[发明专利]一种发酵生产高粘度聚谷氨酸专用的液体发酵罐

说明书

技术领域

本发明属于发酵工程和设备领域，具体涉及一种发酵生产高粘度聚谷氨酸专用的液体发酵罐。

背景技术

多聚γ谷氨酸（poly-γ-glutamic acid,γ-PGA，或称“聚麸胺酸”），简称γ-聚谷氨酸，是一种优秀的绿色化学产品（Green chemical products）。因其具有良好的水溶性、可生物降解型、生物相容性和超强的结合性，并且对环境无毒害作用等特性，近年来得到了各领域的广泛认可，并加以大力推广与应用。在农业上应用γ-聚谷氨酸作为一种新型生物肥料添加剂时，具有以下优势：提高肥料的利用率，增加土壤保水性，络合重金属元素，缓冲盐碱和pH，隔绝有害物质，提高植物的抗病能力等。

聚谷氨酸因本身具有较强的粘性，在发酵生产过程中，一般的液体发酵罐只有一个进气管道，没有布气环，前期可能发酵液基本没粘度，溶氧还能基本保证，但是到了发酵中、后期，发酵液粘度上升很大，只靠一个进气管道和搅拌桨的搅拌，只能保证搅拌桨周围的溶氧，而在搅拌桨搅拌不到的地方，溶氧几乎接近于零，甚至会低于零，这样这部分发酵液就不会产生聚谷氨酸，可能还会导致菌种进行其他代谢途径，更加不利于聚谷氨酸的发酵，进而大大影响了聚谷氨酸的产量。

发明内容

聚谷氨酸发酵液属于高粘度的发酵产物，在发酵罐中发酵到中期直到后期，随着聚谷氨酸产量的不断增加，粘度不断上涨，溶氧就会受到严重影响，尤其是贴近罐体的部分，搅拌桨搅拌不到，只依靠布气环通气很难保证溶氧，而在发酵聚谷氨酸过程中溶氧是需求比较高的，因此设计一个高粘度聚谷氨酸专用的液体发酵罐，可以提高发酵过程中的溶氧，进而提高聚谷氨酸的产量。

该高粘度聚谷氨酸专用的液体发酵罐包括罐体，位于罐体正中的搅拌桨转轴及与搅拌桨转轴相连接的搅拌器，位于罐体底部的内外2圈多孔布气环，以及位于罐体内壁倾斜加长式挡板。

罐体内壁倾斜加长式挡板，倾斜度为挡板与罐体内壁呈45°，倾斜方向与搅拌桨的旋转方向相反，便于已经成为高粘度的聚谷氨酸发酵液聚集在挡板内侧，同时借助于旋转的离心力，高粘度的发酵液将低粘度或者没粘度的发酵液挤到罐体中间，罐体中间有搅拌桨搅拌，溶氧比较充足，进而继续发酵，发酵到高粘度后继续聚集在挡板内侧，而低粘度的发酵液始终聚集在罐体中间进行溶氧充足的发酵。

罐体底部的内外2圈多孔布气环，内圈位于搅拌桨的下侧，外圈位于挡板下侧，相互平行，相互独立进气，在罐体外部有独立的控制阀门，在发酵聚谷氨酸前期，挡板内侧聚集发酵液和罐体中间的发酵液粘度都比较低或者没有粘度，都对溶氧要求较高，就将内外2圈通气打开，到发酵中后期，随着发酵液粘度的升高，较粘的发酵液聚集在挡板内侧，对溶氧需求逐渐下降，可逐渐降低外圈布气环的通气，到发酵后期视发酵液粘度情况可直接关闭外圈布气环的进气，而罐体中间在发酵后期之前一直是粘度较低的发酵液，对溶氧始终要求较高，内圈布气环一直处在通气状态，后期可适当调整进气量。

该发酵罐的优势在于，针对聚谷氨酸的特性，在发酵过程中，随着时间的增长，发酵液粘度会逐渐增长，导致溶氧下降，影响聚谷氨酸的产生来进行优化的，加长倾斜式挡板有效的将基本发酵结束的发酵液留在挡板内侧，而还没有发酵结束的培养基将会挤压到罐体中间也就是搅拌桨的两侧，继续进行发酵，这是一般发酵罐所达不到的。内外2圈多孔布气环既保证了前期整个罐内培养基的溶氧，同时在中后期，内圈进气环保证了罐体中部发酵液对溶氧的高需求，以及多孔布气环可使进气更加均匀的分布，提高溶氧。

附图说明

图1、2为本发酵生产高粘度聚谷氨酸专用的液体发酵罐；

图中，1-空气滤芯，2-罐体，3-夹套，4-倾斜加长式挡板，5-外圈布气环，6-罐体底部布气环连接轴，7-电机轴封，8-投料口，9-搅拌轴，10-搅拌桨叶片，11-电极，12-内圈布气环，13-加热器，14-循环泵，15-蒸汽管道，16-通气管道，17-冷水管道，18-排水管道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域内的技术人员了解本发明，但不限制本发明。

实施例1

该高粘度聚谷氨酸液体发酵罐罐体包括搅拌转轴和搅拌桨，与罐体内壁呈45°的倾斜加长式挡板，约有6-12个挡板，呈对称分布；以及在搅拌转轴和搅拌桨下方的2圈多孔布气环，平行且独立进气，相互不干扰，满足罐体内部不同部位发酵液的溶氧需求。