CN218666073U - 一种无菌型好氧发酵罐 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及微生物发酵设备技术领域，具体涉及一种无菌型好氧发酵罐，包括一级发酵罐与二级发酵罐。一级发酵罐安装在二级发酵罐的上方，蒸汽进管A与一级发酵罐相连通，并通过一级发酵罐底部的移容管与二级发酵罐相连通，能够实现对整个体系的高温消杀，实现发酵液在罐体之间的无菌转移，一级发酵罐与二级发酵罐的进气管上安装空气除菌滤芯，进一步降低杂菌引入的可能。本实用新型设置体积不一的多级发酵罐，并通过高温蒸汽进行消杀，并在发酵过程中，使得发酵液在发酵罐之间转移，从而实现对发酵液的无菌转移以及扩容，并在空气的进气管上安装空气除菌滤芯，尽可能的减少反应过程中杂菌引入的可能，有益于发酵反应的稳定、高效进行。

Description

一种无菌型好氧发酵罐

技术领域

本实用新型涉及微生物发酵设备技术领域，具体涉及一种无菌型好氧发酵罐。

背景技术

发酵指人们借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身、或者直接代谢产物或次级代谢产物的过程，通常所说的发酵，多是指生物体对于有机物的某种分解过程，发酵是人类较早接触的一种生物化学反应，如今在食品工业、生物和化学工业中均有广泛应用。

发酵罐是发酵工业生产中关键生化反应设备，好氧发酵罐是抗生素、谷氨酸、柠檬酸、酵母等发酵工业生产的关键设备；在生物发酵生产中，当今普遍采用的罐内具有多级机械搅拌器的传动搅拌装置和罐底设有多种形式通气装置的通用式发酵罐，使得培养基物料混合更加的均匀，同时提高溶氧速率，进而提高氧利用率，保证生产稳定、高效的进行。

在微生物发酵的过程中需要尽量避免罐体中杂菌的引入，杂菌的引入一方面会导致发酵效率及纯度降低，另一方面还可能会导致发酵的失败，杂菌的引入主要有两个途径，一是随着通入的空气进入，现有微生物好氧发酵罐直接通过空气压缩机压入空气，此时空气中的少量微生物则会进入罐体，对发酵罐内培养基造成一定污染，二是通过培养基添加口引入，随着微生物的发酵，需要向罐体中添加新鲜的培养基，于是造成了杂菌的引入，因此，开发一种能够尽可能减少杂菌引入，保证发酵反应稳定、高效进行的无菌型发酵罐，则是现有亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种无菌型好氧发酵罐，能够减少杂菌的引入，保证发酵反应稳定、高效进行。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种无菌型好氧发酵罐，包括一级发酵罐与二级发酵罐，所述的一级发酵罐位于二级发酵罐的上方，一级发酵罐的底部通过移容管与二级发酵罐相连通，一级发酵罐与蒸汽进管A相连通，蒸汽进管A上安装有控制阀B，移容管上安装有控制阀E，二级发酵罐的底部设置有排净管，排净管上安装有控制I，一级发酵罐的底部设置有进气管A，进气管A上安装有控制阀D与空气除菌滤芯A，二级发酵罐的底部设置有进气管B，进气管B上安装有控制阀H与空气除菌滤芯B，一级发酵罐的上方布置有培养基添加口A、酸液添加口A、碱液添加口A以及出气管A，培养基添加口A上安装有控制阀A，二级发酵罐的上方布置有培养基添加口B、酸液添加口B、碱液添加口B以及出气管B，培养基添加口B上安装有控制阀F，一级发酵罐中设置有搅拌电机A与搅拌桨A相连接，二级发酵罐中设置有搅拌电机B与搅拌桨B相连接。

进一步地，所述的一级发酵罐包括内罐体A与外罐体A，内罐体A与外罐体A之间形成夹套A，培养基添加口A、酸液添加口A、碱液添加口A以及出气管A与内罐体A相连通，进气管A与内罐体A相连通，搅拌桨A处于内罐体A中，蒸汽进管A分离成两条支管，分别为灭菌支管与保温支管，控制阀B安装在灭菌支管上，灭菌支管)与内罐体A相连通，保温支管上安装有控制阀C，保温支管与夹套A相连通，夹套A的底部设置有蒸汽出管A，夹套A的底部设置有进水管A，夹套A的上方设置有出水管A。

进一步地，所述的进水管A与螺旋水管A相连接，螺旋水管A与出水管A相连接，螺旋水管A处于夹套A中，螺旋水管A环绕内罐体A。

进一步地，所述的二级发酵罐包括内罐体B与外罐体B，内罐体B与外罐体B之间形成夹套B，培养基添加口B、酸液添加口B、碱液添加口B以及出气管B与内罐体B相连通，进气管B与内罐体B相连通，搅拌桨B处于内罐体B中，排净管与内罐体B相连通，夹套B上方设置有蒸汽进管B，蒸汽进管B上安装有控制阀G，夹套B的底部设置有蒸汽出管B，夹套B的底部设置有进水管B，夹套B的上方设置有出水管B。

进一步地，所述的进水管B与螺旋水管B相连接，螺旋水管B与出水管B相连接，螺旋水管B处于夹套B中，螺旋水管B环绕内罐体B。

本实用新型的有益效果：设置体积不一的多级发酵罐，并通过高温蒸汽进行消杀，并在发酵过程中，使得发酵液在发酵罐之间转移，从而实现对发酵液的无菌转移以及扩容，并在空气的进气管上安装空气除菌滤芯，尽可能的减少反应过程中杂菌引入的可能，有益于发酵反应的稳定、高效进行。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是本实用新型一级发酵罐结构示意图；

图3是本实用新型二级发酵罐结构示意图。

图中各标记对应的名称：

1、一级发酵罐；11、封头A；111、搅拌电机A；112、搅拌桨A；12、内罐体A；121、培养基添加口A；122、控制阀A；123、酸液添加口A；124、碱液添加口A；13、蒸汽进管A；131、灭菌支管；132、控制阀B；133、保温支管；134、控制阀C；135、蒸汽出管A；14、外罐体；141、支脚A；15、进水管A；151、螺旋水管A；152、出水管A；16、进气管A；161、控制阀D；162、空气除菌滤芯A；163、出气管A；17、夹套A；18、移容管；181、控制阀E；2、二级发酵罐；21、封头B；211、搅拌电机B；212、搅拌桨B；22、内罐体B；221、培养基添加口B；222、控制阀F；223、酸液添加口B；224、碱液添加口B；225、移容口；23、蒸汽进管B；231、控制阀G；232、蒸汽出管B；24、外罐体B；241、支脚B；25、进水管B；251、螺旋水管B；252、出水管B；26、进气管B；261、控制阀H；262、空气除菌滤芯B；263、出气管B；27、夹套B；28、排净管；281、控制阀I。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的实施例：

如图1-3所示，在本实用新型中设置有一级发酵罐1，一级发酵罐1中设置有内罐体A12与外罐体A14，内罐体A12与外罐体A14上方设置有封头A11，外罐体A14下方安装有支脚A141，内罐体A12与外罐体A14之间形成有夹套A17，封头A11上设置有搅拌电机A111与内罐体A12中的搅拌浆A112相连接，并设置有培养基添加口A121、酸液添加口A123以及碱液添加口A124与内罐体A12相连通，培养基添加口A121上安装有控制阀A122，一级发酵罐1的外部设置有蒸汽进管A13，蒸汽进管A13分散呈两根支管，分别为灭菌支管131与保温支管133，灭菌支管131上安装有控制阀B132，保温支管133上安装有控制阀C134，灭菌支管131与内罐体A12相连通，保温支管133与夹套A17相连通，并在夹套A17的底部设置有蒸汽出管A135，在内罐体A12的底部设置有移容管18，同时在夹套A17的底部还设置有进水管A15，进水管A15与夹套A17中的螺旋水管A151相连通，螺旋水管A151螺旋向上并夹套A17的上方的出水管A152相连通，在内罐体A12的底部还设置有进气管A16，进气管A16上安装有控制阀D161以及空气除菌滤芯A162，同时在内罐体A12的上方设置有出气管A163。

在移容管18上安装有控制阀E181，移容管18与二级发酵罐2的移容口225相连通，二级发酵罐2中设置有内罐体B22与外罐体B24，内罐体B22与外罐体B24上方设置有封头B21，外罐体B24下方安装有支脚B241，内罐体B22与外罐体B24之间形成有夹套B27，封头B21上设置有搅拌电机B211与内罐体B22中的搅拌浆B212相连接，并设置有培养基添加口B221、酸液添加口B223以及碱液添加口B224与内罐体B22相连通，培养基添加口B221上安装有控制阀F222，二级发酵罐2的外部设置有蒸汽进管B23，蒸汽进管B23与夹套B27相连通，蒸汽进管B23上安装有控制阀G231，并在夹套B27的底部设置有蒸汽出管B232，在内罐体B22的底部设置有排净管B28，并在排净管B28,上安装有控制阀I281，同时在夹套B27的底部还设置有进水管B25，进水管B25与夹套B27中的螺旋水管B251相连通，螺旋水B251螺旋向上并夹套B27的上方的出水管B252相连通，在内罐体B22的底部还设置有进气管B26，进气管B26上安装有控制阀H261以及空气除菌滤芯B262，同时在内罐体B22的上方设置有出气管B263。

本实用新型原理为：

发酵反应开始前，打开控制阀B132，关闭控制阀C134，关闭控制阀D161，开启控制阀E181，通过蒸汽进管A13向内罐体A12中通入高温蒸汽，于是高温蒸汽流经内罐体A12，移容管18以及内罐体B12，实现对整个反应装置的高温消杀，于是在生产时能够减少杂菌的引入。

消杀完毕后，关闭控制阀B132，打开控制阀C134，打开控制阀D161，关闭控制阀E181，此时通过培养基添加口A121向内罐体A12中添加培养基以及菌种，而后关闭控制阀A122，同时启动搅拌电机A111，此时即可进行发酵反应，发酵反应的过程中通过进水管A15通入冷水，通过保温支管133通入高温蒸汽，而后控制格子的通入量，能够实现对夹套A17中温度的控制，使得发酵反应保持稳定的温度，通入的蒸汽从蒸汽出口A135排出夹套A17外，冷水通过出水管A152流出。

好氧发酵过程中需要耗费的氧气通过进气管A16进行提供，过程中通入的空气通过空气除菌滤芯A162的作用能够去除空气中的杂菌，从而避免了通入空气时杂菌的引入，保证发酵反应的高效、稳定进行，通入的空气从出气管A163排出，空气过滤滤芯为现有且市售，在此就不再赘述。

反应过程中溶液pH会出现变化，此时通过酸液添加口A123与碱液添加口A124添加酸液或碱液进行调整即可，酸液和碱液管道一般不适合细菌的生存，很难会引入杂菌，随着反应的进行，内罐体A12中的培养基则会被不断的消耗，现有常规操作则是通过培养基添加口A121添加新鲜的培养基，这也是杂菌引入的只要渠道之一。

在本实用新型中，一级发酵罐1中的培养基基本消耗完毕时(培养基消耗大于90％)，此时不需要通过培养基添加口A121添加新鲜的培养基，在消杀完毕后，向二级发酵罐B2中添加足量的培养基，并在一级发酵完成后，打开控制阀E181，一级发酵罐1中的发酵液则会通过移容管18转移到二级发酵罐2中(一级发酵罐1的位置高于二级发酵罐2，通过重力自动转移)，由于移容管18已经消杀，转移过程中不会引入杂菌，同时二级发酵罐2的体积要大于一级发酵罐1，实现对菌群的扩容，实际生产中一级发酵罐1体积为35L，二级发酵罐2体积则为500L，显而易见，好氧发酵罐并不至于两级，实际生产中可以根据需要进一步扩容。

发酵液转移到二级发酵罐2中后，采用与一级发酵罐1中类似的操作即可完成发酵反应，在此就不再赘述，完成发酵反应的发酵液通过排净管B28排出即可，整个发酵反应的过程，大大的减小了杂菌引入的概率，有助于发酵反应的高效、稳定进行。

Claims (5)

1.一种无菌型好氧发酵罐，其特征在于：包括一级发酵罐(1)与二级发酵罐(2)，所述的一级发酵罐(1)位于二级发酵罐(2)的上方，一级发酵罐(1)的底部通过移容管(18)与二级发酵罐(2)相连通，一级发酵罐(1)与蒸汽进管A(13)相连通，蒸汽进管A(13)上安装有控制阀B(132)，移容管(18)上安装有控制阀E(181)，二级发酵罐(2)的底部设置有排净管(28)，排净管(28)上安装有控制I(281)，一级发酵罐(1)的底部设置有进气管A(16)，进气管A(16)上安装有控制阀D(161)与空气除菌滤芯A(162)，二级发酵罐(2)的底部设置有进气管B(26)，进气管B(26)上安装有控制阀H(261)与空气除菌滤芯B(262)，一级发酵罐(1)的上方布置有培养基添加口A(121)、酸液添加口A(123)、碱液添加口A(124)以及出气管A(163)，培养基添加口A(121)上安装有控制阀A(122)，二级发酵罐(2)的上方布置有培养基添加口B(221)、酸液添加口B(223)、碱液添加口B(224)以及出气管B(263)，培养基添加口B(221)上安装有控制阀F(222)，一级发酵罐(1)中设置有搅拌电机A(111)与搅拌桨A(112)相连接，二级发酵罐(2)中设置有搅拌电机B(211)与搅拌桨B(212)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种无菌型好氧发酵罐，其特征在于：所述的一级发酵罐(1)包括内罐体A(12)与外罐体A(14)，内罐体A(12)与外罐体A(14)之间形成夹套A(17)，培养基添加口A(121)、酸液添加口A(123)、碱液添加口A(124)以及出气管A(163)与内罐体A(12)相连通，进气管A(16)与内罐体A(12)相连通，搅拌桨A(112)处于内罐体A(12)中，蒸汽进管A(13)分离成两条支管，分别为灭菌支管(131)与保温支管(133)，控制阀B(132)安装在灭菌支管(131)上，灭菌支管(131)与内罐体A(12)相连通，保温支管(133)上安装有控制阀C(134)，保温支管(133)与夹套A(17)相连通，夹套A(17)的底部设置有蒸汽出管A(135)，夹套A(17)的底部设置有进水管A(15)，夹套A(17)的上方设置有出水管A(152)。

3.根据权利要求2所述的一种无菌型好氧发酵罐，其特征在于：所述的进水管A(15)与螺旋水管A(151)相连接，螺旋水管A(151)与出水管A(152)相连接，螺旋水管A(151)处于夹套A(17)中，螺旋水管A(151)环绕内罐体A(12)。

4.根据权利要求1所述的一种无菌型好氧发酵罐，其特征在于：所述的二级发酵罐(2)包括内罐体B(22)与外罐体B(24)，内罐体B(22)与外罐体B(24)之间形成夹套B(27)，培养基添加口B(221)、酸液添加口B(223)、碱液添加口B(224)以及出气管B(263)与内罐体B(22)相连通，进气管B(26)与内罐体B(22)相连通，搅拌桨B(212)处于内罐体B(22)中，排净管(28)与内罐体B(22)相连通，夹套B(27)上方设置有蒸汽进管B(23)，蒸汽进管B(23)上安装有控制阀G(231)，夹套B(27)的底部设置有蒸汽出管B(232)，夹套B(27)的底部设置有进水管B(25)，夹套B(27)的上方设置有出水管B(252)。

5.根据权利要求4所述的一种无菌型好氧发酵罐，其特征在于：所述的进水管B(25)与螺旋水管B(251)相连接，螺旋水管B(251)与出水管B(252)相连接，螺旋水管B(251)处于夹套B(27)中，螺旋水管B(251)环绕内罐体B(22)。

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