一种用于ε-聚赖氨酸发酵生产种子的扩培装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于??聚赖氨酸发酵生产种子的扩培装置，包括种子罐、附属罐、中和剂配料缸和增压泵，所述种子罐内设有上、中、下三个搅拌器，分别在上、中、下三个搅拌器的上部设有一个空气分布器；所述附属罐，其底部设有管道与种子罐侧壁通过管道相连；附属罐底部安装高度大于种子罐安装高度；所述中和剂配料缸，其底部和顶部由中和剂循环管道连接，在循环管中间设有增压泵；通过中和剂阀与种子罐的空气分布器连接。本实用新型要解决的另一个技术问题是提供一种使用该扩培装置发酵生产种子的方法，与传统设备和工艺相比，本实用新型在最后一级种子罐处增加一个附属罐，该附属罐与种子罐形成一个连通器，减少泵输送环节，既能节约成本，最重要是能重复循环使用种子罐，大大缩短育种时间，提高设备利用率。
【专利说明】
一种用于ε-聚赖氨酸发酵生产种子的扩培装置
技术领域
[0001]本实用新型属于生物发酵设备技术领域，具体涉及一种用于ε-聚赖氨酸发酵生产种子的扩培装置。
【背景技术】
[0002]ε_聚赖氨酸是一种天然的食品防腐剂，能在在人体内自然分解为人体必须的赖氨酸，是被目前公认最好的生物防腐剂。日本在上个世纪80年代就开始着手ε-聚赖氨酸在防腐方面的研究，目前仅日本国内年需求量就达到5000吨以上。随着国内人们对食品安全的重视，ε-聚赖氨酸在防腐剂领域的应用也会越来越广。伴随技术进步和需求量的增加，ε-聚赖氨酸发酵罐体积逐渐扩大，种子罐的级数也逐步增多。目前，ε_聚赖氨酸发酵从摇瓶开始到最终大型发酵罐，种子罐级数通常高达3级以上。常规的种子培养技术都是逐级育种，由于每级的育种时间固定，种子罐级数越多，培养时间也越长。并且每只种子罐都需要单独消毒，不同级种子罐之间的管道也需要单独灭菌，如此一来生产流程太长，操作更加复杂，不可控因素太多，染菌风险几率上升。
[0003]种子生长过程中随着ε-聚赖氨酸的积累，pH值也逐渐降低，在发酵过程中要不断补充中和剂。目前厂家都会用氨水作为中和剂，而氨水一般用管道流加进入。普通的流加会导致发酵液局部PH值很高，不利于菌体的生产。经过实验证明，发酵液pH值超过6以上时，菌体不仅不产ε-聚赖氨酸，甚至会有自溶的风险。因此，寻找一种适合ε-聚赖氨酸发酵的中和剂添加方式也颇为紧迫。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于ε-聚赖氨酸发酵生产种子的扩培装置。该装置减少了种子培养周期，提高中和剂加入效率、降低种子培育成本。
[0005]一种用于ε-聚赖氨酸发酵生产种子的扩培装置，包括种子罐、附属罐、中和剂配料缸、空气管道和增压栗，其特征在于，
[000?] 所述种子罐内设有均勾分布的上、中、下三个搅拌器和上、中、下三个空气分布器，三个搅拌器和三个空气分布器间隔安装，所述空气分布器与空气管道的出口端相连;所述空气管道进口端连接空气栗;其底部设有与下级发酵罐连接的移种管道，所述移种管道上设有移种阀;所述种子罐内还设有加热管；
[0007]所述附属罐，其底部设有输料管道与种子罐侧壁相连，输料管道中间设有种子阀；附属罐底部安装高度大于种子罐安装高度；
[0008]所述中和剂配料缸，其底部和顶部由中和剂循环管道连接，在中和剂循环管道中间设有增压栗；
[0009]在增压栗后部的中和剂循环管道上设有三通，通过中和剂阀与种子罐的三个空气分布器连接。
[0010]作为优化，还有pH电极和PLC控制器，在所述种子罐的侧壁上设有pH电极，所述PLC控制器的控制端连接中和剂阀，所述PLC控制器的检测端连接pH电极；
[0011]作为优化，所述附属罐设有均匀分布的上、中、下三个搅拌器；
[0012]作为优化，所述种子罐的顶部设有呼吸器和搅拌电机，所述种子罐内部安装有同搅拌轴不同高度的三个搅拌器;所述搅拌电机与三个搅拌器相连;所述呼吸器为空心圆管，一端与种子罐内部相连，另一端直连种子罐外的大气;所述附属罐的顶部设有平衡器和搅拌电机;所述搅拌电机与三个搅拌器相连;所述平衡器为空心圆管，一端与附属罐的内部相连，另一端与平衡阀连接后直连附属罐外的大气；
[0013]作为优化，所述附属罐，容积为种子罐的1/5，底部安装高度为种子罐高的4/5高度处。
[0014]本实用新型要解决的另一个技术问题是提供一种使用该扩培装置发酵生产种子的方法，其步骤为，
[0015](I)种子罐清空后配料和消毒，之后加入培养基，所述培养基液面高度为种子罐高度的3/5，加入占种子罐体容积1/10的种子液，开启种子罐搅拌、空气分布器、PLC控制器、增压栗，设置种子罐温度30-35°C，pH值控制在4.0-4.5；
[0016](2 )中和剂配料缸内存放的中和剂为质量分数20-30%的氨水，pH电极检测pH值，通过PLC控制器控制中和剂阀的开度，使增压栗将中和剂循环管道内的氨水压入空气分布器，从而控制种子罐内PH值;通过控制三个空气分布器内空气流量，进而控制种子罐内温度；
[0017](3)种子罐OD于10_15h生长至5-10，此时开启种子罐与附属罐间输料管道上的种子阀和附属罐平衡器上的平衡阀，种子液流入附属罐内，待装满后，关闭种子阀和附属罐平衡器上的平衡阀;打开移种阀，将种子罐内剩余的生长种子液输送至下级发酵罐；
[0018](4)种子罐清空后，关闭移种阀，消毒之后加入培养基，所述培养基液面高度为种子罐高度的3/5，待温度降至30-32°C，再开启附属罐和种子罐连接管道上的种子阀和附属罐平衡器上的平衡阀，附属罐内种子液回流入种子罐内；
[0019](5)开启搅拌电机、空气分布器、PLC控制器和pH电极，维持pH的平衡和温度平衡，重复步骤(I)。
[0020]本装置与工艺与传统相比，优势在于:
[0021 ] I)普通ε-聚赖氨酸发酵工艺的种子都是从摇瓶逐级扩培，发酵罐罐体越大，级数也越多。每次育种都从第一级开始，不仅成本高、操作复杂、染菌风险也大。本实用新型在最后一级种子罐处增加一个附属罐，该附属罐与种子罐形成一个连通器，减少栗输送环节，既能节约成本，最重要是能重复循环使用种子罐，大大缩短育种时间，提高设备利用率。
[0022]2)本实用新型利用空气分布器兼用做常规的中和剂流加管道，不仅节省设备成本，并且操作简单可行。
[0023]3)本实用新型在种子罐内设置了三个空气分布圈，大大提高中和剂溶解速度，使中和剂加入量更为精确，保证了 PH波动在可控范围内。
[0024]OD代表发酵液菌浓，其值为紫外可见光分光光度计于660nm测得发酵液的吸光度。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型实施例扩培装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]以下结合实例对本实用新型进一步描述，有利于对本实用新型的了解。所述实例仅用于说明本实用新型而不是限制本实用新型。
[0027]实施例1
[0028]本例为一套用于100立方发酵罐的ε-聚赖氨酸种子的扩培装置，包括种子罐1、附属罐2、中和剂配料缸4和增压栗5，
[0029]所述种子罐I，容积为20立方，直径2.6米，高度4米，内设有均匀分布的上、中、下三个搅拌器9和上、中、下三个空气分布器3，三个搅拌器9和三个空气分布器3间隔安装，所述空气分布器3与空气管道10相连;所述空气管道10进口端连接空气栗;其底部设有与下级发酵罐连接的移种管道15，所述移种管道15上设有移种阀16;所述种子罐I内还设有蛇形加热管13;在所述种子罐I的侧壁上还设有pH电极8;
[0030]所述附属罐2，内部设有均匀分布的上、中、下三个搅拌器91，容积为种子罐I的I/5，容积为4立方，直径2米，高度为1.5米，其底部设有输料管道与种子罐I侧壁相连，输料管道中间设有种子阀14;附属罐2底部安装高度为3.2米，大于种子罐I的安装高度，其差值为种子罐I高的4/5高度处；
[0031]所述种子罐I的顶部设有呼吸器11和搅拌电机12，所述种子罐I内部安装有同搅拌轴不同高度的三个搅拌器9;所述搅拌电机12与三个搅拌器9相连;所述呼吸器11为空心圆管，一端与种子罐I的内部相连，另一端直连种子罐I外部的大气;所述附属罐2的顶部设有平衡器111和搅拌电机121;所述搅拌电机121与三个搅拌器91相连;所述平衡器111为空心圆管，一端与附属罐2的内部相连，另一端与平衡阀112连接后直连附属罐2外的大气；
[0032]所述中和剂配料缸4，其底部和顶部分别由中和剂循环管道6连接，在中和剂循环管道6的中间设有增压栗5;
[0033]在增压栗5后部的中和剂循环管道6上设有三通，通过中和剂阀61与种子罐I的三个空气分布器3连接；
[0034]还有PLC控制器7，在所述种子罐I的侧壁上设有pH电极8，所述PLC控制器7的控制端连接中和剂阀61，所述PLC控制器7的检测端连接pH电极8。
[0035]种子罐I接入来自上级罐的少量种子后，使用本实用新型扩培装置进行扩大培养发酵生产种子的方法，其步骤为，
[0036](I)开启种子罐I搅拌、PLC控制器7、增压栗5，设置种子罐I温度30°C，pH值控制在4.0；
[0037](2)中和剂配料缸4内存放的中和剂为质量分数25%的氨水，pH电极8检测pH值，通过PLC控制器7控制中和剂阀61的开度，使增压栗5将中和剂循环管道6内氨水压入空气分布器3，调节种子罐I内的pH值;通过控制三个空气分布器3内空气流量，进而控制种子罐I内温度；
[0038](3)种子罐I的OD于13h生长至6.5，此时开启种子罐I与附属罐2间输料管道上的种子阀14和附属罐2平衡器111上的平衡阀112，种子液流入附属罐2，待附属罐2装满后，关闭种子阀14和附属罐2平衡器111上的平衡阀112;打开移种阀16，将种子罐I内剩余的生长种子液输送至下级发酵罐；
[0039](4)种子罐I清空后，关闭移种阀16，继续配料和消毒，所述培养基液面高度为种子罐I高度的3/5，待温度降至31°C，再开启附属罐2和种子罐I连接管道上的种子阀14和附属罐2平衡器111上的平衡阀112，附属罐2内种子液回流入种子罐I内；
[0040](5)开启搅拌电机12、空气分布器3、PLC控制器7和pH电极8，维持pH的平衡和温度平衡，重复步骤(I)。
[0041 ] 实施例2
[0042]本例为一套用于50立方发酵罐的ε-聚赖氨酸种子的扩培装置，包括种子罐1、附属罐2、中和剂配料缸4和增压栗5，
[0043]所述种子罐I，容积为10立方，直径2.2米，高度3米，内设有上、中、下三个搅拌器9和上、中、下三个空气分布器3，三个搅拌器9和三个空气分布器3间隔安装，在上、中、下三个搅拌器9的上部分别设有一个空气分布器3，所述空气分布器3与空气管道10的出口端相连；所述空气管道10进口端连接空气栗;其底部设有与下级发酵罐连接的移种管道15，所述移种管道15上设有移种阀16;所述种子罐I内还设有加热管13;在所述种子罐I的侧壁上设有pH电极8;
[0044]所述附属罐2，容积为种子罐I的1/5，容积为2立方，直径1.2米，高度为2米，其底部设有输料管道与种子罐I侧壁相连，输料管道中间设有种子阀14;附属罐2底部安装高度为2.4米，大于种子罐I的安装高度，其差值为种子罐I高的4/5高度处；
[0045]所述种子罐I的顶部设有呼吸器11和搅拌电机12，所述种子罐I内部安装有同搅拌轴不同高度的三个搅拌器9;所述搅拌电机12与三个搅拌器9的搅拌轴相连;所述呼吸器11为空心圆管，一端与种子罐I的内部相连，另一端直连种子罐I外部的大气;所述附属罐2的顶部设有平衡器111和搅拌电机121;所述搅拌电机121与三个搅拌器91相连;所述平衡器111为空心圆管，一端与附属罐2的内部相连，另一端与平衡阀112连接后直连附属罐2外的大气；
[0046]所述中和剂配料缸4，其底部和顶部由中和剂循环管道6连接，在中和剂循环管道6的中间设有增压栗5;
[0047]在增压栗5后部的中和剂循环管道6上设有三通，通过中和剂阀61与种子罐I的三个空气分布器3连接；
[0048]还有PLC控制器7，在所述种子罐I的侧壁上设有pH电极8，所述PLC控制器7的控制端连接中和剂阀61，所述PLC控制器7的检测端连接pH电极8。
[0049]种子罐I接入来自上级罐的少量种子后，使用本实用新型扩培装置进行扩大培养发酵生产种子的方法，其步骤为，
[0050](I)开启种子罐I搅拌、PLC控制器7、增压栗5，设置种子罐I温度30°C，pH值控制在4.5；
[0051 ] (2)中和剂配料缸4内存放的中和剂为质量分数20%的氨水，pH电极8检测pH值，通过PLC控制器7控制中和剂阀61的开度，使增压栗5将中和剂循环管道6内氨水压入空气分布器3，调节种子罐I内的pH值;通过控制三个空气分布器3内空气流量，进而控制种子罐I内温度；
[0052](3)种子罐I的OD于1h生长至5.2，此时开启种子罐I与附属罐2间输料管道上的种子阀14和附属罐2平衡器111上的平衡阀112，种子液流入附属罐2，待附属罐2装满后，关闭种子阀14和附属罐2平衡器111上的平衡阀112;再打开移种阀16，将种子罐I内剩余的生长种子液输送至下级发酵罐；
[0053](4)种子罐I清空后，关闭移种阀16，继续配料和消毒，所述培养基液面高度为种子罐I高度的3/5，待温度降至32°C，开启附属罐2和种子罐I连接管道上的种子阀14和附属罐2平衡器111上的平衡阀112，附属罐2内种子液回流入种子罐I内；
[0054](5)开启搅拌电机12、空气分布器3、PLC控制器7和pH电极8，维持pH的平衡和温度平衡，重复步骤(I)。
[0055]本实用新型专利提供一种用于ε-聚赖氨酸发酵生产种子的扩培装置及相关扩培生产种子的工艺，目的是缩短种子培养时间，优化中和剂加入方式，提高种子罐I利用率，降低生产成本。所述装置包含种子罐1、附属罐2、空气分布器3、ΡΗ电极8、PLC、中和剂配料缸4，增压栗5等。其中附属罐2与种子罐I通过连通器原理连接起来，用于暂存种子;空气分布器3是3层带有多孔的管道，连接中和剂管道和空气管道10;中和剂在管道内循环，根据pH值的反馈通过PLC调节中和剂阀启闭，向空气分布器3内输送中和剂。本实用新型所述装置设计巧妙，有效利用了连通器原理，并将空气分布器3—物多用，使用简单，操作方便，值得工业化推广。
【主权项】
1.一种用于ε-聚赖氨酸发酵生产种子的扩培装置，包括种子罐、附属罐、中和剂配料缸、空气管道和增压栗，其特征在于， 所述种子罐内设有均勾分布的上、中、下三个搅拌器和上、中、下三个空气分布器，三个搅拌器和三个空气分布器间隔安装，所述空气分布器与空气管道的出口端相连;所述空气管道进口端连接空气栗;其底部设有与下级发酵罐连接的移种管道，所述移种管道上设有移种阀;所述种子罐内还设有加热管； 所述附属罐，其底部设有输料管道与种子罐侧壁相连，输料管道中间设有种子阀；附属罐底部安装高度大于种子罐安装高度； 所述中和剂配料缸，其底部和顶部由中和剂循环管道连接，在中和剂循环管道中间设有增压栗； 在增压栗后部的中和剂循环管道上设有三通，通过中和剂阀与种子罐的三个空气分布器连接。2.如权利要求1所述用于ε_聚赖氨酸发酵生产种子的扩培装置，其特征在于，还有pH电极和PLC控制器，在所述种子罐的侧壁上设有pH电极，所述PLC控制器的控制端连接中和剂阀，所述PLC控制器的检测端连接pH电极。3.如权利要求1所述用于ε_聚赖氨酸发酵生产种子的扩培装置，其特征在于，所述附属罐设有均匀分布的上、中、下三个搅拌器。4.如权利要求1所述用于ε_聚赖氨酸发酵生产种子的扩培装置，其特征在于，所述种子罐的顶部设有呼吸器和搅拌电机，所述种子罐内部安装有同搅拌轴不同高度的三个搅拌器;所述搅拌电机与三个搅拌器相连;所述呼吸器为空心圆管，一端与种子罐内部相连，另一端直连种子罐外的大气。5.如权利要求1所述用于ε_聚赖氨酸发酵生产种子的扩培装置，其特征在于，所述附属罐的顶部设有平衡器和搅拌电机;所述搅拌电机与三个搅拌器相连;所述平衡器为空心圆管，一端与附属罐的内部相连，另一端与平衡阀连接后直连附属罐外的大气。6.如权利要求1所述用于ε_聚赖氨酸发酵生产种子的扩培装置，其特征在于，所述附属罐，容积为种子罐的1/5，底部安装高度为种子罐高的4/5高度处。
【文档编号】C12M1/34GK205473791SQ201620179368
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月10日
【发明人】洪立芝, 姚卫蓉, 李宗波
【申请人】樟树市狮王生物科技有限公司