一种用于乳酸发酵的生物反应器

1.本实用新型涉及微生物发酵技术领域，特别是涉及一种用于乳酸发酵的生物反应器。


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。目前的微生物发酵装置存在搅拌不匀，导致微生物发酵时间长，制约了微生物发酵的发展。


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，提供一种用于乳酸发酵的生物反应器。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
7.一种用于乳酸发酵的生物反应器，所述生物反应器包括支架和器体，所述支架支撑所述器体，所述器体的上端开口下端封闭，所述器体的上端可拆卸地密封连接一封头，所述封头上设置有进料端口、出气口和取样端口，所述封头上设置轴承，通过所述轴承安装一转轴，所述转轴的一端连接电机，所述转轴的另一端伸入至所述器体内，所述转轴与所述封头紧密连接，所述转轴上同轴安装至少一个搅拌叶片，所述器体的下端密封安装第一管道，所述第一管道的一端设置卸料阀，所述第一管道的中部连接一第二管道，所述第二管道通过所述第一管道伸入至所述器体内。
8.作为优选的技术方案，所述器体包括内筒体和外筒体，所述内筒体的上端可拆卸地密封连接所述封头，所述内筒体套接在所述外筒体内，所述内筒体的高度高于所述外筒体的高度。
9.作为优选的技术方案，所述内筒体套接在所述外筒体内且形成一个封闭的夹层空
间，所述外筒体上密封安装第三管道和第四管道。
10.作为优选的技术方案，所述外筒体的外侧设置至少两个安装件，所述安装件通过与对应设置在所述支架上的安装柱配合将所述外筒体安置在所述支架上。
11.作为优选的技术方案，所述第二管道通过所述第一管道伸入至所述器体内并连接一分布管，所述分布管上均匀开设分布孔。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
13.本实用新型经过合理的设计，在内筒体内部设置有转轴，转轴上安装搅拌叶片，可以对微生物进行有效的搅拌，使其搅拌均匀，并且能够配合从底部伸入的第二管道配合分布管将发酵所需的气体/液体均匀散布在内筒体内，提升微生物发酵的效率。
附图说明
14.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。
15.图1为本实用新型一种用于乳酸发酵的生物反应器的剖视图。
16.图2为本实用新型一种用于乳酸发酵的生物反应器的主视图。
17.图3为本实用新型一种用于乳酸发酵的生物反应器的俯视图。
18.图中，1为支架，2为器体，201为内筒体，202为外筒体，203为夹层空间，3为封头，4为进料端口，5为取样端口，6为轴承，7为转轴，8为搅拌叶片，9为第一管道，10为卸料阀，11为第二管道，12为第三管道，13为第四管道，14为安装件，15为安装柱，16为分布管，17为分布孔，18为出气口。
具体实施方式
19.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。
20.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。
21.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。
22.现在结合说明书附图对本实用新型做进一步的说明。
23.请参考图1和图2所示，本实用新型实施例是一种用于乳酸发酵的生物反应器，所述生物反应器包括支架1和器体2，所述支架1支撑所述器体2，所述器体2的上端开口下端封闭，所述器体2的上端可拆卸地密封连接一封头3，所述封头3上设置有进料端口4、出气口18
和取样端口5，其中，进料端口4用于投放物料，取样端口5用于在发酵过程中取样，所述封头3上设置轴承6，通过所述轴承6安装一转轴7，所述转轴7的一端连接电机(图中未示出)，所述转轴7的另一端伸入至所述器体2内，所述转轴7与所述封头3紧密连接，所述转轴7上同轴安装至少一个搅拌叶片8，所述器体2的下端密封安装第一管道9，所述第一管道9的一端设置卸料阀10，所述第一管道9的中部连接一第二管道11，所述第二管道11通过所述第一管道9伸入至所述器体2内。
24.本实用新型实施例具体实施时，通过进料端口4往器体2投放相应的物料，例如生物质和发酵霉，生物质可以是秸秆、麦秆、酒糟，发酵霉可以是米根霉。当然，上述物料仅仅是作为乳酸发酵的一种投料示例，具体以实际化学反应的需要的反应物为准。在放入相应的物料后，通过电机驱动，可以带动转轴7转动，进而通过搅拌叶片8转动实现搅拌均匀。本实施例中，搅拌叶片8设置为两个，具体数量可以是一个或多个，根据实际器体的尺寸和搅拌叶片的尺寸来选择适合的个数，本实施例中仅仅是示例，并不作具体的数量限定。需要注意的是，在发酵反应过程中，也可以通过电机驱动转轴7转动，进行搅拌。搅拌完成后，可以打开卸料阀10通过第一管道9将生成物取出，本实施例中的第一管道9设置在器体2的下端，因此可以直接通过重力作用，直接配合接收装置(例如盆、罐、槽等)将生成物收集。
25.在一些实施例中，请参考图1所示，所述器体2包括内筒体201和外筒体202，所述内筒体201的上端可拆卸地密封连接所述封头3，所述内筒体201套接在所述外筒体202内，所述内筒体201的高度高于所述外筒体202的高度。所述内筒体201套接在所述外筒体202内且形成一个封闭的夹层空间203，所述外筒体202上密封安装第三管道12和第四管道13。
26.器体2作出如上设计后，内筒体201作为发酵反应的容器，外筒体202不仅可以作为内筒体201的安装组件，还会和内筒体201形成夹层空间203，夹层空间203根据实际应用可具有多种功能。例如，夹层空间203内填充隔热材料或保温材料，使得夹层空间203成为隔热层或保温层。又例如，夹层空间203通过第三管道12或第四管道13通入换热液，通过第四管道13或第三管道12排出换热液，夹层空间203可以起到维持内筒体201内部温度的热交换层。本实施例中所述的换热液可以是给内筒体201升温的液体，也可以是给内筒体201降温的液体，具体以实际发酵反应所需的温度参数来确定。
27.通常，发酵反应需要一个较高的温度，因此本实施例以升温为例，对其换热原理作详细的阐述。换热液可以选择为热水，若以第三管道12作为进液管道，第四管道13作为出液管道，热水从进液管道进入，换热后的水从第四管道13出来，以此来实现对内筒体201内部的加热。
28.当然，也可以在夹层空间203中设置加热组件，在内筒体内设置温度探头，根据内筒体201内部的温度信号控制加热组件运行，实现电热。
29.因此，本实施例中通过对器体2的合理布局设计，使得本实施例可以适用于绝大多数的生物反应，适应范围广。
30.本实施例中，参考图3所示，提供一种具体的外筒体202的安装结构方式，所述外筒体202的外侧设置至少两个安装件14，所述安装件14通过与对应设置在所述支架1上的安装柱15配合将所述外筒体202安置在所述支架1上。采用上述结构进行安装时，可利于外筒体202在支架1上的拆卸。
31.本实施例中，所述第二管道11通过所述第一管道9伸入至所述器体2内并连接一分
布管16，所述分布管16上均匀开设分布孔17。第二管道11的作用是在生物反应过程中往内筒体201通入化学反应所需的气体或者液体。例如，乳酸发酵反应中需要氧气的供应，因此可以通过第二管道11中通入氧气。为了使得氧气能够均匀分布，提升发酵反应的效率，第二管道11连接一分布管16，氧气进入分布管16后通过分布管16上均匀设置的分布孔17将氧气均匀的散布在内筒体201内。
32.优选的，可以在第二管道11上设置单向阀。
33.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。