内增氧，气体由曝气盘溢出后经筛桶底部的网孔切割，形成分散均匀的上升流，搅动培养液和载体颗粒，进行发酵。载体颗粒上长满细菌细胞后，停止供气，富含菌体的载体颗粒沉降到筛桶内，打开容器盖取出筛桶。补充无菌培养液，放入装有无菌载体的筛桶，进行第二批发酵。如此重复利用发酵液中的菌体作为菌种进行循环发酵。多次发酵后，容器内发酵液过多时，可由出水管取出少部分发酵液，以维持容器内发酵液在适量水平。

三相流化床发酵技术在微生物制剂生产上具有独到的优势。主要表现在三个方面：①菌体在载体颗粒表面能大量繁殖，发酵效率高，获得的生物量高；②发酵条件可控性强；③发酵后，颗粒沉降易于浓缩和干燥，后续处理容易、费用较低。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

（1）本发明的装置在发酵容器内置筛桶，使固液分离操作简单方便。发酵周期结束后停止供气，长满菌体的载体颗粒在重力作用下沉降到筛桶内，取出筛桶即可实现固液分离。

（2）本发明装置的内置筛桶还可实现循环发酵。取出长满菌体的载体颗粒后，可再将装有无菌载体颗粒的筛桶放入发酵容器中，富含细菌细胞的发酵液可反复利用，实现节约减排、低能耗、低成本的循环发酵。

（3）本发明装置的内置筛桶可使布气更均匀，提高发酵效果。筛桶底部的筛孔和筛网孔可对源于曝气盘的气体进一步切割，提升气体的分散效率，提高发酵效果。

附图说明

图1是本发明的三相流化床发酵装置的剖面图；其中，1-发酵容器盖，2-发酵容器，3-筛桶侧壁，4-筛桶底部，5-发酵容器的圆锥形底部，6-出水管，7-进水管，8-曝气盘，9-进气管。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

一种三相流化床发酵装置，其结构如图1所示，该装置是一个底部为圆锥形的发酵容器2（发酵容器由高密度聚乙烯HDPE制成），其圆锥形底部5上端的直径小于发酵容器2的直径；发酵容器2内置一筛桶，筛桶的直径大于圆锥形底部5上端的直径（筛桶的直径比发酵容器2的直径小1-2厘米），从而使筛桶可以架在圆锥形底部5的上方；筛桶的容量大于发酵所用载体的体积；

所述的筛桶只有侧壁3和底部4，没有上盖；筛桶的侧壁3和底部4布满小孔，孔径8毫米；筛桶由304不锈钢制成；

筛桶的内壁和底部4固定不锈钢筛网；筛网的孔径为40目，所用载体颗粒为1-2毫米谷物纤维颗粒；

在发酵容器圆锥形的底部5内、位于筛桶的下方有一曝气盘8；所述的曝气盘8与进气管9连接；

所述的曝气盘8是由布满小孔的塑料管或金属管环绕而成，或者是布满小孔的陶瓷或砂盘；

在发酵容器2的上端侧壁开口与进水管7连接；在发酵容器圆锥形底部5的底端开口与出水管6连接；

所述的进气管9、进水管7与出水管6均设有阀门；所述的进气管9、进水管7与出水管6由聚氯乙烯PVC制成。

所述的三相流化床发酵装置的使用方法是：

将无菌培养液和无菌载体放入发酵容器2中，盖上发酵容器盖1。由增氧机或风机经进气管9向曝气盘8内增氧，气体由曝气盘8溢出后经筛桶底部4的网孔切割，形成分散均匀的上升流，搅动培养液和载体颗粒，进行发酵。载体颗粒上长满细菌细胞后，停止供气，富含菌体的载体颗粒沉降到筛桶内，打开发酵容器盖1取出筛桶。补充无菌培养液，放入装有无菌载体的筛桶，进行第二批发酵。如此重复利用发酵液中的菌体作为菌种进行循环发酵。多次发酵后，容器内发酵液过多时，可由出水管6取出少部分发酵液，以维持容器内发酵液在适量水平。

在循环发酵过程中，充分体现了本发明的发酵装置具有操作简单、节约减排、低能耗、低成本的优点。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种三相流化床发酵装置，该装置是一个底部为圆锥形的发酵容器，特征在于：其圆锥形底部上端的直径小于发酵容器的直径；发酵容器内置一筛桶，筛桶的直径大于圆锥形底部上端的直径，筛桶架在圆锥形底部的上方；

所述的筛桶只有侧壁和底部，没有上盖；筛桶的侧壁和底部布满小孔；

在发酵容器圆锥形的底部内、位于筛桶的下方有一曝气盘；所述的曝气盘与进气管连接。

2.根据权利要求1所述的三相流化床发酵装置，其特征在于：所述筛桶的容量大于发酵所用载体的体积。

3.根据权利要求1所述的三相流化床发酵装置，其特征在于：所述筛桶的内壁和底部固定筛网。

4.根据权利要求3所述的三相流化床发酵装置，其特征在于：所述筛网的孔径小于筛桶上的孔径，也小于发酵所用载体的粒径。

5.根据权利要求1所述的三相流化床发酵装置，其特征在于：所述的曝气盘是由布满小孔的塑料管或金属管环绕而成，或者是布满小孔的陶瓷或砂盘。

6.根据权利要求1所述的三相流化床发酵装置，其特征在于：在发酵容器的上端侧壁开口与进水管连接；在发酵容器圆锥形底部的底端开口与出水管连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的三相流化床发酵装置，其特征在于：所述的进气管、进水管与出水管均设有阀门。