CN113881722B - 一种新型发酵生产聚谷氨酸的方法及其发酵罐 - Google Patents
一种新型发酵生产聚谷氨酸的方法及其发酵罐 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113881722B CN113881722B CN202111237676.9A CN202111237676A CN113881722B CN 113881722 B CN113881722 B CN 113881722B CN 202111237676 A CN202111237676 A CN 202111237676A CN 113881722 B CN113881722 B CN 113881722B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fermentation
- hollow shaft
- tank
- holes
- polyglutamic acid
- 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.)
- Active
Links
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 title claims abstract description 59
- 229920002643 polyglutamic acid Polymers 0.000 title claims abstract description 30
- 108010020346 Polyglutamic Acid Proteins 0.000 title claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 56
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 19
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 230000009469 supplementation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 26
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 13
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 5
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 claims description 4
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 3
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 claims description 3
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 3
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 claims description 3
- LPUQAYUQRXPFSQ-DFWYDOINSA-M monosodium L-glutamate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O LPUQAYUQRXPFSQ-DFWYDOINSA-M 0.000 claims description 3
- 235000013923 monosodium glutamate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000004223 monosodium glutamate Substances 0.000 claims description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 claims description 3
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N Glutamic acid Natural products OC(=O)C(N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 235000013922 glutamic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000004220 glutamic acid Substances 0.000 description 2
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000010564 aerobic fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- -1 building coatings Substances 0.000 description 1
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 108700022290 poly(gamma-glutamic acid) Proteins 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
- C12P13/02—Amides, e.g. chloramphenicol or polyamides; Imides or polyimides; Urethanes, i.e. compounds comprising N-C=O structural element or polyurethanes
-
- 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
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/02—Form or structure of the vessel
-
- 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
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/48—Holding appliances; Racks; Supports
-
- 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
- C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
- C12M27/02—Stirrer or mobile mixing elements
-
- 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
- C12M29/04—Filters; Permeable or porous membranes or plates, e.g. dialysis
-
- 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
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q3/00—Condition responsive control processes
Landscapes
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
Abstract
本发明公开了一种新型发酵生产聚谷氨酸的方法及其发酵罐，其方法包括如下步骤：种前先补糖将发酵罐糖控制在30g/L，然后通过补氨将PH控制在7.0‑7.2，发酵过程中补氨控制PH7.0‑7.2；其发酵罐，包括罐体，还包括轴向设置在罐体轴心位置处的用于搅拌发酵物的搅拌机构。本发明新型聚谷氨酸生产方法可有效降低生产成本，提高聚谷氨酸含量，聚谷氨酸含量由以往的3.5％‑4％，可提高到6.5％‑7％；单位成本可降到原来的60％‑65％左右，而发酵罐的空心轴的一次上下起伏过程中，使得相邻通呈现相反状态的扩大或缩小，保证了通孔的总面积不变前提下，即阻力减小的前提下，使得通孔面积不断变化，进而使得通过通孔的发酵物不断受到横向挤压，提高了对发酵物的搅拌效果。
Description
技术领域
本发明涉及发酵生产聚谷氨酸的方法及其发酵罐技术领域，具体为一种新型发酵生产聚谷氨酸的方法及其发酵罐。
背景技术
聚γ-聚谷氨酸(γ-polyglutamic acid，简称γ-PGA)是由微生物产生的一种聚氨基酸型生物高分子，它由一分子谷氨酸的γ-羧基与另一分子谷氨酸的a-氨基缩合而成，分子量可达2000kDa以上，γ-PGA具有极佳的生物可降解性、成膜性、成纤维性、可塑性、粘结性、保湿性等许多独特的理化和生物学特性，在注重环保、强调可持续发展的今天，γ-PGA及其衍生物有十分广阔的应用前景，可用于化妆品、肥料增效剂、食品、分散剂、螯合剂、建筑涂料、防尘等领域。
聚谷氨酸的制备方法有化学合成、提取和微生物发酵三种方法。微生物发酵法比前两种方法的生产成本低，生产过程对环境的污染小，所以现在主要采用微生物发酵法生产γ-聚谷氨酸。
但是现有微生物发酵法生产γ-聚谷氨酸生产成本较高，且生产的聚谷氨酸含量由较低，严重阻碍了γ-聚谷氨酸的应用发展。
同时采用现有发酵罐来生产γ-聚谷氨酸，已无法满足好氧发酵对溶氧愈来愈高的要求，发酵罐的大型化使得罐内液柱增高，在通气率不变的情况下，绝对通气量相应增加，造成空压机的出口压力增高、能耗增大。要完成大量气体在发酵液中的分散，在搅拌器形式不变的情况下，只能靠增加搅拌器直径和转速来提高溶氧率，但在实际应用中由于发酵物后期粘度大，对搅拌器的阻力增大，要保证其达到预定转速非常困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型发酵生产聚谷氨酸的方法及其发酵罐以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供的一种新型发酵生产聚谷氨酸的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：接种前先补糖将发酵罐糖控制在30g/L，然后通过补氨将PH 控制在7.0-7.2，发酵过程中补氨控制PH7.0-7.2；
S2：将发酵罐的温度控制在30±0.5℃、搅拌轴的控制在转速 80rpm、罐压控制在0.06MP、风量控制在60m3/h；
S3：培养条件随着培养时间提高转速：1h：90rpm，2h：100rpm， 4h：120rpm，8h：140rpm；14h风量80m3/h，20风量小时提高到100m3/h；
S4：当还原糖下降到15以下开始补糖(65％)，补糖控制在10-20 左右；
S4：粘度不增加停罐，加热处理，加入食用防腐剂等待后续处理；
S5：培养35小时停糖加入聚合转化辅助剂，粘度不增加PH回升停罐，停罐时发酵液热处理80℃，保温15分钟然后降温到30℃等待放罐。
进一步地，所述发酵主要原料及配比：酵母粉6％；味精10％；硫酸铵1.2％；氢氧化钠0.6％；葡萄糖12％等后期聚合辅助剂。
本发明还提供一种生产聚谷氨酸的的发酵罐，包括罐体，还包括轴向设置在罐体轴心位置处的用于搅拌发酵物的搅拌机构，其中，所述搅拌机构包括：
转动轴以及套设于所述转动轴并与转动轴仅轴向滑动配合的空心轴，所述空心轴被装配于由罐体顶部中心处向下延伸的轴套内，沿着所述轴套内壁设有与轴套同轴的非径向闭合滑道，且所述空心轴外固定有与所述非径向闭合滑道配合的滑块，以使空心轴在周向转动一周时，至少能发生一次上下起伏；
所述空心轴外侧沿其轴向方向均匀设置有搅拌叶，所述搅拌叶沿其长度上均匀设置有通孔，随着空心轴的一次上下起伏，相邻所述通孔呈现相反状态的扩大或缩小，且通孔的总面积保持不变，所述通孔沿搅拌叶旋转的相反方向的切向方向呈扩口状。
进一步地，所述转动轴的顶端延伸至罐体的顶部固定有驱动源，驱动源为减速器和电机。
进一步地，所述非径向闭合滑道在纵向上具有一个最高端和一个最低端，且最低端沿轴套内壁向最高端延伸形成平滑的非径向闭合滑道。
进一步地，所述搅拌叶包括一对横向贯穿空心轴的活动板，且活动板能沿水平方向在空心轴上双向滑动，空心轴两侧的一对所述活动板相对面沿其长度方向均匀间隔设置有挤压块一和挤压块二，且挤压块一与其中一个活动板固定连接，挤压块二与另一个活动板固定连接，所述挤压块一和挤压块二之间形成通孔，所述挤压块一和挤压块二相对侧呈八字形结构，且八字形结构的小口端朝向搅拌叶的旋转方向；还包括设置在空心轴内部用于驱动两个活动板间隙式朝相反方向运动的驱动件。
进一步地，所述驱动件包括转动设置在空心轴内部且位于一对所述活动板之间的齿轮辊，一对所述活动板相对侧对应所述齿轮辊均转配有与齿轮辊相互啮合的齿条一，所述转动轴的底部对应齿轮辊固定有齿条二，且齿条二与所述齿轮辊相互啮合。
进一步地，所述驱动件包括固定在活动板中间位置处的限位块，一对限位块相对侧的空心轴内侧均固定有导向轮，所述转动轴底部均匀固定有钢丝绳，钢丝绳分别穿过两个导向轮分别与限位块连接，所述限位块的两侧与空心轴侧壁均设置有复位弹簧。
进一步地，还包括用于向发酵物内部通入气体的通风机构，所述通风机构包括通过支撑杆设置在罐体底部轴心位置处的壳体，所述壳体从上至下依此设置有气压腔以及出气腔，所述气压腔内部滑动设置有活塞，所述空心轴延伸至气压腔内部通过轴承与活塞顶部连接，所述出气腔的顶部设置有与气压腔内部连通的总出气管，所述总出气管上设置有单向阀一，所述气压腔一侧的壳体侧壁设置有与一端与气压腔连通另一端延伸至外界的进气管，且所述进气管上设置有单向阀二，所述出气腔外侧的壳体外周面沿圆周方向均匀设置有与出气腔连通的出气管，且出气管上均匀设置有出气孔。
进一步地，所述进气管远离壳体的一端设置有用于对气体进行过滤的过滤件。
与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
1、本发明的新型聚谷氨酸生产方法可有效降低生产成本，提高聚谷氨酸含量，聚谷氨酸含量由以往的3.5％-4％，可提高到6.5％-7％；单位成本可降到原来的60％-65％左右。
2、本发明的发酵罐中搅拌叶上设置通孔，以减小在搅拌叶在转动时所受的阻力，进而降低了空心轴的功率消耗。
3、本发明在空心轴的一次上下起伏过程中，使得相邻通呈现相反状态的扩大或缩小，保证了通孔的总面积不变前提下，使得通孔面积不断变化，一方面使得通过通孔的发酵物不断受到横向挤压，提高了对发酵物的搅拌效果。
4、本发明的通孔沿搅拌叶旋转的相反方向的切向方向呈扩口状，即在通孔缩小时，会将通孔内部的物料不断向其切向方向进行挤压，产生推动力推动搅拌叶沿其旋转方向转动，进一步降低了空心轴的功率消耗，同时在通孔缩小后并开始扩大时，通孔内部会“短暂”形成一部分空隙，即通孔内部发酵物容量小于通孔内部体积，此时，由于搅拌叶在不停转动，有利于搅拌叶旋转方向上的发酵物向通孔内部移动，改善发酵物的流向，显著降低获得相同溶氧水平所需的通气量和搅拌转速，一方面提高了发酵效率，另一方面也起到节能作用，有利于微生物生长和代谢，提高发酵效率。
5、本发明利用空心轴起伏带动一对活动板间隙式朝相反方向运动，即利用空心轴上下起伏位移使得一对活动板间隙式朝相反方向运动，使使得相邻通呈现相反状态的扩大或缩小，完成上述操作，只需一个电机驱动即可。
6、本发明在利用空心轴起伏，带动活塞在气压腔内部上下发生位移，使得气压腔产生正负压，进而将外界空气经过滤件过滤后，导入出气腔然后通过出气管的出气孔排出至发酵罐内部。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例一提供的整体结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的罐体内部结构示意图；
图3是图2的A处局部结构示意图；
图4是本发明实施例一提供的搅拌机构侧剖结构示意图；
图5是图4的B处局部结构示意图；
图6是本发明实施例二提供的罐体内部结构示意图
图7是本发明实施例二提供的搅拌机构和通风机构结构示意图；
图8是图6的侧剖结构示意图；
图9是图7的C处局部结构示意图；
图10是本发明实施例三提供的搅拌机构和通风机构结构示意图；
图11是图9的D处局部结构示意图。
图中：
1、罐体，2、转动轴，3、空心轴，4、轴套，5、非径向闭合滑道，6、搅拌叶，7、通孔，8、通风机构；
61、活动板，62、挤压块一，63、挤压块二，64、驱动件；
641、齿轮辊，642、齿条一，643、齿条二，644、限位块，645、导向轮，646、复位弹簧；
81、壳体，82、气压腔，83、出气腔，84、活塞，85、总出气管， 86、单向阀一，87、进气管，88、单向阀二，89、出气管，810、过滤件。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
如图1-5所示，一种新型发酵生产聚谷氨酸的方法，包括如下步骤：
S1：接种前先补糖将发酵罐糖控制在30g/L，然后通过补氨将PH 控制在7.2，发酵过程中补氨控制PH7.0；
S2：将发酵罐的温度控制在30±0.5℃、搅拌轴的控制在转速 80rpm、罐压控制在0.06MP、风量控制在60m3/h；
S3：培养条件随着培养时间提高转速：1h：90rpm，2h：100rpm， 4h：120rpm，8h：140rpm；14h风量80m3/h，20风量小时提高到100m3/h；
S4：当还原糖下降到15以下开始补糖65％，补糖控制在15左右；
S4：粘度不增加停罐，加热处理，加入食用防腐剂等待后续处理；
S5：培养35小时停糖加入聚合转化辅助剂，粘度不增加PH回升停罐，停罐时发酵液热处理80℃，保温15分钟然后降温到30℃等待放罐。
本实施中，发酵主要原料及配比：酵母粉6％；味精10％；硫酸铵 1.2％；氢氧化钠0.6％；葡萄糖12％等后期聚合辅助剂。
本发明还提供一种生产聚谷氨酸的的发酵罐，包括罐体1，还包括轴向设置在罐体1轴心位置处的用于搅拌发酵物的搅拌机构，其中，搅拌机构包括：
转动轴2以及套设于转动轴2并与转动轴2仅轴向滑动配合的空心轴3，空心轴3被装配于由罐体1顶部中心处向下延伸的轴套4内，沿着轴套4内壁设有与轴套4同轴的非径向闭合滑道5，且空心轴3 外固定有与非径向闭合滑道5配合的滑块，以使空心轴3在周向转动一周时，至少能发生一次上下起伏，在转动轴带动空心轴3在周向转动的同时空心轴3还能上下发生位移，提高对发酵物的搅拌范围，进而提高了搅拌效率，有利于微生物生长和代谢，提高发酵效率；
空心轴3外侧沿其轴向方向均匀设置有搅拌叶6，搅拌叶6沿其长度上均匀设置有通孔7，在搅拌叶6上设置通孔7，以减小在搅拌叶6在转动时所受的阻力，进而降低了空心轴3的功率消耗；
本发明通过在搅拌叶6上设置通孔7，虽然减小在搅拌叶6在转动时所受的阻力，但响应的其搅拌效果也响应降低了，为了平衡此问题；
随着空心轴3的一次上下起伏，相邻通孔7呈现相反状态的扩大或缩小，且通孔7的总面积保持不变，通孔7沿搅拌叶6旋转的相反方向的切向方向呈扩口状。在空心轴3的一次上下起伏过程中，使得相邻通孔7呈现相反状态的扩大或缩小，保证了通孔7的总面积不变前提下，使得通孔7面积不断变化，一方面使得通过通孔7的发酵物不断受到横向挤压，提高了对发酵物的搅拌效果，另一方面，由于通孔7沿搅拌叶6旋转的相反方向的切向方向呈扩口状，即在通孔7缩小时，会将通孔7内部的物料不断向其切向方向进行挤压，产生推动力推动搅拌叶6沿其旋转方向转动，进一步降低了空心轴3的功率消耗，同时在通孔7缩小后并开始扩大时，通孔7内部会“短暂”形成一部分空隙，即通孔7内部发酵物容量小于通孔7内部体积，此时，由于搅拌叶6在不停转动，有利于搅拌叶6旋转方向上的发酵物向通孔7内部移动，改善发酵物的流向，显著降低获得相同溶氧水平所需的通气量和搅拌转速，一方面提高了发酵效率，另一方面也起到节能作用，有利于微生物生长和代谢，提高发酵效率。
本实施例中，转动轴2的顶端延伸至罐体1的顶部固定有驱动源，驱动源为减速器和电机，在使用时，随着发酵时间增长，可调节电机以调整转动轴2的转速，满足发酵所需转速。
本实施例中，非径向闭合滑道5在纵向上具有一个最高端和一个最低端，且最低端沿轴套4内壁向最高端延伸形成非径向闭合滑道5，通过上述结构，在转动轴2带动空心轴3周向转动时，空心轴3的滑块在非径向闭合滑道5上移动，当滑块在非径向闭合滑道5的最高端向最低端移动时，空心轴3在转动半圈时，会向下发生位移，当滑块在非径向闭合滑道5的最低端向最高端移动时，空心轴3在转动省下半圈时，会向上发生位移。
在另一个实施例中，非径向闭合滑道也可为波浪状，即在滑块从非径向闭合滑道低谷移动到另一个低谷时，会发生一次上下起伏。
本实施例中，搅拌叶6包括一对横向贯穿空心轴3的活动板61，且活动板61能沿水平方向在空心轴3上双向滑动，空心轴3两侧的一对活动板61相对面沿其长度方向均匀间隔设置有挤压块一62和挤压块二63，且挤压块一62与其中一个活动板61固定连接，挤压块二63与另一个活动板61固定连接，挤压块一62和挤压块二63之间形成通孔7，挤压块一62和挤压块二63相对侧呈八字形结构，且八字形结构的小口端朝向搅拌叶6的旋转方向；还包括设置在空心轴3 内部用于驱动两个活动板61间隙式朝相反方向运动的驱动件64，通过上述结构，驱动件64驱动两个活动板61间隙式朝相反方向运动，使得两个活动板61带动其挤压块一62和挤压块二63间隙式朝相反方向运动，改变单通孔7的面积，即相邻的两个通孔7一个缩小，另一个会同比例扩大，以保证通孔7总面积不变。
本实施例中，驱动件64包括转动设置在空心轴3内部且位于一对活动板61之间的齿轮辊641，一对活动板61相对侧对应齿轮辊641 均转配有与齿轮辊641相互啮合的齿条一642，转动轴2的底部对应齿轮辊641固定有齿条二643，且齿条二643与齿轮辊641相互啮合，通过上述结构，转动轴2带动空心轴3周向转动一周时，空心轴3发生一次起伏，在起伏时，设置在空心轴3上的齿轮辊641受齿条二 643作用下会发生正反转动，而在齿轮辊641正反转动时，通过齿条一642会带动一对活动板61间隙式朝相反方向运动，即利用空心轴上下起伏位移使得一对活动板61间隙式朝相反方向运动，完成上述操作，只需一个电机驱动。
实施例二
如图6-9所示，实施例二与实施例一不同之处在于，本实施例中，还包括用于向发酵物内部通入气体的通风机构8，通风机构8包括通过支撑杆设置在罐体1底部轴心位置处的壳体81，壳体81从上至下依此设置有气压腔82以及出气腔83，气压腔82内部滑动设置有活塞84，空心轴3延伸至气压腔82内部通过轴承与活塞84顶部连接，出气腔83的顶部设置有与气压腔82内部连通的总出气管85，总出气管85上设置有单向阀一86，气压腔82一侧的壳体81侧壁设置有与一端与气压腔82连通另一端延伸至外界的进气管87，且进气管87 上设置有单向阀二88，出气腔83外侧的壳体81外周面沿圆周方向均匀设置有与出气腔83连通的出气管89，且出气管89上均匀设置有出气孔。
本实施例中，进气管87远离壳体81的一端设置有用于对气体进行过滤的过滤件810。
通过上述结构，在转动轴2带动空心轴3周向转动一周时，空心轴 3发生一次起伏，在起伏时可带动活塞84在气压腔82内部上下发生位移，使得气压腔82产生正负压，进而将外界空气经过滤件810过滤后，导入出气腔83然后通过出气管89的出气孔排出至发酵罐内部。
其他同实施例一
实施例三
如图10-11所示，实施例三与实施例一不同之处在于：驱动件64 包括固定在活动板61中间位置处的限位块644，一对限位块644相对侧的空心轴3内侧均固定有导向轮645，转动轴2底部均匀固定有钢丝绳，钢丝绳分别穿过两个导向轮645分别与限位块644连接，限位块644的两侧与空心轴3侧壁均设置有复位弹簧646。
通过上述结构，在转动轴2带动空心轴3周向转动一周时，空心轴 3发生一次起伏，在空心轴向下移动时，两个导向轮的导向使得钢丝绳拉扯一对活动板61的限位块644相对运动，进而使得一对活动板61 相向移动，当在空心轴向上移动时，受复位弹簧646的作用下，一对活动板61相对发生移动。
其他同实施例一
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种生产聚谷氨酸的发酵罐，包括罐体（1），其特征在于：还包括轴向设置在罐体（1）轴心位置处的用于搅拌发酵物的搅拌机构，其中，所述搅拌机构包括：
转动轴（2）以及套设于所述转动轴（2）并与转动轴（2）仅轴向滑动配合的空心轴（3），所述空心轴（3）被装配于由罐体（1）顶部中心处向下延伸的轴套（4）内，沿着所述轴套（4）内壁设有与轴套（4）同轴的非径向闭合滑道（5），且所述空心轴（3）外固定有与所述非径向闭合滑道（5）配合的滑块，以使空心轴（3）在周向转动一周时，至少能发生一次上下起伏；
所述空心轴（3）外侧沿其轴向方向均匀设置有搅拌叶（6），所述搅拌叶（6）沿其长度上均匀设置有通孔（7），随着空心轴（3）的一次上下起伏，相邻所述通孔（7）呈现相反状态的扩大或缩小，且通孔（7）的总面积保持不变，所述通孔（7）沿搅拌叶（6）旋转的相反方向的切向方向呈扩口状；
所述转动轴（2）的顶端延伸至罐体（1）的顶部固定有驱动源，驱动源为减速器和电机；
所述非径向闭合滑道（5）在纵向上具有一个最高端和一个最低端，且最低端沿轴套（4）内壁向最高端延伸形成平滑的非径向闭合滑道（5）；
所述搅拌叶（6）包括一对横向贯穿空心轴（3）的活动板（61），且活动板（61）能沿水平方向在空心轴（3）上双向滑动，空心轴（3）两侧的一对所述活动板（61）相对面沿其长度方向均匀间隔设置有挤压块一（62）和挤压块二（63），且挤压块一（62）与其中一个活动板（61）固定连接，挤压块二（63）与另一个活动板（61）固定连接，所述挤压块一（62）和挤压块二（63）之间形成通孔（7），所述挤压块一（62）和挤压块二（63）相对侧呈八字形结构，且八字形结构的小口端朝向搅拌叶（6）的旋转方向；还包括设置在空心轴（3）内部用于驱动两个活动板（61）间隙式朝相反方向运动的驱动件（64）；
所述驱动件（64）包括转动设置在空心轴（3）内部且位于一对所述活动板（61）之间的齿轮辊（641），一对所述活动板（61）相对侧对应所述齿轮辊（641）均转配有与齿轮辊（641）相互啮合的齿条一（642），所述转动轴（2）的底部对应齿轮辊（641）固定有齿条二（643），且齿条二（643）与所述齿轮辊（641）相互啮合；
或者所述驱动件（64）包括固定在活动板（61）中间位置处的限位块（644），一对限位块（644）相对侧的空心轴（3）内侧均固定有导向轮（645），所述转动轴（2）底部均匀固定有钢丝绳，钢丝绳分别穿过两个导向轮（645）分别与限位块（644）连接，所述限位块（644）的两侧与空心轴（3）侧壁均设置有复位弹簧（646）。
2.根据权利要求1所述的生产聚谷氨酸的发酵罐，其特征在于：还包括用于向发酵物内部通入气体的通风机构（8），所述通风机构（8）包括通过支撑杆设置在罐体（1）底部轴心位置处的壳体（81），所述壳体（81）从上至下依此设置有气压腔（82）以及出气腔（83），所述气压腔（82）内部滑动设置有活塞（84），所述空心轴（3）延伸至气压腔（82）内部通过轴承与活塞（84）顶部连接，所述出气腔（83）的顶部设置有与气压腔（82）内部连通的总出气管（85），所述总出气管（85）上设置有单向阀一（86），所述气压腔（82）一侧的壳体（81）侧壁设置有与一端与气压腔（82）连通另一端延伸至外界的进气管（87），且所述进气管（87）上设置有单向阀二（88），所述出气腔（83）外侧的壳体（81）外周面沿圆周方向均匀设置有与出气腔（83）连通的出气管（89），且出气管（89）上均匀设置有出气孔。
3.根据权利要求2所述的生产聚谷氨酸的发酵罐，其特征在于：所述进气管（87）远离壳体（81）的一端设置有用于对气体进行过滤的过滤件（810）。
4.一种发酵生产聚谷氨酸的方法，其特征在于：采用权利要求1至3任一项所述的发酵罐，具体包括如下步骤：
S1：接种前先补糖将发酵罐糖控制在30g/L，然后通过补氨将PH控制在7.0-7.2，发酵过程中补氨控制pH7.0-7.2；
S2：将发酵罐的温度控制在30±0.5℃、搅拌轴的控制在转速80rpm 、罐压控制在0.06MP、风量控制在60m³/h；
S3：培养条件随着培养时间提高转速：1h：90rpm，2h：100rpm，4h：120rpm，8h：140rpm；14h风量80m³/h，20小时风量提高到100m³/h；
S4：当还原糖下降到15g/L以下开始补糖，补糖控制在10%-20%；
S4：粘度不增加停罐，加热处理，加入食用防腐剂等待后续处理；
S5：培养35小时停糖加入聚合转化辅助剂，粘度不增加pH回升停罐，停罐时发酵液热处理80℃，保温15分钟然后降温到30℃等待放罐。
5.根据权利要求4所述的发酵生产聚谷氨酸的方法，其特征在于：发酵主要原料及配比：酵母粉6%；味精10%;硫酸铵1.2%；氢氧化钠0.6%；葡萄糖12%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111237676.9A CN113881722B (zh) | 2021-10-22 | 2021-10-22 | 一种新型发酵生产聚谷氨酸的方法及其发酵罐 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111237676.9A CN113881722B (zh) | 2021-10-22 | 2021-10-22 | 一种新型发酵生产聚谷氨酸的方法及其发酵罐 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113881722A CN113881722A (zh) | 2022-01-04 |
| CN113881722B true CN113881722B (zh) | 2023-08-11 |
Family
ID=79013467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111237676.9A Active CN113881722B (zh) | 2021-10-22 | 2021-10-22 | 一种新型发酵生产聚谷氨酸的方法及其发酵罐 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113881722B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114532382B (zh) * | 2022-02-24 | 2023-06-13 | 淮安淮香源食品有限公司 | 一种谷粉糕点食品微生物发酵装置及其发酵方法 |
| CN117568141B (zh) * | 2024-01-12 | 2024-03-15 | 潍坊市检验检测中心 | 一种利用微生物食品发酵筛选装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102382865A (zh) * | 2011-10-27 | 2012-03-21 | 天津北洋百川生物技术有限公司 | 回流工艺生产γ-聚谷氨酸的方法 |
| CN107619778A (zh) * | 2017-03-29 | 2018-01-23 | 济南航晨生物科技有限公司 | 一种发酵生产高粘度聚谷氨酸专用的液体发酵罐 |
| JP6535909B1 (ja) * | 2018-04-27 | 2019-07-03 | 寧波北侖恒建農業科技有限公司 | スピリツ発酵装置 |
| CN111676120A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-09-18 | 江西和天然科技有限公司 | 一种聚谷氨酸用高溶氧发酵罐 |
| CN211771314U (zh) * | 2019-12-21 | 2020-10-27 | 新乡博凯生物技术有限公司 | 一种聚谷氨酸生物增效剂发酵用pH调节装置 |
-
2021
- 2021-10-22 CN CN202111237676.9A patent/CN113881722B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102382865A (zh) * | 2011-10-27 | 2012-03-21 | 天津北洋百川生物技术有限公司 | 回流工艺生产γ-聚谷氨酸的方法 |
| CN107619778A (zh) * | 2017-03-29 | 2018-01-23 | 济南航晨生物科技有限公司 | 一种发酵生产高粘度聚谷氨酸专用的液体发酵罐 |
| JP6535909B1 (ja) * | 2018-04-27 | 2019-07-03 | 寧波北侖恒建農業科技有限公司 | スピリツ発酵装置 |
| CN211771314U (zh) * | 2019-12-21 | 2020-10-27 | 新乡博凯生物技术有限公司 | 一种聚谷氨酸生物增效剂发酵用pH调节装置 |
| CN111676120A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-09-18 | 江西和天然科技有限公司 | 一种聚谷氨酸用高溶氧发酵罐 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 细菌纤维素与γ-聚谷氨酸复合膜发酵动力学的研究;董炎炎;曹思卉;陈君娜;马霞;陈世文;;食品工业(第12期);第176-180页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113881722A (zh) | 2022-01-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113881722B (zh) | 一种新型发酵生产聚谷氨酸的方法及其发酵罐 | |
| CN106982977A (zh) | 一种带磁力驱动泵的冰淇淋机 | |
| CN208599822U (zh) | 一种生物实验用块状药品碾压装置 | |
| CN112608831A (zh) | 一种提高生物表面活性素产率的工业发酵生产工艺 | |
| CN206746373U (zh) | 涂料搅拌机 | |
| CN116750873B (zh) | 一种污水处理用微生物曝气池 | |
| CN109646987B (zh) | 一种连续进出料高真空有机小分子提纯专用设备 | |
| CN114350505A (zh) | 一种γ-氨基丁酸的制备方法及其发酵装置 | |
| CN112725391A (zh) | 一种l-异亮氨酸发酵生产工艺 | |
| CN207838771U (zh) | 一种间断排料的润滑油加工装置 | |
| CN1786180A (zh) | 一种提高发酵法生产透明质酸产量及分子量的方法 | |
| CN207525239U (zh) | 一种发酵提取装置 | |
| CN111019809A (zh) | 一种微生物发酵反应罐 | |
| CN114671718A (zh) | 一种高效率微生物有机肥料生产用发酵设备 | |
| CN204768743U (zh) | 一种减水剂反应釜 | |
| CN207659431U (zh) | 一种密封性能好的生物技术用发酵罐 | |
| CN111657374A (zh) | 一种条形红茶通氧发酵装置 | |
| CN111876450A (zh) | 一种生产l-氨基酸的方法 | |
| CN111777624A (zh) | 一种他唑巴坦酸二苯甲酯的制备工艺 | |
| CN208776709U (zh) | 一种发酵罐加热用盘管机构 | |
| CN115845425B (zh) | 一种提高乳酸纯度的节能环保型精馏塔 | |
| CN219290632U (zh) | 一种废乙醇回收装置 | |
| CN215538455U (zh) | 一种水性聚氨酯高效脱溶设备 | |
| CN114100454B (zh) | 一种食醋固态酿造设备的搅拌装置 | |
| CN204550594U (zh) | 卧式液固体耦联式食用菌菌体发酵罐 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A novel fermentation method for producing polyglutamic acid and its fermentation tank Effective date of registration: 20231115 Granted publication date: 20230811 Pledgee: Postal Savings Bank of China Limited Zaozhuang Shizhong District Branch Pledgor: JIENUO ENZYME CO.,LTD. Registration number: Y2023980065788 |