[发明专利]一种模块化控制ORP反应器的装置

说明书

本发明公开了一种模块化控制ORP反应器的装置，涉及微生物发酵及微生物电合成领域，包括通气/试剂传输系统、电能输入系统，发酵体系和ORP调控系统；ORP调控系统用于监测发酵体系的ORP以及控制通气、试剂和电压输入；通气/试剂传输系统的气体输出端和试剂输出端分别通过传输管道与罐盖连接，穿过罐盖且固定在罐盖上；电能输入系统固定在罐盖上，并通过导线与ORP调控系统连接；罐盖可拆卸，使得通气/试剂传输系统与电能输入系统能够迅速切换。本发明将三种控制ORP的装置模块化，从而能够针对不同的发酵体系选择不同的控制方法进行控制，促进微生物发酵生产产品的产量及效率，为发酵工业提供了一个新的思路。

技术领域

本发明涉及微生物发酵及微生物电合成领域，尤其涉及一种模块化控制ORP反应器的装置。

背景技术

微生物发酵的产品在人们的日常生活中扮演着很重要的角色，如乙醇、乙酸、1，3-丙二醇等。但是相对于化学法合成而言，微生物发酵的产量低成本高限制了其在市场上的竞争力。因此提高微生物发酵的产量及产率是生物领域研究的重点之一。

目前发酵工业比较常用的方法是向发酵体系内通适量的气体，从而促进微生物的生长及发酵性能。但是过量通氧会导致部分兼性厌氧的微生物的生长受到抑制，从而减少产物的生产；通氧量过少则可能会减少部分微生物的呼吸作用，限制了内部能量的产生，同样会抑制微生物的生长及发酵。因此，对不同的微生物，其最优化的通氧量也是不一样，需要对其进行实时的监控。另外，在通纯氧不能有效控制发酵体系ORP的情况下，也可向发酵体系中通入空气或者氮气。

同样地，向发酵体系内添加一些氧化还原试剂，氧化剂如赤血盐、重铬酸钾、过氧化苯甲酸等，还原剂如二硫苏糖醇、氯化亚锡、硼氢化钠等，也会影响到微生物的生长及发酵。对体系内氧化还原试剂的浓度进行监控也是所需要关注的重点。

微生物电合成是近年来新兴的领域，其通过向发酵体系内输入电能，使得发酵细胞接受一定量的电子，从而影响细胞内的代谢通路，改变目标产物的产量及产率。其在发酵工业上有很好的应用前景。但同样的是，过量的或者欠量的电能输入都不会使得微生物达到最优的发酵性能。因此目前需要实时监控细胞对电能的响应的技术，从而完成对电能进量的控制，在避免电能浪费的同时，提升发酵的收益。

氧化还原电位(Oxidation-Reduction Potential，以下简称ORP)能够反映细胞的氧化还原状态，从而间接的反映目前细胞的生长及发酵的情况。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种模块化控制ORP反应器的装置，其能够与以上三种控制微生物发酵性能的技术相互结合，通过实时的反映细胞的ORP，能够知道目前细胞是否需要及需要多少的气体、氧化还原试剂、电能的输入，从而及时的调整控制策略，改善细胞的发酵性能，提高目标产物的产量及产率。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是为了找到一种能将通气法、补氧化还原试剂法、电能输入法结合起来，选择性地，高效地对微生物发酵的过程进行监控的ORP方法，能够更有效率地控制整个发酵的过程。

为实现上述目的，本发明提供了一种模块化控制ORP反应器的装置，包括通气/试剂传输系统、电能输入系统，发酵体系和ORP调控系统；

所述发酵体系至少具有两个罐盖，所述通气/试剂传输系统和所述电能输入系统分别结合至不同的所述罐盖上，所述罐盖可拆卸；

所述通气/试剂传输系统的气体输出端和试剂输出端分别通过传输管道与所述罐盖连接，穿过所述罐盖且固定在所述罐盖上；所述通气/试剂传输系统中设置有流量控制部件；

所述电能输入系统固定在所述罐盖上，并通过导线与所述ORP调控系统连接；