一种适用于毕赤酵母发酵生产用的发酵罐的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种发酵罐，特别是一种适用于毕赤酵母发酵生产用的发酵罐。


背景技术：

[0002]
巴斯德毕赤酵母是一种能高效表达外源蛋白的表达系统，具有遗传稳定、表达水平高、蛋白可翻译后加工、产物可分泌、可高密度发酵等许多优点，应用十分广泛，因此，常用毕赤酵母来表达常用的外源蛋白。
[0003]
高密度发酵是基因工程菌提高外援蛋白表达水平的一种重要策略，在高密度发酵的过程中，成熟的设备需提供充足的供氧、碳源、氮源、无机盐等营养物质，而供氧条件与设备的尺寸设计、空气流量、压力等紧密相关，良好的供氧条件和培养基的混合是保证发酵过程传热和传质的必要条件，一套适合生产特定菌种和产品的发酵罐的供氧结构的设计，对发酵产量的提升和节能降耗有很大的意义。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理、实用方便，能够很好满足毕赤酵母在高密度发酵中的供氧和传质传热需求的适用于毕赤酵母发酵生产用的发酵罐。
[0005]
本实用新型所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本实用新型是一种适用于毕赤酵母发酵生产用的发酵罐，该发酵罐包括罐体和竖向安装在罐体内的搅拌轴，在罐体的顶部还固定安装有用于驱动搅拌轴转动的动力机构；在罐体上部的搅拌轴上固定安装有斜叶式推进桨，在罐体中部的搅拌轴上固定安装有上抛物线圆盘涡轮桨，在罐体下部的搅拌轴上固定安装有下抛物线圆盘涡轮桨；所述上抛物线圆盘涡轮桨和下抛物线圆盘涡轮桨均包括固定套装在搅拌轴上的圆盘，在圆盘的周向至少设置有3个抛物线形状的搅拌桨。
[0006]
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的适用于毕赤酵母发酵生产用的发酵罐，所述斜叶式推进桨包括6个矩形状的搅拌叶，6个矩形状的搅拌叶沿搅拌轴的周向均匀分布，在搅拌叶远离搅拌轴的端部设置有倾斜状的搅拌面，搅拌面的向上部向搅拌轴一侧倾斜。
[0007]
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的适用于毕赤酵母发酵生产用的发酵罐，所述搅拌面的倾斜角度为45
°-
60
°
。
[0008]
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的适用于毕赤酵母发酵生产用的发酵罐，所述上抛物线圆盘涡轮桨和下抛物线圆盘涡轮桨的圆盘上均设置有6个抛物线形状的搅拌桨，6个抛物线形状的搅拌桨沿圆盘的周向均匀分布。
[0009]
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的适用于毕赤酵母发酵生产用的发酵罐，所述斜叶式推进桨、上抛物线圆盘涡轮
桨和下抛物线圆盘涡轮桨的长度均为罐体直径的1/2-罐体直径的2/3。
[0010]
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的适用于毕赤酵母发酵生产用的发酵罐，所述动力机构为驱动电机，驱动电机固定安装在罐体的顶部，搅拌轴的顶部伸出罐体与驱动电机的输出轴传动连接。
[0011]
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的适用于毕赤酵母发酵生产用的发酵罐，所述罐体整体呈圆柱状。
[0012]
与现有技术相比，本实用新型通过在罐体内设置搅拌轴，在搅拌轴上从上至下依次安装斜叶式推进桨、上抛物线圆盘涡轮桨和下抛物线圆盘涡轮桨，上抛物线圆盘涡轮桨和下抛物线圆盘涡轮桨的中间为一圆盘，圆盘的四周为6个抛物线形状搅拌桨；当空气从发酵罐底部通入后，由于下抛物线圆盘涡轮桨的圆盘的阻挡，空气分布至四周，在抛物线搅拌桨的包裹搅拌下均匀分布至四周；上抛物线圆盘涡轮桨的设置，避免了空气走中间短路的情况，同时，发酵液内的传热传质也得到了有效的提升；同时，上抛物线圆盘涡轮桨和下抛物线圆盘涡轮桨的搅拌桨呈抛物线状，也有利于减少液体阻力；其次，在发酵液达到发酵罐的上部时，在斜叶式推进桨的作用下，发酵液向下向四周运动，加强了气液交换，延长了空气在发酵液中的停留时间，提高了罐体的传质传热能力。该发酵罐设计合理、简单实用，通过斜叶式推进桨、上抛物线圆盘涡轮桨和下抛物线圆盘涡轮桨的设置，能够有效加强气液交换，延长空气在发酵液中的停留时间，可以很好满足毕赤酵母在高密度发酵中的供氧和传质传热需求。
附图说明
[0013]
图1为本实用新型的一种结构示意图。
具体实施方式
[0014]
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型附图，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，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做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。
[0015]
参照图1，一种适用于毕赤酵母发酵生产用的发酵罐，该发酵罐包括罐体1和竖向安装在罐体1内的搅拌轴2，罐体1竖向设置，在罐体1的下部连通有通气管道6，通气管道6的一端延伸至罐体1内部的底部，便于空气从罐体1的底部通入罐体1；搅拌轴2用于搅拌推动发酵液流动，与空气混合，增大气液接触面积，从而提高发酵液中的溶解氧含量，满足菌体高密度培养的需求；在罐体1的顶部还固定安装有用于驱动搅拌轴2转动的动力机构，动力机构用于驱动搅拌轴2转动；在罐体1上部的搅拌轴2上固定安装有斜叶式推进桨3，用于对罐体1上部的发酵液进行搅拌，使得发酵液向下向四周流动；在罐体1中部的搅拌轴2上固定安装有上抛物线圆盘涡轮桨4，用于在罐体1中部进行搅拌，将罐体1中部的空气向四周扩散，避免空气走中间短路的情况；在罐体1下部的搅拌轴2上固定安装有下抛物线圆盘涡轮桨5，用于在罐体1下部进行搅拌，使得通入罐体1的空气分布至四周；所述上抛物线圆盘涡轮桨4和下抛物线圆盘涡轮桨5均包括固定套装在搅拌轴2上的圆盘，在圆盘的周向至少设
置有3个抛物线形状的搅拌桨；圆盘可用于对空气进行阻挡，搅拌桨呈抛物线形状，既便于对空气进行搅拌，又有利于减少发酵液的液体阻力。
[0016]
所述斜叶式推进桨3包括6个矩形状的搅拌叶，6个矩形状的搅拌叶沿搅拌轴2的周向均匀分布，相邻2个矩形状的搅拌叶之间的角度为60
°
；在搅拌叶远离搅拌轴2的端部设置有倾斜状的搅拌面，搅拌面的向上部向搅拌轴2一侧倾斜，便于通过搅拌使得发酵液向下向四周移动。
[0017]
所述搅拌面的倾斜角度为45
°-
60
°
，优选的，搅拌面的倾斜角度为60
°
，能够更好的通过搅拌使得发酵液向下向四周移动，加强了气液交换，延长了空气在发酵液中的停留时间。
[0018]
所述上抛物线圆盘涡轮桨4和下抛物线圆盘涡轮桨5的圆盘上均设置有6个抛物线形状的搅拌桨，6个抛物线形状的搅拌桨沿圆盘的周向均匀分布，相邻2个抛物线形状的搅拌桨之间的角度为60
°
，既可以对发酵液进行搅拌，提高发酵液的传质传热效率，又可以减少搅拌时受到的发酵液的液体阻力。
[0019]
所述斜叶式推进桨3、上抛物线圆盘涡轮桨4和下抛物线圆盘涡轮桨5的长度均为罐体1直径的1/2-罐体1直径的2/3。优选的，叶式推进桨、上抛物线圆盘涡轮桨4和下抛物线圆盘涡轮桨5的长度均为罐体1直径的2/3，能够在罐体1内进行大范围的搅拌，便于进行毕赤酵母的高密度培养，满足其供氧传质需求。
[0020]
所述动力机构为驱动电机，驱动电机固定安装在罐体1的顶部，搅拌轴2的顶部伸出罐体1与驱动电机的输出轴传动连接。在驱动电机的输出轴上固定安装有传动齿轮，在搅拌轴2上固定安装有与传动齿轮啮合的固定齿轮，开启驱动电机，驱动电机的输出轴转动，通过传动齿轮与固定齿轮配合传动带动搅拌轴2转动，进而可带动斜叶式推进桨3、上抛物线圆盘涡轮桨4和下抛物线圆盘涡轮桨5转动，对发酵罐内的发酵液进行搅拌。
[0021]
所述罐体1整体呈圆柱状，方便制作和使用，在罐体1的底部还固定安装有支架，用于配合罐体1的安装。
[0022]
对于罐体1的下部，由于下抛物线圆盘涡轮桨5的设置，当空气从发酵罐底部通入后，由于下抛物线圆盘涡轮桨5的圆盘的阻挡，空气分布至四周，然后在搅拌桨的包裹搅拌下均匀分布至四周，同时搅拌桨呈抛物线形状，有利于减少液体阻力；
[0023]
对于罐体1的中部，在发酵前期罐内液位刚淹过上抛物线圆盘涡轮桨4时，此时液位约占发酵罐总高度的1/3，上抛物线圆盘涡轮桨4与下抛物线圆盘涡轮桨5之间的距离较短，因此，下抛物线圆盘涡轮桨5的设置避免了空气走中间短路的情况，同时，发酵液内的传热传质也得到了有效的提升；
[0024]
对于罐体1的上部，在毕赤酵母表达磷脂酶c的周期中，由于补料和发酵表达蛋白的影响，发酵液的液位淹过斜叶式推进桨3，在此位置，底部进入的空气中的氧气已经被消耗一大部分，中上层发酵液部分菌体不能得到充足的氧气，斜叶式推进桨3的设置，使得发酵液向下向四周运动，加强了气液交换，延长了空气在发酵液中的停留时间，因此，提高了罐体1的整体传质传热能力。
[0025]
本申请提供的发酵罐已在实际中进行应用，在毕赤酵母表达磷脂酶c的5m
³
发酵罐生产过程中，同样的发酵条件下，发酵过程的最高our（菌体摄氧率）、菌体湿重、发酵蛋白产量、发酵酶活等指标均得到了提高，其中产量最高提高了32%，起到了很好的节能降耗降低
成本的作用；具体数据见表1：
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表1
[0027]
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