[发明专利]平板膜给氧自循环式微生物培养装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及微生物好氧培养设备，特别涉及一种平板膜给氧自循环式微生物培养装置及方法，属于微生物培养领域和膜技术领域。

背景技术

目前，微生物好氧培养及细胞发酵产酶通常将微生物接种到装有微生物生长培养基的三角瓶中，然后用多层纱布将三角瓶瓶口包裹并置于恒温振荡器中进行培养，微生物好氧培养往往需氧进行呼吸代谢，而恒温振荡器具有通气设备，三角瓶震荡过程中使流通的空气透过纱布浸入三角瓶并溶解于培养基中，使微生物进行呼吸代谢。

微生物细胞的呼吸强度与微生物的种类以及细胞的生长期有关。不同微生物细胞生长过程中呼吸强度不同，同一种微生物在不同的生长阶段，其呼吸强度亦有差别。在微生物生长的各个阶段，菌体密度和呼吸强度各不相同，致使好氧速率有较大差别，在微生物耗氧速率发生改变时，相应地对通氧量进行调节。通常情况下，氧气溶解到液体培养基中是通过气-液两相的界面进行的。增大气-液两相接触面积，将有利于提高氧气溶解到液体培养基中的溶氧速率。当前围绕微生物培养器的研究取得了一定的进展，但现有的一些反应器仍然存在一些问题：通过恒温振荡器震荡或者摇床转动使氧气溶解在培养基中的溶解度很小，而且震荡方式易使培养基形成漩涡，不利于微生物与氧气的充分接触，同时由于该恒温振荡器具备的通气设备，无法控制通过的空气流量，而且不具备过滤空气中细菌的过滤装置，这就导致微生物培养过程中的生物量较低，因此，现有报道的微生物培养器的诸多缺点在一定程度上限制了微生物培养器的商业化应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有微生物好氧培养及细胞发酵产酶过程中氧气接触不充分，通氧过程须另设空气过滤装置及扰动或搅拌装置等问题，提供了一种平板膜给氧自循环式微生物培养装置及方法。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

本发明的一种平板膜给氧自循环式微生物培养装置，包括：供气泵、进气阀、空气流量计、培养器、加热器、液封瓶；连接关系为供气泵、进气阀、空气流量计通过管路顺次连接后，再与培养器的进气口连接，培养器置于加热器中，培养器的出气口用通气管置于液封瓶的液面以下进行液封，防止微生物染杂菌。

其中，培养器包括：储气槽、进气口、疏水性微孔平板膜、膜支撑孔板、自循环导流筒、加料及取样口、接种口、出气口、上盖、外器壁、第一垫圈、第二垫圈、螺栓、固定柱、支架；

其连接关系为：储气槽为中空的圆柱体，储气槽内壁下半部分的直径小于上半部分的直径，储气槽内壁成阶梯型，在储气槽下半部分设有与管路相连接的进气口；第一垫圈的外径与储气槽上半部分阶梯内壁的直径相同；疏水性微孔平板膜的直径与储气槽上半部分阶梯内壁的直径相同；在疏水性微孔平板膜上开有用于螺栓穿过的螺栓孔；外器壁的外径与储气槽上半部分阶梯内壁的直径相同，外器壁的内径与膜支撑孔板的直径相同；膜支撑孔板上开有小孔，且设有用于支撑自循环导流筒的支架；固定柱的下端与储气槽外壁固连，上端设有螺纹；上盖上开有加料及取样口、接种口、出气口，加料及取样口、接种口、出气口均可通过第二垫圈的中空部分直接与空气接触；上盖上还开有用于固定柱穿过的螺栓孔；上盖上设有用于固定外器壁的突台，突台的内径与外器壁的外径相同；第一垫圈放置于储气槽的阶梯面上，第一垫圈上方放有疏水性微孔平板膜，疏水性微孔平板膜上方放有膜支撑孔板；储气槽、第一垫圈、疏水性微孔平板膜、膜支撑孔板通过螺栓固连；外器壁的径向下端部分通过储气槽内壁和膜支撑孔板固定，外器壁的径向上端部分通过上盖固定，外器壁的轴向通过第一垫圈和第二垫圈固定；储气槽的外壁与固定柱的下端部分固连，固定柱的上端部分通过螺栓与上盖固连；自循环导流筒固定于膜支撑孔板的支架上。

所述的膜支撑孔板表面固联有至少两个支架，用来支撑自循环导流筒。

所述的自循环导流筒为上下均无底盖的圆柱形，材料优选为：玻璃，不锈钢或者聚四氟乙烯。

所述的储气槽、第一垫圈、疏水性微孔平板膜、膜支撑孔板通过螺栓固连，至少用2个螺栓固连。

本发明所采用的膜滤器的膜材料主要为疏水性微孔高分子有机膜，例如：聚偏氟乙烯(PVDF)，聚四氟乙烯(PTFE)，聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)，聚氯乙烯(PVC)的微滤膜或超滤膜。

所述的自循环导流筒的上缘浸没于液体内，距离上液面高度为液高的1/20-1/4，下缘与膜支撑孔板间的间距为液高的1/20-1/4。