[发明专利]用于生物发酵无菌富氧空气制备方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物好氧发酵装置，尤其涉及一种用于生物发酵无菌富氧空气制备方法及装置。

背景技术

现有的生物好氧发酵一直采用向发酵液中通入无菌空气来实现增加溶解氧的，因无菌空气来自自然空气含氧量较低（21％），为了满足微生物生长和代谢的需要，因此必须通入大量的无菌空气，这就需要大功率的无菌空气制备系统，大功率意味着高能耗，据统计，发酵车间60～70％的能源被用在无菌空气的制备上。尤其近年来，随着发酵罐的规格越来越大，对应的电机功率和相应的附属设备（换热器、过滤器、接头、管道、阀门）规格也越来越大，导致能源耗用巨大，设备投资过多。

发明内容

本发明的目的是提供一种设备规格小、富氧含量高的用于生物发酵无菌富氧空气制备装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的用于生物发酵无菌富氧空气制备方法，利用膜渗透的方法隔离空气中的氮，使氧聚集后进入发酵罐。

本发明的实现上述的用于生物发酵无菌富氧空气制备的方法的装置，包括依次连接的前过滤器、鼓风机、膜元件、加压泵、除水除油系统、总过滤器、预过滤器、精过滤器，所述精过滤器的出口与发酵罐连接。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的用于生物发酵无菌富氧空气制备方法及装置，由于包括依次连接的前过滤器、鼓风机、膜元件、加压泵、除水除油系统、总过滤器、预过滤器、精过滤器，所述精过滤器的出口与发酵罐连接，将膜法富氧技术应用在微生物发酵上，自然空气经过预过滤器，空气中的大颗粒尘埃被去除，然后通过鼓风机吹入富氧膜的一侧，由于空气中各组分透过膜的渗透速率不同，在压力的驱动下，空气中的氧气优先通过膜而氮气却明显的被阻挡，致使氧气在膜的另一侧达到富集，富氧空气从膜的出口排出，经过加压泵加压，然后通过除水除油系统和预精过滤器，最终通入发酵罐。设备规格小、富氧含量高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于生物发酵无菌富氧空气制备装置的结构示意图。

图中：1、前过滤器，2、鼓风机，3、加压泵，4、膜元件，5、除水除油系统，6、总过滤器，7、预过滤器，8、精过滤器，9、发酵罐。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的用于生物发酵无菌富氧空气制备方法，其较佳的具体实施方式是：

利用膜渗透的方法隔离空气中的氮，使氧聚集后进入发酵罐。

本发明的实现上述的用于生物发酵无菌富氧空气制备的方法的装置，其较佳的具体实施方式如图1所示：

包括依次连接的前过滤器、鼓风机、膜元件、加压泵、除水除油系统、总过滤器、预过滤器、精过滤器，所述精过滤器的出口与发酵罐连接。

本发明的用于生物发酵无菌富氧空气制备装置，将膜法富氧技术应用在微生物发酵上，自然空气经过预过滤器，空气中的大颗粒尘埃被去除，然后通过鼓风机吹入富氧膜的一侧，由于空气中各组分透过膜的渗透速率不同，在压力的驱动下，空气中的氧气优先通过膜而氮气却明显的被阻挡，致使氧气在膜的另一侧达到富集，富氧空气从膜的出口排出，经过加压泵加压，然后通过除水除油系统和预精过滤器，最终通入发酵罐。

本发明与背景技术相比较所具有的有益效果是：

（1）由于采用上述技术方案，进入发酵罐无菌空气先经过富氧膜装置处理，氧气被富集，其他气体被阻挡，因此通入发酵罐的空气氧气含量高，在相同的发酵条件下，所需的无菌空气量就减少，对应的电机功率及附属设备规格也相应减小。

（2）氧浓度提高有助于减少搅拌功率，从而更加有利于细胞的生长和代谢，因为高功率搅拌所产生的强大剪切力会撕碎细胞或者菌丝体，影响菌体生长和代谢，不利于微生物发酵，这在霉菌和放线菌发酵中尤为明显。

（3）通入富氧空气有利于减少种子罐和发酵罐培养周期。因为在接种初期，细胞处于适应期，此时细胞主要进行呼吸作用并为进入对数生长期作准备，由于富氧空气的通入有利于增加细胞的呼吸作用，细胞体积迅速增大并且加快合成对数分裂期所需营养物质，快速度过适应期，提前进入对数生长期，从而减少培养周期。

（4）富氧发酵由于底物被充分消耗掉，所以发酵结束后发酵液中残糖含量少、粘度低、色泽较浅，产品质量高，更加有利于和简化了后续的产品分离和提纯操作，这对生成率低、易失活、收率低的产品发酵具有明显的改善作用。