[发明专利]一种批式发酵法生产丙酸联产维生素B12的装置及工艺

说明书

技术领域

本发明属于发酵工程和过程工程技术领域，涉及一种发酵法生产丙酸联产维生素 B₁₂(VB₁₂)的装置与工艺。

背景技术

丙酸是一种重要精细化工产品和基本化工原料，广泛应用于食品、饲料、橡胶、塑 料、油漆、涂料、香料、医药、农药、印刷等领域。目前丙酸的工业化生产方法采用的 是化学合成法。生物发酵法生产丙酸由于对环境温和、原料来源丰富，受到了越来越多 的关注。但是，丙酸生产效率较低及过程经济性较差导致生物法制备丙酸受到了诸多限 制。如何提高丙酸生产效率与生产过程的整体经济性是当前研究的重点。

值得注意的是，丙酸生产菌株主要为丙酸杆菌，该类菌株在生产丙酸的同时可以在 胞内富集高附加值副产物VB₁₂。但是因为两者生产条件差异较大(前者完全厌氧发酵， 后者微需氧发酵)，以往的研究人员一般都将两者分别生产，舍去其一，造成了极大的 浪费。Quesada-Chanto A等构建了一种游离细胞连续发酵的丙酸联产VB₁₂的装置，但丙 酸与VB₁₂浓度均不是很高(17.7g/L丙酸及49mg/L VB₁₂)[Quesada-Chanto A，Afschar AS， Wagner F.Microbial production of propionic acid and vitamin B₁₂using molasses or sugar， Appl Microbiol Biotechnol，1994，41：378-383]。在以往的研究中，我们对于游离细胞生产 丙酸联产VB₁₂也进行了初步研究，丙酸及VB₁₂产量分别为28.8g/L和31.0mg/L[徐虹，洪 厚胜，李莎，熊强，杨丽，欧阳平凯.利用费氏丙酸杆菌NX-4制备丙酸及联产VB₁₂的方 法.中国专利申请号：200710020579.8，已于2007年10月3日公开]。显然这些研究结果 与实际应用还有较大差距。

如能同时实现丙酸与VB₁₂的高效制备，将显著提高这一生物炼制过程的整体经济 性，必将对丙酸及VB₁₂制备业产生深远影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种批式发酵法生产丙酸联产VB₁₂的高效制备 装置。

本发明还要解决的一个技术问题是提供利用上述装置批式发酵法生产丙酸联产 VB₁₂的工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种批式发酵法生产丙酸联产VB₁₂的装置，包括丙酸固定化生产单元和VB₁₂生产 单元，两个生产单元通过恒流泵相连接；

丙酸固定化生产单元包括厌氧反应器、植物纤维固定化柱、中空纤维膜组件、pH 自动控制装置和补料装置；植物纤维固定化柱、中空纤维膜组件、pH自动控制装置和 补料装置都置于厌氧反应器外，分别通过恒流泵与厌氧反应器相连接；

VB₁₂生产单元包括微耗氧反应器和pH自动控制装置；pH自动控制装置通过恒流 泵与微耗氧反应器相连接。

丙酸固定化生产单元中，所述的pH自动控制装置，由pH探头、pH检测器、恒流 泵、碱液瓶、空气过滤器及相互连接管路所构成，pH探头接于厌氧反应器上与厌氧反 应器内的发酵液相接触，当反应器内pH低于所控pH时，碱液瓶通过恒流泵向反应器 中补入碱液，空气过滤器置于碱液瓶密封口处；VB₁₂生产单元中，所述的pH自动控制 装置，由pH探头、pH检测器、恒流泵、碱液瓶、空气过滤器及相互连接管路所构成， pH探头接于微耗氧反应器上与微耗氧反应器内的发酵液相接触，当反应器内pH低于所 控pH时，碱液瓶通过恒流泵向反应器中补入碱液，空气过滤器置于碱液瓶密封口处。 上述碱液瓶中的碱液可以是3～8mol/L的氢氧化钠或3～8mol/L碳酸氢钠水溶液。

丙酸固定化生产单元中，所述的补料装置，由恒流泵、补料瓶、空气过滤器及相互 连接的管路所构成，补料瓶通过恒流泵将培养基补入厌氧反应器中，空气过滤器置于补 料瓶密封口处，该补料瓶中可以是碳源(葡萄糖、糖蜜等)及其他营养物质(氮源、无 机盐等)。