CN206768117U - 一种羽毛淋浇发酵生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种羽毛淋浇发酵生物反应器，包括发酵罐体、发酵液循环装置、通气装置和监控装置，发酵液循环装置使发酵液在罐内可以循环使用，通过通气装置对罐体内部通入空气，使氧气充分溶解吸附在羽毛原料表面，罐体内的反应得以充分发生。本实用新型通过设置过滤板、循环装置及通气装置，实现了羽毛的高效发酵，能解决羽毛液体发酵一次性添加量过少问题，同时增大了发酵液和空气的接触面积，有效地提高了溶解氧的浓度，提高了发酵速度，缩短发酵周期。

Description

一种羽毛淋浇发酵生物反应器

技术领域

本实用新型涉及一种淋浇式生物反应器，特别适用于羽毛液体淋浇发酵生产氨基酸。

背景技术

羽毛是家禽处理后剩余的废弃物，在全世界的范围内，每年有数百万吨羽毛废弃物产生，而我国每年产生的废弃羽毛将近70万吨，固体废弃物的管理问题成了家禽屠宰企业亟待解决的问题。然而羽毛废弃物是一种丰富的天然蛋白质资源，其粗蛋白含量高达85％一90％，也含有维生素B,和一些未知的生长因子,羽毛蛋白中除赖氨酸、蛋氨酸的含量明显较低外,其它动物必需氨基酸的组成略高于鱼粉，这意味着利用蛋白质水解生产氨基酸作为食品添加剂或氨基酸液体肥具有潜在的经济效益。但禽类羽毛中的蛋白质主要由角质蛋白构成，角蛋白中含有较多的胱氨酸，他们之间形成大量的二硫键，再加上氢键和分子间作用力很难被普通蛋白酶(如胰蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶等)水解。利用高温高压蒸煮、酶解法、膨化、酸碱水解和利用氧化剂或者还原剂等传统方法加工处理废弃羽毛氨基酸破坏严重、能耗高、污染大、酶制剂成本高等问题，而利用微生物对角蛋白进行降解可以提高水解产物的营养价值，降低能耗、成本以及对环境的污染问题。

目前对于羽毛生物降解没有专门的生物反应器，都在传统液体发酵罐中进行，但由于羽毛的吸水特性，羽毛液体发酵时羽毛一次性添加量不能过多，发酵液中一般只能添加1％的羽毛，从而导致产物浓度过低，效率极其低下，同时由于使用搅拌方式进行混料和溶氧，后期发酵液浓度增大，需增加搅拌速度，而搅拌所产生的过大剪切力会对菌体造成损伤，同时浪费能源。

实用新型内容

鉴于上述状况，本实用新型提供一种用于羽毛发酵的生物反应器，解决传统羽毛液体产物浓度过低、效率低下和能耗过高等问题。

实现本实用新型的技术方案如下：

一种羽毛淋浇发酵生物反应器，包括支撑脚、发酵罐、发酵液循环装置、通气装置及监控装置。

发酵罐固定在支撑脚上，包括罐体、顶盖及罐底，罐体为上端大下端小的类圆锥状，由内胆、夹套层和外壳组成，可以有效保温及密封，罐体内壁从上而下在三个高度上设置有支撑块，三个高度的支撑块分别可拆卸地安装有孔径不同的第一过滤板、第二过滤板、第三过滤板；顶盖开有一个补料口和两个排气孔，补料口用于补充发酵原料，排气孔用于将罐体内产生的废气排出；罐底为半球形状，放置有过滤网。

发酵液循环装置，发酵液循环装置包括T型洗罐器、回淋管道、增压泵及过滤器，T型洗罐器设置于罐体内部第一过滤板上端，通过回淋管道与增压泵连通，过滤器设置在罐底下方，过滤器进液端连接罐底的出液孔，出液端连接增压泵，过滤器与增压泵之间设置有球阀。

通气装置包括通气管、空气压缩机和空气过滤器，空气压缩机进气端与空气过滤器连通，出气端通过通气管与罐底连通。

监控装置包括温度计与液位计，温度计设置在罐底，液位计设置于罐底侧壁外部，可以直观地监视发酵罐体内部的温度及发酵液的积累量。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和有益效果：本实用新型与传统液体发酵罐发酵羽毛相比，实现了羽毛的高效发酵，能解决羽毛液体发酵一次性添加量过少问题，同时增大了发酵液和空气的接触面积，有效地提高了溶解氧的浓度，提高了发酵速度，缩短发酵周期。

附图说明

图1是本实用新型羽毛淋浇发酵生物反应器结构示意图。

图2是本实用新型羽毛淋浇发酵生物反应器俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。

如图1、图2所示，本实用新型所述的一种羽毛淋浇发酵生物反应器，它包括放置于支撑架10上的发酵罐20、发酵液循环装置30、通气装置40及监控装置50。

发酵罐20固定在支撑脚10上，包括罐体21、顶盖22及罐底23，罐体21 为上端大下端小的类圆锥状，由内胆、夹套层和外壳组成，可以有效保温及密封；罐体21内壁从上而下在三个高度上设置有支撑块24，三个高度上的支撑块可拆卸地分别安装有滤孔孔径不同的第一过滤板25-1、第二过滤板25-2、第三过滤板25-3，第一过滤板25-1的滤孔孔径为3mm，第二过滤板25-2的滤孔孔径为2mm，第三过滤板25-3的滤孔孔径为1mm；顶盖22开有一个补料口28 和两个排气孔27，补料口28用于补充发酵原料，排气孔27用于将罐体内产生的废气排出；罐底23为半球形状，放置有30目的过滤网26，罐底开设有出液孔29。

发酵液循环装置30，包括T型洗罐器31、回淋管道32、增压泵33及过滤器34，T型洗罐器31设置于罐体21内部第一过滤板25-1上端，通过回淋管道 32与增压泵33连通，过滤器34设置在罐底23下方，过滤器34连接罐底23的出液孔29，过滤器34另一端连接增压泵33，过滤器34与增压泵33之间设置有球阀35。

通气装置40，包括通气管41、空气压缩机42和空气过滤器43，空气压缩机42进气端与空气过滤器43连通，出气端通过通气管42与罐底连通。

监控装置50，包括温度计51与液位计52，温度计51设置在罐底23，液位计52设置于罐底23侧壁外部，温度计51用于监控罐底23发酵液的温度，液位计52用于监控罐底23发酵液的积累量。

羽毛发酵过程如下：发酵原料羽毛堆放在第一过滤板25-1、第二过滤板 25-2、第三过滤板25-3上，聚集在罐底23的发酵液经出液孔29进入过滤器34，过滤完滤渣后，通过增压泵33将发酵液从回淋管道32泵入T型洗罐器31，T 形洗罐器31在发酵液的压力作用下自然转动，发酵液便能均匀地喷淋至堆放于滤板的羽毛原料之上，菌种大量吸附于羽毛原料之上，以顶部流下的发酵液和羽毛为营养底物进行自身的生长代谢，形成产物氨基酸，然后随着发酵液穿过堆放羽毛层的过滤板及过滤网，汇聚到球形罐底23，发酵液在罐体内循环使用。外部空气经过空气过滤器43过滤除菌后，由可调节功率的空气压缩机42经过通气管41泵入罐底23，空气经羽毛原料之间的缝隙自下而上运动，依次经过第三过滤板25-3、第二过滤板25-2、第一过滤板25-1，使氧气溶解吸附在羽毛原料表面，最后废气从顶盖排气孔27排出，空气的通入能使原料在罐体内更充分的发生反应，提高转化率。通过观测温度计51显示的温度及液位计52显示的发酵液积累量，通过控制球阀35，进而控制发酵液的泵入量，从而控制反应速率。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (7)

1.一种羽毛淋浇发酵生物反应器，其特征在于：包括支撑脚，

发酵罐，所述发酵罐固定在所述支撑脚上，包括罐体、顶盖及罐底，所述罐体为上端大下端小的类圆锥状，所述罐体内部从上而下依次设置有第一过滤板、第二过滤板、第三过滤板，所述顶盖两侧开设有排气口，所述罐底为半球形，罐体内部设置有过滤网；

发酵液循环装置，所述发酵液循环装置包括T型洗罐器、回淋管道、增压泵及过滤器，所述T型洗罐器设置于罐体内部第一过滤板上端，通过所述回淋管道与所述增压泵连通，所述过滤器设置在所述罐底下方，所述过滤器连接罐底的出液孔，亦连接所述增压泵，所述过滤器与所述增压泵之间设置有球阀；

通气装置，所述通气装置包括通气管、空气压缩机和空气过滤器，所述空气压缩机进气端与所述空气过滤器连通，出气端通过所述通气管与所述罐底连通；

监控装置，所述监控装置包括温度计与液位计，所述温度计设置在罐底，所述液位计设置于罐底侧壁外部。

2.根据权利要求1所述的羽毛淋浇发酵生物反应器，其特征在于：所述顶盖中间设置有补料口。

3.根据权利要求1所述的羽毛淋浇发酵生物反应器，其特征在于：所述罐体从内而外由内胆、夹套层和外壳组成。

4.根据权利要求1所述的羽毛淋浇发酵生物反应器，其特征在于：所述罐体内壁设置有支撑块，所述第一过滤板、第二过滤板、第三过滤板均可拆卸地放置在所述支撑块上。

5.根据权利要求1-4所述的任意一种羽毛淋浇发酵生物反应器，其特征在于：所述第一过滤板、第二过滤板、第三过滤板均匀设置有滤孔。

6.根据权利要求5所述的羽毛淋浇发酵生物反应器，其特征在于：所述第一过滤板的滤孔直径为3mm，所述第二过滤板的滤孔直径为2mm，所述第三过滤板的滤孔直径为1mm。

7.根据权利要求6所述的羽毛淋浇发酵生物反应器，其特征在于：所述过滤网设置在罐底，所述过滤网为30目滤网。