CN202688312U

CN202688312U - 一种丝状真菌华根霉固定化液态发酵装置

Info

Publication number: CN202688312U
Application number: CN 201220261009
Authority: CN
Inventors: 王栋; 徐岩; 朱增亮
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2022-06-05

Abstract

一种丝状真菌华根霉固定化液态发酵装置，属于发酵装置领域。该装置由罐体、轴向流搅拌器、挡板、导流筒、径向流搅拌器和空气分布器组成，轴向流搅拌器和径向流搅拌器分别位于导流筒外侧上部和下部。导流筒既作为丝状真菌固定化生长载体，又有利于发酵液形成循环流；轴向流搅拌器促进发酵液在导流筒内外形成循环流。针对华根霉膜结合脂肪酶，用该装置液态发酵水平比普通搅拌式发酵装置的发酵水平提高5.5倍，发酵结束，菌体几乎全部聚集在导流筒上，易于实现菌体与发酵液分离。本实用新型解决了丝状真菌华根霉在普通搅拌式发酵装置中难以聚集生长、发酵水平较低的问题，对拓展丝状真菌液态发酵应用范围，具有较广泛的适用性与推广价值。

Description

一种丝状真菌华根霉固定化液态发酵装置

技术领域

本实用新型涉及一种丝状真菌华根霉固定化液态发酵装置及其使用方法，属于发酵工业技术及发酵装置领域。

背景技术

丝状真菌是一类重要的工业微生物，其发酵产品广泛应用于食品、医药、农业、能源、化工等众多领域。工业上丝状真菌采用液体深层发酵生产多种酶和代谢产物，已经取得巨大的社会和经济效益，如抗生素、柠檬酸等。丝状真菌的液态发酵过程比较复杂，常用的机械搅拌式发酵罐对于一些丝状真菌发酵存在一定的问题，如剪切环境等方面的变化会造成丝状真菌菌体形态的差异，并且许多研究表明菌丝形态的不同往往会引起发酵产物种类和数量的变化。因此如何控制丝状真菌液态发酵的菌丝体形态，使得产物（酶、有机酸等）大量积累，已成为丝状真菌液态发酵工业中的关键所在。

丝状真菌液态发酵中对产物生产有影响的各种形态包括菌球、菌团等缠绕聚集形态和游离菌丝等表观形态。为对丝状真菌菌丝形态进行控制，特别是聚集态菌体的形成，目前主要是通过以下几方面的措施：一是对发酵培养基组成及发酵条件进行优化以控制特定菌体形态的形成([1] Liu Y, Liao W, Chen S. Study of pellet formation of filamentous fungi Rhizopus oryzae using a multiple logistic regression model [J]. Biotechnology and Bioengineering, 2008, 99(1): 117-128)。二是通过添加固定化载体促进特定菌体形态的形成。固定载体类型主要有纤维吸附([2] 张定丰，林建平，金志华，等. 用于固定化米根霉发酵生产L-乳酸的转盘反应器及其放大，化学工程, 2004, 32(1): 34-37)，海藻酸盐凝胶包埋([3] Hang Y, Hamamci H, Woodams E E. Production of L(+)-lactic acid by Rhizopus oryzae immobilized in calcium alginate gels. Biotechnology Letters, 1989, 11: 119-120)，聚氨酯吸附([4] 陈育如, 夏黎明, 岑沛霖. 聚氨酯吸附固定米根霉发酵L-乳酸的优化，南京师范大学学报(工程技术版), 2002, 2(1): 52-55)等。但是针对一些特定的丝状真菌，在通用机械搅拌式通风发酵装置中，利用上述方法往往也难以达到对特定菌体形态的有效控制，从而限制了这些丝状真菌的工业化放大生产。

丝状真菌华根霉产菌体结合脂肪酶，在发酵过程中形成絮状或者小球状菌体均表现出较低酯合成活性，而形成较大块状菌体则表现出较高的活性([5] 周艺博，王栋，徐岩等. 华根霉合成活性脂肪酶液态发酵菌体形态调控的研究. 工业微生物, 2011, 41(5): 11-16)。该丝状真菌在普通机械搅拌式发酵装置中，由于搅拌器的剪切作用很难形成较大的聚集形态菌丝体，通过普通发酵装置的改进以控制特定菌体形态的形成，对于解决此类丝状真菌的发酵问题具有重要价值。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种丝状真菌固定化液态发酵装置及其使用方法，克服现有装备和技术的不足，针对普通机械搅拌式发酵罐中丝状真菌难以聚集成较大聚集态的问题，提供一种适用于丝状真菌华根霉固定化液态发酵装置及方法。

本实用新型的技术方案：一种丝状真菌华根霉固定化液态发酵装置，该装置由罐体1、轴向流搅拌器2、挡板3、导流筒4、径向流搅拌器5和环状气体分布器6组成；导流筒4是通过上下支架7容置在发酵罐体内，轴向流搅拌器2和径向流搅拌器5分别位于导流筒4外侧的上部和下部；设置4片挡板3，均匀分布在罐体内，紧贴罐壁；轴向流搅拌器2和径向流搅拌器5叶片均为4-6片，轴向流搅拌器2桨叶为与水平面夹角45度的平直涡轮桨叶，径向流搅拌器5桨叶为与水平面夹角90度的平直涡轮桨叶，环状气体分布器6位于径向流搅拌器5下方。

所述导流筒4为网孔状不锈钢材质，既为丝状真菌液态发酵提供生长载体，同时又促进发酵液形成筒内外的循环流。

所述丝状真菌华根霉固定化液态发酵装置的使用方法，发酵方法为培养基与发酵罐灭菌后孢子接种及通风机械搅拌进行丝状真菌华根霉液态固定化培养，在通气量0.5～2 L/L/min范围内，控制搅拌转速400～700 r/min，实现在发酵过程中华根霉的聚集态固定化生长；通过发酵条件的控制实现在发酵过程中华根霉膜结合脂肪酶的高水平生产，最终华根霉合成活性脂肪酶发酵水平达到324.8 U/g干菌体，菌体干重量达到19.1 g/L，单位体积发酵液活力达到6200 U/L，发酵水平提高了5.5倍，且发酵结束后，菌体几乎全部聚集在导流筒上，易于实现菌体与发酵液分离。

本实用新型的有益效果：本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1、本实用新型采用导流筒作为丝状真菌聚集生长载体，便于发酵结束后菌丝体的分离收集，减轻下游处理难度。

2、本实用新型选用导流筒及轴向流和径向流搅拌器相配合，使发酵液形成循环流，有利于发酵液的传质和传氧。

3、本实用新型采用固定化导流筒液态发酵丝状真菌，解决了搅拌式发酵罐中丝状真菌聚集态生长的问题，同时发酵水平也显著提高。

附图说明

图1 本发酵装置整体剖视结构示意图。1、罐体；2、轴向流搅拌器；3、挡板（4片）；4、导流筒；5、径向流搅拌器；6、环状气体分布器。

图2 固定化导流筒实物图。4、不锈钢导流筒，目数18；7、支架。

具体实施方式

实施例1 丝状真菌华根霉固定化液态培养导流筒的制作和发酵装置的安装，参见图1、图2：

新型华根霉固定化培养导流筒4是以不锈钢为主体，主体上开孔（目数18），同时以不锈钢圆柱为支架7。

一种丝状真菌华根霉固定化液态发酵装置，如图1所示，该装置是由罐体1、轴向流搅拌器2、挡板3、导流筒4、径向流搅拌器5和环状气体分布器6组成。导流筒4是通过上下支架7容置在发酵罐体内，轴向流搅拌器2和径向流搅拌器5分别位于导流筒4外侧上部和下部。挡板3紧贴罐壁，均匀分布。轴向流搅拌器2和径向流搅拌器5叶片均为4-6片，轴向流搅拌器2桨叶与水平面夹角45度，径向流搅拌器5桨叶与水平面夹角为90度。

实施例2：丝状真菌华根霉固定化液态发酵装置发酵实验

按照实施例1的在7L发酵罐中安装发酵装置。将4L培养基装入发酵罐中，在121℃、灭菌30 min。将华根霉Rhizopus chinensis CCTCC NO：M 201021孢子悬浮液作为种子注入培养基，通无菌空气4 L/min，搅拌600 r/min，连续培养72小时。最终华根霉合成活性脂肪酶发酵水平达到324.8 U/g干菌体，菌体干重量达到19.1 g/L，单位体积发酵液活力达到6196.9 U/L，发酵水平提高了5.5倍。最终实现华根霉菌丝体全部附着生长，与普通搅拌式发酵装置相比，华根霉脂肪酶发酵水平提高5.5倍。

Claims

1.一种丝状真菌华根霉固定化液态发酵装置，其特征在于该装置由罐体（1）、轴向流搅拌器（2）、挡板（3）、导流筒（4）、径向流搅拌器（5）和环状气体分布器（6）组成；导流筒（4）是通过上下支架（7）容置在发酵罐体内，轴向流搅拌器（2）和径向流搅拌器（5）分别位于导流筒（4）外侧的上部和下部；设置4片挡板（3），均匀分布在罐体内，紧贴罐壁；轴向流搅拌器（2）和径向流搅拌器（5）叶片均为4-6片，轴向流搅拌器（2）桨叶为与水平面夹角45度的平直涡轮桨叶，径向流搅拌器（5）桨叶为与水平面夹角90度的平直涡轮桨叶，环状气体分布器（6）位于径向流搅拌器（5）下方。

2.根据权利要求1所述丝状真菌华根霉固定化液态发酵装置，其特征在于：所述导流筒（4）为网孔状不锈钢材质，既为丝状真菌液态发酵提供生长载体，同时又促进发酵液形成筒内外的循环流。