[发明专利]一种发酵系统及其发酵方法

说明书

本发明提供了一种发酵系统及其发酵方法，发酵系统包括：发酵罐以及控制系统，控制系统与发酵罐连接以实现对发酵罐的工作状态进行控制，发酵罐的顶部设置有菌液进口以及料液进口以用于菌液与料液的进入，发酵罐的底部设置有出液口以用于发酵产物排出；发酵罐内设置有液体喷射器以及微界面发生器，微界面发生器设置在发酵罐内底部，液体喷射器设置在发酵罐内上部，发酵罐的侧壁设置有清洗水进口以及空气进口，空气进口通过管道通入微界面发生器中，液体喷射器与清洗水进口通过管道连接。本发明的发酵系统解决了现有技术中由于空气和发酵液在发酵罐内部无法得到充分混合，导致发酵效率低下的问题发生，节省了清洗以及现场操作的人力成本。

技术领域

本发明涉及发酵领域，具体而言，涉及一种发酵系统及其发酵方法。

背景技术

工业发酵就是通过微生物的生命活动，把发酵原料转化为人类所需要的微生物产品的工业过程。在我国，发酵工业作为生物技术中的重要分支近年来已有长足的发展，新型发酵工业(例如氨基酸、酶制剂、有机酸、单细胞蛋白、淀粉糖等)以年平均21％的速度增长。至今，我国已形成了一个品种繁多，门类齐全，具有相当规模的发酵工业体系，其产品应用覆盖医药、卫生、轻工、农业、能源、环保等诸多行业。

在好氧发酵中，溶解的氧含量是菌体生长与发酵的限制性因素，而传统好氧发酵工艺中采用，发酵液中溶解氧浓度一般仅为7～8ppm，使得发酵效率低下。因此谋求更高气液传质效率的发酵设备以提高溶解氧浓度，提高发酵产率，是现代发酵工业发展的重要方向。

此外，现有发酵工艺需要大量的人力，包括通过人孔进入罐体内部洗刷以及各管路阀门的现场操作等。这样既提高了人力成本，同时降低了生产的安全性。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种发酵系统，该发酵系统通过在发酵罐内设置微界面发生器与液体喷射器，一方面液体喷射器可将清洗罐体的水高效破碎成微米级液滴，并通过喷射器冲撞发酵罐上方取代人工进行清洗，另一方面通过微界面发生器将空气高效破碎成微米级气泡，并分散到发酵液中形成微界面体系，以数十倍地提高反气液内的气液相界面积，大幅提高氧气向发酵液的传质速率，提高溶解氧的浓度及宏观发酵速率，再者通过采用智能化的清洗装置代替人工清洗，采用PLC(或DCS，PLC和DCS)控制系统对生产进行远程控制，符合生产的智能化。

本发明的第二目的在于提供一种采用上述发酵系统进行发酵的方法，该发酵方法操作简便，得到的发酵产物纯度高，发酵效果好，值得广泛推广进行应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种发酵系统，包括：发酵罐以及控制系统，所述控制系统与所述发酵罐连接以实现对发酵罐的工作状态进行控制，所述发酵罐的顶部设置有菌液进口以及料液进口以用于菌液与料液的进入，所述发酵罐的底部设置有出液口以用于发酵产物排出；

所述发酵罐内设置有液体喷射器以及微界面发生器，所述微界面发生器设置在发酵罐内底部，所述液体喷射器设置在所述发酵罐内上部，所述发酵罐的侧壁设置有清洗水进口以及空气进口，所述空气进口通过管道通入所述微界面发生器中，所述液体喷射器与所述清洗水进口通过管道连接。

现有技术中的发酵系统在好氧发酵过程中，一般由于气液的传质效率比较低导致发酵产率也不高，本发明为了解决上述技术问题提供了一种新型的发酵系统，在该发酵系统中集成了微界面发生器以及液体喷射器对空气以及水进行充分的分散破碎，提高了发酵罐的清洗效果，同时提高了发酵过程中的气液传质效果，从而最终达到提高了发酵产率的效果。

优选地，所述液体喷射器的顶部呈半圆形弧面，所述半圆形弧面上依次排布有若干个喷射口，所述喷射口的喷射方向朝向发酵罐顶部，所述清洗水进口通过管道与所述液体喷射器的底部连接。