CN206109402U - 连续发酵系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种连续发酵系统,包括用于微生物发酵的发酵装置、用于补充培养基的补料装置以及恒化装置。该恒化装置包括用于过滤旧培养基的过滤层和包围在过滤层四周的外层，过滤层围成过滤腔，并与发酵装置连通形成循环回路，循环回路上设置用于使培养基循环流动的动力件。外层与过滤层之间形成外腔，外腔上开设有用于排出过滤后的旧培养基的排出端口。通过补料装置和恒化装置的结合能够减少培养基中有害代谢物质的积累，并且及时补进新鲜培养基，使菌体生长达到更高菌体量。而且恒化装置能够回收菌体到发酵装置内，使菌体能够回收利用，避免浪费。

Description

连续发酵系统

技术领域

本申请涉及一种用于连续发酵的结构。

背景技术

连续发酵指以一定的速度向发酵装置内添加新鲜培养基，同时以相同速度流出旧培养基，从而使发酵装置内的液量维持恒定的发酵过程。连续发酵可分为单罐连续发酵和多罐串联连续发酵方式。目前多罐串联连续发酵方式已经得到普遍应用，但是单罐连续发酵技术仍未成熟。

现有单罐连续发酵方式为恒液培养。恒液培养即为放掉一定体积的发酵液，同时补进等体积的新鲜培养基。

但现有恒液培养方式流放的发酵液中的菌体不能回收利用，造成浪费。

发明内容

本申请提供一种新型的连续发酵系统。

本申请提供的连续发酵系统,包括用于微生物发酵的发酵装置和用于补充培养基的补料装置，还包括：

恒化装置，所述恒化装置包括用于过滤旧培养基的过滤层和包围在过滤层四周的外层，所述过滤层围成过滤腔，并与发酵装置连通形成循环回路，所述循环回路上设置用于使培养基循环流动的动力件；所述外层与过滤层之间形成外腔，所述外腔上开设有用于排出过滤后的旧培养基的排出端口。

作为所述连续发酵系统的进一步可选方案，所述过滤层为中空纤维柱。

作为所述连续发酵系统的进一步可选方案，所述恒化装置的排出通道上设置有流量计，记录排出的旧培养基流量。

作为所述连续发酵系统的进一步可选方案，还包括收集装置，所述收集装置与恒化装置的排出端口连通，用于收集排出的旧培养基。

作为所述连续发酵系统的进一步可选方案，所述排出端口包括位于外腔上部的第一端口和位于外腔下部的第二端口，所述第一端口和第二端口均设置有阀门。

作为所述连续发酵系统的进一步可选方案，所述收集装置与第一端口连通，用于收集排出后的旧培养基。

作为所述连续发酵系统的进一步可选方案，所述流量计设置在第一端口与收集装置之间。

作为所述连续发酵系统的进一步可选方案，在培养基自所述发酵装置向恒化装置流动的通路上依次设置有第三阀门和第四阀门，在第三阀门和第四阀门的通路之间伸出第一支路和第二支路，所述第一支路上设置有第五阀门，所述第二支路上设置有第六阀门；在培养基自所述恒化装置向发酵装置流动的通路上依次设置有第八阀门和第七阀门，在第七阀门和第八阀门的通路之间伸出第三支路，所述第三支路上设置有第九阀门。

作为所述连续发酵系统的进一步可选方案，在培养基自所述恒化装置向发酵装置流动的通路上设置有压力表，用于检测该通路中的压力。

作为所述连续发酵系统的进一步可选方案，所述动力件为动力泵，用于向培养基的流动提供动力。

本申请的有益效果是：

本申请提供的连续发酵系统,包括用于微生物发酵的发酵装置、用于补充培养基的补料装置以及恒化装置。该恒化装置包括用于过滤旧培养基的过滤层和包围在过滤层四周的外层，过滤层围成过滤腔，并与发酵装置连通形成循环回路，循环回路上设置用于使培养基循环流动的动力件。外层与过滤层之间形成外腔，外腔上开设有用于排出过滤后的旧培养基的排出端口。通过补料装置和恒化装置的结合能够减少培养基中有害代谢物质的积累，并且及时补进新鲜培养基。而且恒化装置能够回收菌体到发酵装置内，使菌体能够回收利用，让菌体生长达到更高菌体量，避免浪费。

附图说明

图1为本申请连续发酵系统一种实施例的结构示意简图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。

然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可以被省略，或者还可以采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述或没有详细的描述。

此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。因此，附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

实施例一：

本实施例提供一种连续发酵系统。

请参考图1，本连续发酵系统包括用于微生物发酵的发酵装置100、用于补充培养基的补料装置200以及恒化装置300。该恒化装置300包括用于过滤旧培养基的过滤层310和包围在过滤层310四周的外层320，过滤层310围成过滤腔，并与发酵装置100连通形成循环回路，循环回路上设置用于使培养基循环流动的动力件。外层320与过滤层310之间形成外腔，外腔上开设有用于排出过滤后的旧培养基的排出端口。

工作时，当微生物发酵进入到稳定期后，菌体量增加，伴随着代谢产物的增多，培养基中积累的有害物质增多，对菌体生长限制的限制性因素大大增加，比如乙酸的积累，会对菌体的继续增长造成限制。在菌体生长的稳定期将发酵液通过管道流进恒化装置300内，恒化装置300可以将发酵液中的培养基通过过滤层310滤出，同时截留菌体，通过管道将菌体送回发酵装置100内继续培养，实现滤出旧培养基的同时将菌体送回发酵装置100继续培养。

本过滤层310采用能够滤出旧培养基，但能够留下菌体的材料制成。如在本实施例中，过滤层310采用的是中空纤维柱。

当旧的发酵液经过恒化装置300时，一部分培养基会滤出到中空纤维柱外面，有害代谢物质就随着培养基能排出中空纤维柱外，菌体由于分子量较大被截留在中空纤维柱内，在动力件的动力作用下伴随着剩余的发酵液回流到发酵装置100中进行发酵。

该连续发酵系统通过补料装置200和恒化装置300的结合能够减少培养基中有害代谢物质的积累，并且及时补进新鲜培养基，使菌体生长达到更高菌体量。而且恒化装置300能够回收菌体到发酵装置100内，使菌体能够回收利用，避免浪费。

请参考图1，在恒化装置300的排出通道上还可以设置有流量计600，记录排出的旧培养基流量。

通过流量计600显示的流速反馈调节补料管道内补料的流速，使得单位时间滤出旧培养基的体积与补进新培养基的体积一致。流量计600的设置使得补料流速可以根据培养基滤出速度进行反馈调节，避免以往一次性补加大量培养基对整个菌体生长环境造成的巨大冲击。

进一步地，该连续发酵系统还可能包括收集装置900，该收集装置900与恒化装置300的排出端口连通，用于收集排出的旧培养基。

如图1所示，本实施例恒化装置300的排出端口包括位于外腔上部的第一端口和位于外腔下部的第二端口，该第一端口和第二端口均设置有阀门410、420进行开闭的控制。

使用时只需打开第一阀门410(用于控制第一端口的阀门)，滤出液从第一端口流出。流量计600可以是设置在第一端口与收集装置900之间，监控培养基的流出流速。

第二阀门420(用于控制第二端口的阀门)为预留的出口，便于中空纤维柱的排气。

请参考图1，在本实施例中，恒化装置300与发酵装置100的循环回路上的动力件采用的是动力泵510，该动力泵510用于向培养基的流动提供动力，使培养基在发酵装置100和恒化装置300之间循环流动起来。

此外，在补料装置200和发酵装置100的补料管道上也设置有动力件，如动力泵520，为补料提供动力，使新培养基能够被送入发酵装置100内。

进一步地，在工作前，还可以根据需要对恒化装置300及管道进行灭菌处理。

为了能够进行灭菌处理，本实施例在培养基自发酵装置100向恒化装置300流动的通路上依次设置有第三阀门430和第四阀门440，在第三阀门430和第四阀门440的通路之间伸出第一支路810和第二支路820，第一支路810上设置有第五阀门450，第二支路820上设置有第六阀门460。

在培养基自恒化装置300向发酵装置100流动的通路上依次设置有第八阀门480和第七阀门470，在第七阀门470和第八阀门480的通路之间伸出第三支路830，第三支路830上设置有第九阀门490。

其中，第一支路820靠近第三阀门430，第二支路830靠近第四阀门440。

此外，还可以在培养基自恒化装置300向发酵装置100流动的通路上设置有压力表700，用于检测该通路中的压力。

进行灭菌处理时，首先，关闭第三阀门430、第五阀门450和第七阀门470。打开第一阀门410、第二阀门420、第四阀门440、第六阀门460、第八阀门480和第九阀门490。然后缓慢打开第五阀门450让蒸汽进入管道对恒化装置300及管道灭菌。调节第一阀门410、第二阀门420、第六阀门460和第九阀门490的大小使得压力表700的示数为0.1Mpa左右。进行灭菌15-20min处理。灭菌完毕后调小进蒸汽的第五阀门450，同时逐渐关闭第一阀门410、第二阀门420、第六阀门460和第九阀门490，直到停止进蒸汽，完成灭菌处理。

工作时，对发酵装置100进行接种发酵，当罐内菌体量生长到一定阶段时候，开始进入恒化培养阶段。首先打开第三阀门430、第四阀门440、第七阀门470和第八阀门480、，让发酵液通过管道进入恒化装置300内。接着打开动力泵使得培养基在发酵装置100与恒化装置300之间循环流动。然后微开第一阀门410，放出经中空纤维柱过滤后的旧培养基，菌在回路里面，排出的是有次级代谢物的发酵液。通过流量计600显示的流速反馈调节补料管道上动力泵的流速，使得单位时间滤出旧培养基的体积与补进新培养基的体积一致。

本连续发酵系统实现了菌液分离过程：发酵罐在补料装置200、恒化装置300的辅助下可以进行连续发酵。补料流速可以根据培养基滤出速度进行反馈调节，避免以往一次性补加大量培养基对整个菌体生长环境造成的巨大冲击。通过补料装置200和恒化装置300的结合能够减少培养基中有害代谢物质的积累，并且及时补进新鲜培养基，使菌体生长达到更高菌体量。由于恒化装置300能够回收菌体到罐内，解决了菌体不能回收造成浪费的问题。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种连续发酵系统,包括用于微生物发酵的发酵装置和用于补充培养基的补料装置，其特征在于，还包括：

恒化装置，所述恒化装置包括用于过滤旧培养基的过滤层和包围在过滤层四周的外层，所述过滤层围成过滤腔，并与发酵装置连通形成循环回路，所述循环回路上设置用于使培养基循环流动的动力件；所述外层与过滤层之间形成外腔，所述外腔上开设有用于排出过滤后的旧培养基的排出端口。

2.如权利要求1所述的连续发酵系统，其特征在于，所述过滤层为中空纤维柱。

3.如权利要求1所述的连续发酵系统，其特征在于，所述恒化装置的排出通道上设置有流量计，记录排出的旧培养基流量。

4.如权利要求3所述的连续发酵系统，其特征在于，还包括收集装置，所述收集装置与恒化装置的排出端口连通，用于收集排出的旧培养基。

5.如权利要求4所述的连续发酵系统，其特征在于，所述排出端口包括位于外腔上部的第一端口和位于外腔下部的第二端口，所述第一端口和第二端口均设置有阀门。

6.如权利要求5所述的连续发酵系统，其特征在于，所述收集装置与第一端口连通，用于收集排出后的旧培养基。

7.如权利要求6所述的连续发酵系统，其特征在于，所述流量计设置在第一端口与收集装置之间。

8.如权利要求1至7中任一项所述的连续发酵系统，其特征在于，在培养基自所述发酵装置向恒化装置流动的通路上依次设置有第三阀门和第四阀门，在第三阀门和第四阀门的通路之间伸出第一支路和第二支路，所述第一支路上设置有第五阀门，所述第二支路上设置有第六阀门；在培养基自所述恒化装置向发酵装置流动的通路上依次设置有第八阀门和第七阀门，在第七阀门和第八阀门的通路之间伸出第三支路，所述第三支路上设置有第九阀门。

9.如权利要求8所述的连续发酵系统，其特征在于，在培养基自所述恒化装置向发酵装置流动的通路上设置有压力表，用于检测该通路中的压力。

10.如权利要求1至7中任一项所述的连续发酵系统，其特征在于，所述动力件为动力泵，用于向培养基的流动提供动力。