CN205188295U - 一种乳酸菌高密度发酵与乳酸物理法分离偶联的生产设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及菌剂制备技术领域，具体地说是一种乳酸菌高密度发酵与乳酸物理法分离偶联的生产设备。本实用新型同现有技术相比，设计了乳酸菌高密度发酵与离子交换树脂分离乳酸等偶联的生产设备，解除了乳酸代谢产物的反馈抑制，通过该设备得到的高密度发酵液中，菌浓度达到30？g/L，制备的冻干菌粉中，活菌数达到8.0×1011？cfu/g以上。

Description

一种乳酸菌高密度发酵与乳酸物理法分离偶联的生产设备

技术领域

本实用新型涉及菌剂制备技术领域，具体地说是一种乳酸菌高密度发酵与乳酸物理法分离偶联的生产设备。

背景技术

酸奶是以牛奶为基质，经嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌混合发酵的乳制品。现在生产酸奶多采用直投式发酵剂，因为乳酸菌细胞的数量和活性显著影响到发酵剂的性能。

乳酸菌本身不能合成各种维生素和氨基酸，对营养要求十分苛刻。大规模培养乳酸菌时，需要添加富含维生素和氨基酸等生长因子的物质，以便于对乳酸菌进行增殖。

在生长过程中，乳酸菌逐渐分泌乳酸等有机酸代谢产物，使培养基的pH值不断下降。如此酸性环境会抑制乳酸菌的生长繁殖，导致乳酸菌细胞活性下降，甚至出现菌体死亡的情况。

目前，调节培养基的pH值的方法主要是通过流加氨水或氢氧化钠溶液。但这种方法会在发酵液体系中增加大量的Na+或NH4+，同时仍会存在大量的乳酸根或分子型乳酸，这种化学法无法充分满足高密度发酵的生产要求，而且据报道乳酸根或分子型乳酸对乳酸菌也具有毒害作用。

因此，需要设计一种乳酸菌高密度发酵与乳酸物理法分离偶联的生产设备，以达到提高发酵液中菌浓与细胞活性，降低代谢产物乳酸对乳酸菌的反馈抑制作用。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供了一种乳酸菌高密度发酵与乳酸物理法分离偶联的生产设备，以达到提高发酵液中菌浓与细胞活性，降低代谢产物乳酸对乳酸菌的反馈抑制作用。

为了达到上述目的，本实用新型是一种乳酸菌高密度发酵与乳酸物理法分离偶联的生产设备，其特征在于：氢离子浓度指数控制器的探测端位于发酵罐内，氢离子浓度指数控制器的控制端分别链接碱液蠕动泵、酸液蠕动泵和发酵液循环蠕动泵，碱液蠕动泵设在碱液管道上，碱液管道的一端与碱液瓶连接，置于发酵罐内，酸液蠕动泵设在酸液管道上，酸液管道的一端与酸液瓶连接，酸液管道的另一端置于发酵罐内，发酵液循环蠕动泵设在发酵液回流管道上，发酵液回流管道的一端与离子交换色谱柱的输出端连接，发酵液回流管道的另一端置于发酵罐内，离子交换色谱柱的输入端与发酵罐之间采用另一管道连接。

所述的发酵罐内还设有氮气管道，氮气管道上设有气体过滤器，氮气管道的另一端与氮气瓶连接。

所述的离子交换色谱柱内设有离子交换树脂。

本实用新型同现有技术相比，设计了乳酸菌高密度发酵与离子交换树脂分离乳酸等偶联的生产设备，解除了乳酸代谢产物的反馈抑制，通过该设备得到的高密度发酵液中，菌浓度达到30g/L，制备的冻干菌粉中，活菌数达到8.0×10¹¹cfu/g以上。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

参见图1，1为发酵罐；2为气体过滤器；3为氮气瓶；4为离子交换色谱柱；5为氢离子浓度指数控制器；6为酸液瓶；7为碱液瓶；8为发酵液循环蠕动泵；9为碱液蠕动泵；10为酸液蠕动泵。

具体实施方式

现结合附图对本实用新型做进一步描述。

参见图1，本实用新型是一种乳酸菌高密度发酵与乳酸物理法分离偶联的生产设备。氢离子浓度指数控制器5的探测端位于发酵罐1内，氢离子浓度指数控制器5的控制端分别链接碱液蠕动泵9、酸液蠕动泵10和发酵液循环蠕动泵8，碱液蠕动泵9设在碱液管道上，碱液管道的一端与碱液瓶7连接，置于发酵罐1内，酸液蠕动泵10设在酸液管道上，酸液管道的一端与酸液瓶6连接，酸液管道的另一端置于发酵罐1内，发酵液循环蠕动泵8设在发酵液回流管道上，发酵液回流管道的一端与离子交换色谱柱4的输出端连接，发酵液回流管道的另一端置于发酵罐1内，离子交换色谱柱4的输入端与发酵罐1之间采用另一管道连接。

发酵罐1内还设有氮气管道，氮气管道上设有气体过滤器2，氮气管道的另一端与氮气瓶3连接。

离子交换色谱柱4内设有离子交换树脂。

在发酵液制备过程中，需要氮气保压0.02-0.03MPa，本实用新型通过氮气瓶3对发酵液中的氮气进行控制。氢离子浓度指数控制器5对发酵罐1内的pH值进行监控，当pH值超出5.0-6.8的范围时，通过控制碱液蠕动泵9或酸液蠕动泵10，使碱液或者酸液注入到发酵罐1内，以调整pH值。

在乳酸菌对数生长期间的8-30小时且乳酸浓度达到5-30g/L时，在发酵液循环蠕动泵8的作用下，发酵液从发酵罐1流出，经过另一管道流入离子交换器色谱柱4；在离子交换器色谱柱4内，由离子交换树脂对发酵液中的乳酸进行吸附，形成高密度发酵液并回流至发酵罐1，不断循环，直到乳酸浓度符合标准。

启动离子交换色谱柱4后，发酵液循环速度为每分钟50-200ml，每循环3-10h后，采用新的离子交换器色谱柱更换已经使用的离子交换器色谱柱，更换次数为2-4次。

发酵末期，发酵液中嗜热链球菌菌体得率达到0.27g/g，比不采用离子交换树脂偶联的菌浓提高30%；乳酸得率达到1.0g/g，相对提高12%。

已经使用的离子交换器色谱柱4采用浓度为2mol/L的硫酸进行洗脱回收乳酸，采用大量去离子水洗涤离子交换树脂，以便于再生利用。

Claims (3)

1.一种乳酸菌高密度发酵与乳酸物理法分离偶联的生产设备，其特征在于：氢离子浓度指数控制器（5）的探测端位于发酵罐（1）内，氢离子浓度指数控制器（5）的控制端分别链接碱液蠕动泵（9）、酸液蠕动泵（10）和发酵液循环蠕动泵（8），碱液蠕动泵（9）设在碱液管道上，碱液管道的一端与碱液瓶（7）连接，置于发酵罐（1）内，酸液蠕动泵（10）设在酸液管道上，酸液管道的一端与酸液瓶（6）连接，酸液管道的另一端置于发酵罐（1）内，发酵液循环蠕动泵（8）设在发酵液回流管道上，发酵液回流管道的一端与离子交换色谱柱（4）的输出端连接，发酵液回流管道的另一端置于发酵罐（1）内，离子交换色谱柱（4）的输入端与发酵罐（1）之间采用另一管道连接。

2.根据权利要求1所述的一种乳酸菌高密度发酵与乳酸物理法分离偶联的生产设备，其特征在于：所述的发酵罐（1）内还设有氮气管道，氮气管道上设有气体过滤器（2），氮气管道的另一端与氮气瓶（3）连接。

3.根据权利要求1所述的一种乳酸菌高密度发酵与乳酸物理法分离偶联的生产设备，其特征在于：所述的离子交换色谱柱（4）内设有离子交换树脂。