[实用新型]一种γ-聚谷氨酸浮床式反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种γ-聚谷氨酸生产技术设备领域，特别涉及一种γ-聚谷氨酸浮床式反应器。

背景技术

γ-聚谷氨酸(γ-polyglutamic acid，简称γ-PGA)是由微生物产生的一种聚氨基酸型生物高分子，它由一分子谷氨酸的γ-羧基与另一分子谷氨酸的α-氨基缩合而成，分子量可达2000kDa以上，结构式为：

γ-聚谷氨酸具有极佳的生物可降解性、成膜性、成纤维性、可塑性、粘结性、保湿性等许多独特的理化和生物学特性，在注重环保、强调可持续发展的今天，γ-聚谷氨酸及其衍生物有十分广阔的应用前景，可用于化妆品、肥料增效剂、食品、分散剂、螯合剂、建筑涂料、防尘等领域。

关于γ-聚谷氨酸的发酵生产有二种方式：游离菌体发酵方式和固定化菌体发酵方式，游离菌体发酵方式的缺点是发酵时间长、能耗大、产量低、生产效率低；固定化菌体发酵方式更适合工业化生产γ-聚谷氨酸，可进行多批次连续发酵生产，适合于γ-聚谷氨酸高粘度活细胞发酵工艺。

现有技术发明专利CN103194374A，公开了一种发酵生产γ-聚谷氨酸的柱式固定化反应器及其工艺，该装置由搅拌式反应器部分和好氧固定化柱部分组成，两部分通过恒流泵相连接进行物料交换；缺点为反应器与固化菌体分离，影响整体发酵效果；工业化使用复杂菌体发酵面积受限制；物料的混合、搅拌和传递均匀性不理想。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种γ-聚谷氨酸浮床式反应器，针对现有技术中的不足，设计一种适合γ-聚谷氨酸缩聚反应的反应器，将固定化菌体发酵与游离式菌体发酵相结合，采用菌体浮床式结构，使用不锈钢笼结构将纤维网装配于不同结构的不锈铜笼中，同时，通过电机驱动笼体进行旋转运动，一方面促进菌体着床，另一方面起到搅拌、混合作用，通过净化气体增氧，减少能源消耗，提高混合、搅拌和物质传递的均匀性，提升整体发酵产量与效率。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种γ-聚谷氨酸浮床式反应器，包括罐体、温控夹层、保温层、出水口、封头盖、压力表、安全阀、恒压阀、减速机、电机、温度表、主轴、不锈钢笼、溢流管、加料计量泵、pH监测仪、循环料仓、循环泵、布气管、出料口、气阀、净化气泵、冷水口、热水口、配气板、平面菌床和环状菌床，其特征在于：

所述罐体由圆柱体、圆锥体和封头盖构成，所述圆柱体下端与圆锥体焊接固定，所述圆柱体上端设置有法兰盘，所述法兰盘与所述封头盖通过螺栓密封连接；所述罐体设置有温控夹层，所述温控夹层外侧设置有保温层；所述封装头盖上设置有恒压阀和温度表，所述封头盖中心位置设置有主轴，所述主轴上端与减速机连接，所述减速机与电机连接，所述主轴为旋转轴，所述主轴的下端与配气板中心的轴套密封连接；所述罐体圆锥体底部设置有出料口，所述罐体的圆锥体内部设置有布气管，所述罐体下端与圆锥体交界处设置有配气板，所述罐体内部设置有不锈钢笼，所述不锈钢笼中心位置与主轴焊接固定，所述不锈钢笼设置有平面菌床和环状菌床，所述罐体侧面上方设置溢流管，所述溢流管与所述循环料仓上部连通，所述循环料仓底部通过管道与循环泵连通，所述罐体圆锥体下部设置有循环料口，所述循环泵通过管道与循环料口连通；所述循环料仓上方设置有pH监测仪和所述加料计量泵，所述加料计量泵通过管道与加料仓连通(未标出)；所述净化气泵与空气净化系统(未标出)通过管道连通。

所述平面菌床至少设置二层，所述环状菌床至少设置一层；所述平面菌床与环状菌床的厚度为50mm—200mm。

所述温控夹层上方设置有出水口，所述温控夹层的圆锥体部分设置有热水口和冷水口；所述恒压阀旁路设置有安全阀和压力表；所述出料口管道旁路与气阀和净化气泵连通。

所述平面菌床与环状菌床由纤维网卷曲构成，所述纤维网通过不锈钢笼进行固定，在所述主轴旋转时，驱动不锈钢笼一同旋转，所述平面菌床和环状菌床也同时在罐体内进行旋转运动；所述运动状态中的所述平面菌床和环状菌床，对于发酵物料起到搅拌、混合作用，在搅拌混合作用下，对发酵液发挥增加氧气供给、传递物质的效果。

所述平面菌床为圆形平面设置的不锈钢笼结构，所述纤维网竖向卷绕在不锈钢笼中；所述环状菌床为环形设置的不锈钢笼结构，所述纤维网横向设置于环形不锈钢笼内；所述平面菌床与环状菌床的不锈钢笼相互之间焊接固定；所述平面菌床和环状菌床内设置的纤维网，均与旋转方向的切线相垂直，因此确保所述纤维网与流动中的发酵液料体充分混合与搅拌。