專利名稱：高細胞密度發酵過程中溶氧控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發酵工藝，更確切地說涉及一種發酵過程中溶解氧的控制系統。
技術背景在發酵過程中，提高微生物細胞密度，可大幅提高單位體積容器的生產效率，降低生物量的分離成本，還可縮短生產周期、減少設備投入，從而降低生產成本，提高生產效率， 因此，從事高細胞密度發酵，是當今發酵領域發展最為迅速的新興技術之一。對于絕大部分微生物的代謝活動，都需吸進氧氣，排出二氧化碳，微生物進行呼吸時，只能利用溶解于培養液中的氧分子，氧分子通過細胞膜進入細胞才能被微生物利用，因此，溶解氧濃度是微生物發酵尤其是高細胞密度發酵過程中影響菌體生長和代謝的重要因素之一。微生物在不同的生長階段，對溶解氧的需求不同，適宜的溶解氧的濃度控制對發酵過程起著重要作用；尤其是在發酵后期，由于菌體密度急劇增加，耗氧量極大，滿足溶氧的要求往往成為能否發酵成功的限制因素。對于高細胞密度發酵，要使發酵過程中保持適宜的溶解氧濃度，發酵設備必須有很寬范圍的調節溶解氧的控制能力。傳統的溶氧調節，常采用調節通氣量、攪拌速度、提高發酵罐內壓等措施，對于常規發酵，需氧量較小的情況下，還可以滿足要求，但對高密度發酵，需氧量最大值很大時， 通過上述方式解決起來就很困難1、通氣量大、轉速高導致能耗大；2、通氣量大、空氣流速高，氧氣利用率低，罐內宜形成泡沫，影響設備利用；3、攪拌速度過高對細胞易造成傷害，胞內物質釋放影響代謝產物的穩定；4、設備整體設計要求高、造成設備投資大；5、超過一定細胞密度，往往還無法實現。
發明內容本實用新型的目的在于克服現有技術的不足提供一種高細胞密度發酵過程中溶氧控制系統，能大幅提高溶氧濃度。本實用新型的特征在于在發酵罐的進口、出口之間設置無菌空氣分布器，在發酵罐出口與無菌空氣分布器之間設置發酵液循環泵、無菌空氣分布器空氣進口控制閥，在發酵罐進口與無菌空氣分布器之間設置分布器內發酵液壓力調節控制閥，無菌空氣分布器進口設置無菌空氣分布器進氣口壓力表、發酵液主路控制閥；發酵液循環泵與分布器內發酵液壓力調節控制閥之間設置發酵液旁路控制閥、發酵液循環泵出口壓力表。由上述技術方案可知，本實用新型對現有發酵設備提出改進設計，將發酵液導出罐外，在發酵液導出支路上利用溶氧控制系統對發酵液溶氧濃度進行調節、對分布器膜進行清洗，能大幅提高溶氧濃度，實現溶氧寬范圍的調節，同時節省能耗，降低設備的整體要求，減少投資，具有很好的應用前景，具有重大的現實意義。
[0007]附圖是本實用新型的結構示意圖。圖中，1.發酵罐，2.無菌空氣分布器，3.發酵液循環泵，4.發酵液旁路控制閥， 5.發酵液循環泵出口壓力表，6.無菌空氣分布器空氣進口控制閥，7.分布器內發酵液壓力調節控制閥，8.無菌空氣分布器進氣口壓力表，9.發酵液主路控制閥。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。如附圖所示，在發酵罐1的進口、出口之間設置無菌空氣分布器2，在發酵罐1出口與無菌空氣分布器2之間設置發酵液循環泵3、無菌空氣分布器空氣進口控制閥6，在發酵罐1進口與無菌空氣分布器2之間設置分布器內發酵液壓力調節控制閥7，無菌空氣分布器 2進口設置無菌空氣分布器進氣口壓力表8、發酵液主路控制閥9 ；發酵液循環泵3與分布器內發酵液壓力調節控制閥7之間設置發酵液旁路控制閥4、發酵液循環泵出口壓力表5。本實用新型的無菌空氣分布器2利用大孔徑管式超濾膜組件改制成，無菌空氣分壓高、霧化細，溶解氧濃度可隨分壓、流速調節，溶解氧最大濃度值較常規發酵罐內通空氣、 攪拌大幅提高；采用大孔徑管式超濾膜改造，發酵液不會堵塞組件發酵液流通管道；只要調整好發酵液循環泵出口壓力表、無菌空氣分布器進氣口壓力表的壓力值，保證后者大于前者，阻止了發酵液穿過超濾膜，不會形成膜孔堵塞和污染。在無菌空氣分布器2旁開設發酵液流通旁路，當停用無菌空氣分布器2時，只要打開發酵液旁路控制閥4，然后關閉發酵液主路控制閥9，讓無菌空氣將無菌空氣分布器2的發酵液清理干凈，再關閉分布器內發酵液壓力調節控制，7，然后關閉無菌空氣閥門即刻完成清理分布器、停止使用分布器的過程。
權利要求1. 一種高細胞密度發酵過程中溶氧控制系統，其特征在于在發酵罐(1)的進口、出口之間設置無菌空氣分布器O)，在發酵罐(1)出口與無菌空氣分布器( 之間設置發酵液循環泵(3)、無菌空氣分布器空氣進口控制閥(6)，在發酵罐(1)進口與無菌空氣分布器(2) 之間設置分布器內發酵液壓力調節控制閥(7)，無菌空氣分布器( 進口設置無菌空氣分布器進氣口壓力表(8)、發酵液主路控制閥(9)；發酵液循環泵C3)與分布器內發酵液壓力調節控制閥(7)之間設置發酵液旁路控制閥G)、發酵液循環泵出口壓力表(5)。
專利摘要本實用新型公開了一種高細胞密度發酵過程中溶氧控制系統，能很好地解決了在高細胞密度發酵過程中大幅度調控溶氧的難題。其在發酵罐的進口、出口之間設置無菌空氣分布器，在發酵罐、無菌空氣分布器之間設置了發酵液循環泵、發酵液旁路控制閥、分布器內發酵液壓力調節控制閥等。本實用新型能大幅提高溶氧濃度，實現溶氧寬范圍的調節，減少發酵液對空氣分布器膜污染，同時節省能耗，降低設備的整體要求，減少投資，具有很好的應用前景。
文檔編號C12M1/04GK202201904SQ201120351090
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月18日 優先權日2011年9月18日
發明者吳友標 申請人:淮北市三和諾生物工程有限責任公司