[发明专利]一种微生物普适固定化发酵装置及其应用

说明书

本发明公开了一种微生物普适固定化发酵装置，所述发酵装置包括发酵罐本体，还包括金属框架、消泡器、搅拌装置；所述发酵罐本体与金属框架可拆卸连接，金属框架和搅拌装置二者结合在一起，金属框架由搅拌装置两端固定，采用膜或表面功能化膜作为固定化材料，所述固定化材料装入到金属框架内。所述金属框架为圆柱型，上方镂空，中间可放置所需用来作为固定化发酵的材料，四周为网络状结构，可以满足材料充分接触培养基，底部钻孔。所述发酵罐由发酵罐本体与金属框架可拆卸连接，无需整体设计发酵罐，可外加搭建，价格低，体积小，方便维修，方便清洗。

技术领域

本发明属于发酵技术领域，具体涉及一种发酵装置，用于膜及表面功能化膜材料固定化微生物发酵。

背景技术

现代的固定化细胞技术是在固定化酶技术的推动下而发展起来的。Karel等将它定义为把游离细胞通过化学或物理手段固定在限域空间内，减少环境对生物的影响，并使其尽可能的保持相关活性，进而能被重复和连续使用的一种新兴生物技术。细胞固定化技术有着小型高效、反应操作简便、能长时间保持细胞活力，可以反复利用、稳定性好、耐受性强等特点。其在生物化工、食品工程、环境工程、生物医学等领域有着重要的应用。其中，固定化细胞膜生物反应器在缓解底物和产物抑制方面及产物高效分离方面具有明显的优势，因此受到国内外研究人员的格外关注。然而，现有的传统搅拌式发酵罐直接将膜投入发酵罐中容易缠绕搅拌轴，将膜装置外接发酵罐又损失大量能耗，不适合用于固定化细胞发酵。

发明内容

本发明提供一种新的普适化发酵装置，用于膜及改性膜固定化微生物发酵，通过外接固定化装置实现一种微生物普适固定化发酵装置，进而促进其在细胞固定化膜生物反应器上应用。

为了实现上述目的，本发明设计了一种用于微生物普适固定化发酵的装置，以及利用该装置进行发酵的方法。所述发酵装置设计为可拆卸的金属框架-搅拌组合体用于固定化发酵，进而促进其在细胞固定化膜生物反应器上广泛应用，可以将E.coli、 Actinobacillus succinogenes 130Z、Meyerozyma guilliermondii等不同微生物固定在膜上并放置在设计好的固定化的发酵装置进行发酵试验。（Actinobacillus succinogenes 130Z 来源于American Type Culture Collection）

本发明采取如下技术方案：

（1）微生物普适固定化发酵装置的设计

微生物普适固定化发酵装置，所述发酵装置包括发酵罐本体，还包括金属框架、消泡器、搅拌装置；所述发酵罐本体与金属框架可拆卸连接，金属框架和搅拌装置二者结合在一起，金属框架由搅拌装置两端固定，采用膜或表面功能化膜作为固定化材料，所述固定化材料装入到金属框架内。金属框架为不锈钢材质，装置为圆柱型，上方镂空，中间可放置所需用来作为固定化发酵的材料，四周为网络状结构，可以满足材料充分接触培养基，底部钻孔，底部钻孔的大小与发酵罐搅拌轴的直径大小相当，上下端分别由搅拌轴和消泡器固定；无需整体设计发酵罐，可外加搭建，体积小，结合更紧密，提高发酵效率，且价格低，方便维修，方便清洗。

可拆卸的金属框架-搅拌组合体：搅拌装置由搅拌轴、电机和搅拌桨组成，金属框架底部穿孔与搅拌轴相连。

发酵罐本体上端设置有取样口和pH检测口。

（2）微生物普适固定化发酵装置在微生物固定化发酵中的应用

a.材料的选择