一种微波耦合生物碳纤维发酵装置

1.本实用新型涉及微生物发酵技术领域，特别是涉及一种微波耦合生物碳纤维发酵装置。


背景技术：

2.乳酸(lactic acid)，即是α-羟基丙酸(α-hydroxy-propanoic acid)，分子式为c2h5ocooh，相对分子量90.08。它是一种天然存在的有机酸，广泛存在与人体、动植物体和微生物中。乳酸分子内含有一个不对称的c原子，具有旋光性，有d-型、l-型和dl-型三种乳酸构型。l-乳酸为左旋体，d-乳酸为右旋体，dl-乳酸为消旋体。
3.乳酸的应用广泛，目前仅局限在某些范围。如乳酸的酸性柔和且稳定，有助于食品的风味，可用于饮料、糕点、酒类等，也可用于鱼、肉、蔬菜的加工和保藏。与柠檬酸、苹果酸等食用酸相比，乳酸具有很强的竞争力。在啤酒制造上，美国禁止使用磷酸等无机酸调节ph，而全部改用乳酸。由于人体内只含有l-乳酸脱氢酶，d-乳酸不能被人体吸收，而且过量食用d-乳酸对人体有害，因此，世界卫生组织提倡使用l-乳酸作为食品添加剂和内服药品，取代dl-乳酸。另外，乳酸酯化得到的高分子聚合物聚乳酸(pla)，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。聚乳酸具有良好的塑料特性，且生物相容性与生物可降解性好，被用作药物缓释材料、组织工程材料、手术缝合线、骨折固定件等。
4.目前乳酸生产常用的方法是微生物发酵法。例如，传统的发酵装置是通过底部进气通风，如此使得空气与反应物接触不够均匀，发酵效率有待提升。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种微波耦合生物碳纤维发酵装置。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
7.一种微波耦合生物碳纤维发酵装置，包括反应器，所述反应器的上端设置进料管和进液管，所述进液管上设置蠕动泵，所述反应器的下端设置取样管，所述反应器的侧壁设置一层集气夹层，所述集气夹层连接一集气罩，以通过所述集气罩往集气夹层内送气，所述集气罩连接一风机，所述反应器的侧壁对应所述集气夹层均匀设置若干出气嘴，所述反应器的上端设置出气管，所述反应器内部底端设置微波发生器。
8.作为优选的技术方案，所述反应器内设置填料载体，所述填料载体采用生物质材料制备而成，所述填料载体上填充发酵霉。
9.作为优选的技术方案，所述出气管上设置冷凝器。
10.作为优选的技术方案，所述进液管的一端连通所述反应器内部，所述进液管的另一端连接一中和剂储存容器。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
12.本实用新型经过合理的设计，在反应器侧壁设置集气罩配合集气夹层，通过风机收集空气，配合均匀设置的出气嘴往反应器内输入空气，同时配合反应器底部安装的微波发生器，保证空气与反应器内的反应物接触均匀，提升生物碳纤维发酵效率。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
14.图1为本实用新型一种微波耦合生物碳纤维发酵装置的结构示意图。
15.图中，1为反应器，2为进料管，3为进液管，4为蠕动泵，5为取样管，6为集气夹层，7为集气罩，8为风机，9为出气嘴，10为出气管，11为微波发生器，12为中和剂储存容器，13为冷凝器，14为填料载体。
具体实施方式
16.下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
17.需要说明的是，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
18.另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
19.现在结合说明书附图对本实用新型做进一步的说明。
20.请参考图1所示，本实用新型实施例是一种微波耦合生物碳纤维发酵装置，包括反应器1，所述反应器1的上端设置进料管2和进液管3，所述进液管3上设置蠕动泵4，所述反应器1的下端设置取样管5，所述反应器1的侧壁设置一层集气夹层6，所述集气夹层6连接一集气罩7，以通过所述集气罩7往集气夹层6内送气，所述集气罩7连接一风机8，所述反应器1的侧壁对应所述集气夹层6均匀设置若干出气嘴9，所述反应器1的上端设置出气管10，所述反应器1内部底端设置微波发生器11。
21.在具体实施时，图1中箭头表示气体/液体/固体的流动方向。其中，物料通过进料管2进入到反应器1内，进液管3用于在反应过程中补入其他添加剂或者催化剂或者中和剂等。例如，当通入中和剂时，具体结构可以设计为：所述进液管3的一端连通所述反应器1内部，所述进液管3的另一端连接一中和剂储存容器12。反应过程中，有氧发酵通常需要通入氧气或者空气。示例性的，当通入空气时，采用风机8收集空气，空气通过集气罩7进入到集气夹层6，并通过反应器1的侧壁对应所述集气夹层6均匀设置若干出气嘴9均匀的进入到反
应器1内，另外，再配合底部的微波发生器11在底部产生微波，对反应器内部反应物起到的升温作用，提升反应物活性，使得空气与反应器内的反应物接触均匀，提升生物碳纤维发酵效率。反应完成后，打开反应器1即可将对应的生成物取出。本实施例中对反应器1的具体结构不作限定。常规的发酵容器可以作为本技术中的反应器1，例如发酵罐。或者是，常规的反应容器，也可以作为本技术中的反应器1。
22.在某个实施例中，所述出气管10上设置冷凝器13。排出的空气通过冷却后再排放至空气中。
23.在另一实施例中，申请人考虑到传统的根霉菌发酵生产乳酸，多利用游离的米根霉菌丝进行发酵。游离发酵中米根霉菌丝体比较发达，经常出现凝块和结团的现象，而且悬浮的菌丝体还会增大发酵液的粘度并形成大的空气泡，减少了细胞内的氧气传递，降低了乳酸产量，生产不稳定，重复使用率低。
24.因此，在所述反应器1内设置填料载体14，所述填料载体14采用生物质材料制备而成，所述填料载体14上填充发酵霉。
25.具体实施时，通过进料管2不断往反应器1内补充碳源，此处碳源优选为酒糟。酒糟是酿酒业的副产物，量大而集中，据统计，我国年产各种酒糟高达2700多万吨，酒精废糟液排放量高达6500多万吨，以粮食为原料的酒糟分为白酒糟、啤酒精和酒精糟，其中后两者的养分含量较高，干物质中粗蛋白的含量达28％左右，含丰富的氨基酸、维生素和多种微量元素等，营养比较丰富，但是它们的酸度高，易腐败变质，若不及时处理，必然严重污染环境。因此，本实施例采用固定化的方式将米根霉固定在载体上，然后以白酒酒糟作为碳源，通过两者的有效结合，达到联合发酵生产乳酸的目的，一方面能够使米根霉较好的生长，从而提高其产酸的稳定性，另一方面还能有效的减少环境污染，达到高效、稳定、安全产酸的目的。
26.以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。