[发明专利]一种发酵生产γ-聚谷氨酸的柱式固定化反应器及其工艺

权利要求书

1.一种发酵生产γ-聚谷氨酸的柱式固定化反应器，其特征在于，该装置由搅拌式反应器部分与好氧固定化柱部分组成，两部分通过恒流泵（3-2）相连接进行物料交换；

搅拌式反应器部分，由搅拌式反应器（9）、补料装置、第一通气装置及搅拌装置（7）组成；搅拌装置（7）位于搅拌式反应器（9）内；补料装置位于搅拌式反应器（9）外并通过恒流泵（3-1）与其连接；第一通气装置向搅拌式反应器（9）内通气；

好氧固定化柱部分，由固定化柱（10）、恒温水浴（13）及第二通气装置组成；固定化材料（11）置于固定化柱（10）中；恒温水浴（13）与固定化柱（10）的夹套连通以控制固定化柱（10）内部温度；第二通气装置向固定化柱（10）内通气。

2.根据权利要求1所述的发酵生产γ-聚谷氨酸的柱式固定化反应器，其特征在于，所述的补料装置，由恒流泵（3-1）、补料瓶（1）、空气过滤器（2-1）及相互连接的管路所构成，当需要进行补料操作时，补料瓶（1）通过恒流泵（3-1）将培养基补入搅拌式反应器（9）中，空气过滤器（2-1）置于补料瓶（1）密封口处。

3.根据权利要求1所述的发酵生产γ-聚谷氨酸的柱式固定化反应器，其特征在于，所述的第一通气装置，由空气流量计（4-1）、空气过滤器（2-2）、通气进管（8）及相互连接的管路所构成，通入进搅拌式反应器（9）中的空气，经空气流量计（4-1）调节流量，并经空气过滤器（2-2）进行过滤后通过通气进管（8）进入搅拌式反应器（9）中。

4.根据权利要求1所述的发酵生产γ-聚谷氨酸的柱式固定化反应器，其特征在于，所述的固定化材料（11）经支撑材料绕成桶状或螺旋状固定于固定化柱（10）中而不影响通气与物质交换。

5.根据权利要求4所述的发酵生产γ-聚谷氨酸的柱式固定化反应器，其特征在于，所述的固定化材料（11）为植物纤维、动物纤维或合成纤维；所述的支撑材料为耐高温塑料、不锈钢材料或铝制材料。

6.根据权利要求1所述的发酵生产γ-聚谷氨酸的柱式固定化反应器，其特征在于，所述的第二通气装置由空气流量计（4-2）、空气过滤器（2-3）及相互连接的管路所构成，通入固定化柱（10）中的空气，经空气流量计（4-2）调节流量，并经空气过滤器（2-3）进行过滤后由固定化柱（10）的底部带孔气体分布器（12）均匀分布通入固定化柱（10）中。

7.利用权利要求1所述的柱式固定化反应器发酵生产γ-聚谷氨酸的工艺，其特征在于，将γ-聚谷氨酸生产菌枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis NX-2接入装有灭菌发酵培养基的搅拌式反应器（9）后，开启恒流泵（3-2）实现搅拌式反应器（9）和固定化柱（10）中的物质交换，开启恒温水浴实现固定化柱（10）中的物料温度恒定且与搅拌式反应器（9）中的物料温度相同，培养24～100h，实现B.subtilis NX-2在固定化材料（11）上的固定与γ-聚谷氨酸单批次固定化发酵。

8.根据权利要求7所述的利用固定化反应器发酵生产γ-聚谷氨酸的工艺，其特征在于，γ-聚谷氨酸单批次固定化发酵结束后，将搅拌式反应器（9）及固定化柱（10）中的γ-聚谷氨酸发酵液全部移出，仅保留固定于固定化材料（11）中的枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis NX-2，将新鲜灭菌后的发酵培养基补入搅拌式反应器（9）中，通过恒流泵（3-2）继续实现下一批次γ-聚谷氨酸的固定化发酵生产，如此循环操作，即可实现γ-聚谷氨酸的多批次固定化发酵生产。

9.根据权利要求7所述的利用固定化反应器发酵生产γ-聚谷氨酸的工艺，其特征在于，搅拌式反应器（9）中发酵反应温度为28～37℃，初始pH为6.0～7.5，通气量为0.5～1.5vvm，搅拌转速为300～1000r/min；固定化柱（10）中反应温度为28～37℃，初始pH为6.0～7.5，通气量为0.5～1.5vvm。