申请/专利权人：四川省食品发酵工业研究设计院有限公司

申请日：2021-09-30

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN113789253B

主分类号：C12M1/12

分类号：C12M1/12;C12M1/36;C12M1/02;C12M1/00;C12P7/56;C12N1/20;C12R1/25

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2021.12.31#实质审查的生效;2021.12.14#公开

摘要：一种乳酸菌高密度发酵系统及发酵方法，发酵系统包括发酵罐、补料罐、超滤装置、阴离子交换树脂装置、无菌阴离子交换柱以及三个泵，发酵罐通过管道连接于超滤装置上，超滤装置通过管道连接于阴离子交换树脂装置，阴离子交换树脂装置通过管道连接于发酵罐与无菌阴离子交换柱，无菌阴离子交换柱通过管道连接于发酵罐，补料罐通过管道连接于发酵罐，其中，第一个泵设于发酵罐与超滤装置的连接管道上，将超滤装置与离子交换偶联起来，使用超滤装置截留发酵液中的菌体及大分子物质，然后用离子交换法替换传统的采用碱中和调节pH的方式，改善了乳酸菌培养过程中所受的渗透压环境，提高了菌体的产量，增加了底物的利用率，减少了生产成本。

主权项：1.一种乳酸菌高密度发酵系统，其特征在于，包括发酵罐（1）、补料罐（7）、超滤装置（3）、阴离子交换树脂装置（4）、无菌阴离子交换柱（5）以及三个泵（6），发酵罐（1）通过管道连接于超滤装置（3）上，超滤装置（3）通过管道连接于阴离子交换树脂装置（4），阴离子交换树脂装置（4）通过管道连接于发酵罐（1）与无菌阴离子交换柱（5），无菌阴离子交换柱（5）通过管道连接于发酵罐（1），补料罐（7）通过管道连接于发酵罐（1），其中，第一个泵（6）设于发酵罐（1）与超滤装置（3）的连接管道上；第二个泵（6）设于阴离子交换树脂装置（4）与发酵罐（1）的连接管道上；以及第三个泵（6）设于发酵罐（1）与补料罐（7）的连接管道上；发酵罐（1）用于乳酸菌的高密度发酵；补料罐（7）用于补加新鲜的培养基与补充因离子交换而损失的培养液；超滤装置（3）用于菌体及大分子有机物的过滤；阴离子交换树脂装置（4）用于交换吸附出发酵液中的乳酸；无菌阴离子交换柱（5）用于维持发酵罐（1）中的pH值；发酵罐（1）包括罐体（10），罐体（10）上端设有搅拌机构（11），罐体（10）内部设有进气构件（12）；搅拌机构（11）包括安装于上封环（1091）的上延筒（110），上延筒（110）上端安装有密封盖（111），密封盖（111）安装有搅拌电机（112），搅拌电机（112）的输出轴连接有连接盘（113），连接盘（113）呈圆周阵列地设有折形连接板（114），折形连接板（114）的下端均安装有折形板（1140），折形板（1140）的下端设有转动环（115），转动环（115）的外壁成形有凸环（116），凸环（116）位于上延筒（110）与密封盖（111）之间，且凸环（116）伸于密封盖（111）的下端，转动环（115）内穿有转盘（117），转盘（117）的下端设有下限环，下限环位于转动环（115）的下侧，转盘（117）上侧安装有上盘，上盘设有多个外伸支板（118），外伸支板（118）的另一端设有上限环，上限环位于转动环（115）的上侧，且折形板（1140）均套设于上限环，上盘向上延伸地设有上延柱，上延柱外侧套设有转动筒，转动筒的上端设于连接盘（113），上延柱的上端延伸出于搅拌电机（112）的输出轴，且上延柱的上端固定于密封盖（111），转盘（117）下层成形有环槽（119），环槽（119）呈圆周阵列地设有凸槽，转动环（115）的下壁呈圆周阵列地设有连接杆（1190），连接杆（1190）的下端均铰接有连接板（1191），连接板（1191）的另一端均穿有下伸杆（1195），下伸杆（1195）的上端均设有滚环（1194），滚环（1194）均位于环槽（119）内，下伸杆（1195）的下端均设有搅动板（1196），搅动板（1196）穿于内筒（103），连接板（1191）均向下延伸地设有下延杆（1192），下延杆（1192）的下端设有刮板（1193）；进气构件（12）包括安装于上延筒（110）内侧的进气环管（120），进气环管（120）连通有进气管（121），进气管（121）延伸出于上延筒（110），进气管（121）向下延伸且连通地设有多个连接管（122），连接管（122）的下端设有中继环（123），中继环（123）向下延伸地连通有多根出气管（124），出气管（124）均设有多个通气眼，通气眼处均设有出气嘴（2）；超滤装置（3）包括多个超滤模组以及循环系统，超滤模组包括滤管（30），滤管（30）的两端均设有进料头（31），进料头（31）均通过多个连接构件（32）连接于滤管（30）的两端，滤管（30）内设有超滤构件（33）；滤管（30）的两端设有端环（300），端环（300）呈圆周阵列地设有定位杆（301），端环（300）的外壁设有密封环（302），端环（300）的端部均成形有装配环槽，滤管（30）连通有多根滤液出料管（303），滤液出料管（303）的另一端均设有滤液连接管（304），滤液连接管（304）的外侧端设有出液总管（305）；进料头（31）包括设于端环（300）端部的连接环（310），密封环（302）穿于连接环（310），连接环（310）向外延伸地设有锥形进料壳（311），锥形进料壳（311）内侧端的直径大于其外侧端的直径，锥形进料壳（311）的外侧端连通有进料连接管（312），进料连接管（312）的外侧端设有安装法兰（313）；连接构件（32）包括安装于连接环（310）的铰接座（320），铰接座（320）铰接有一对L形板（321），L形板（321）之间根部设有连接座（323），L形板（321）的另一端设有端板（322），连接座（323）与端板（322）之间设有连接丝杆（324），连接丝杆（324）的一端设有转动头（325），连接丝杆（324）设有内压板（326），定位杆（301）穿于内压板（326）的下端；超滤构件（33）包括穿于滤管（30）内的多根超滤管（330），超滤管（330）的两端均套设有套帽（331），套帽（331）的外侧端均设有外凸环（332），外凸环（332）的外壁设有密封橡胶，装配环槽的槽底设有两根密封胶条（3300），装配环槽内设有密封端盖（333），密封端盖（333）通过多个螺钉的（335）固定于装配环槽内，密封端盖（333）成形有多个通眼（334），外凸环（332）均穿于密封端盖（333）的内侧，通眼（334）与其对应的外凸环（332）同心且连通，超滤管（330）套设有内撑盘（336），内撑盘（336）呈圆周阵列地穿有固连丝杆（337），相邻两根固连丝杆（337）之间通过连接丝套（338）连接，滤液出料管（303）位于相邻两个内撑盘（336）之间；超滤管（330）的外层为氧化铝蜂窝陶瓷材料，超滤管（330）的内层为聚偏氟乙烯与聚砜类膜材料。

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