一种生物酶发酵制备设备及方法与流程

1.本发明涉及生物酶制备技术领域，具体为一种生物酶发酵制备设备及方法。


背景技术：

2.酶是由细胞产生的具有催化作用的蛋白质，生物体进行的各种生物化学反应都是在酶的作用下进行的，没有酶代谢就会停止，生命也会停止。酶作为生物催化剂，在许多化学反应中具有不可低估的作用，酶催化剂作为生物进化的高级形式，与一般的化学催化剂相比，它可以在非常温和的情况下高效、专一地将催化底物转变为产物。
3.生物酶发酵是利用细胞，主要是微生物细胞的生命活动而获得所需要的酶的方法，由于产酶的微生物种类多，凡是动植物体内有的酶，几乎都可以从微生物中找到，并根据应用特点，筛选出最佳产酶菌株。微生物繁殖块、生长周期短、培养简便，能够通过控制培养条件提高酶产量，采用在通风搅拌的发酵罐中进行微生物深层液体培养，是目前酶制剂发酵生产中最广泛应用的方法。
4.生物酶发酵需要进行ph调节、温度控制、溶氧量控制、泡沫消除、中间补料及添加活性诱导剂等方法来保证酶产量，在发酵罐中培养时，现有的对生物发酵产生的泡沫多采用加压或机械叶片旋转撞击等方式消除泡沫，最简单的便是机械消泡，但现有的利用叶片旋转冲击泡沫以达到消泡的方式还可以进一步改进，可从叶片结构设置以及能够自由根据液面位置进行消泡作业等角度出发；待微生物产酶活动在发酵罐中结束，发酵液从罐体内收集得到后，对于发酵罐内部的清洗需要人工手持水管进行壁面冲刷，此方式很难对罐体内壁进行全面的冲洗，冲洗不够干净会影响下一批生物酶发酵制备，特别是对于不同的菌种产酶造成影响。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种生物酶发酵制备设备。
6.一种生物酶发酵制备设备，包括固定三脚支座与发酵培养装置，所述固定三脚支座上端固定安装有发酵培养装置。
7.所述发酵培养装置包括罐体组件、电动机、转动轴、搅拌器、消泡器与加水清洗器，固定三脚支座上端固定安装有罐体组件，罐体组件上端中部通过电机架固定安装有电动机，电动机输出轴通过联轴器固定安装有转动轴，转动轴上上下固定安装有搅拌器，转动轴上且位于搅拌器上侧周向均匀开设有间隙凹槽，间隙凹槽内以滑动配合的方式连接有消泡器，罐体组件内壁且位于消泡器上侧固定安装有加水清洗器。
8.优选技术方案一：所述罐体组件包括外筒体、进料组件、进气管、出气管、出料组件、保温层件与控温件，固定三脚支座上端固定安装有外筒体，外筒体上端且位于电动机左侧固定安装有进料组件，外筒体右端固定安装有进气管，外筒体右端且位于进气管上侧固定安装有出气管，外筒体下端中部固定安装有出料组件，外筒体内壁固定安装有保温层件，保温层件内壁固定安装有控温件。
9.优选技术方案二：所述加水清洗器包括固定连接件、环形柱容器、进水管、包容壳体与活动喷淋件，外筒体内壁且位于消泡器上侧固定安装有多个固定连接件，多个固定连接件下端共同固定安装有环形柱容器且转动轴穿过环形柱容器中部，环形柱容器右端固定安装有进水管，进水管另一端穿过罐体组件壁面，环形柱容器下端周向均匀固定安装有多个包容壳体，包容壳体内活动连接有活动喷淋件。
10.优选技术方案三：所述搅拌器包括v形光滑件，转动轴上上下均周向固定安装有多个v形光滑件。
11.优选技术方案四：所述消泡器包括浮动板件与圆锥件，间隙凹槽内以滑动配合的方式连接有浮动板件，浮动板件前后端均匀对称安装有多个圆锥件。
12.优选技术方案五：所述进料组件包括弧形进料件与配合密封件，外筒体上端且位于电动机左侧固定安装有弧形进料件，弧形进料件以螺纹连接方式连接有配合密封件。
13.优选技术方案六：所述出料组件包括圆柱直管、出液弯管、滤网、阀门一与阀门二，外筒体下端中部固定安装有圆柱直管，圆柱直管右端固定安装有出液弯管，出液弯管内固定安装有滤网，圆柱直管内且位于出液弯管上侧固定安装有阀门一，圆柱直管内且位于出液弯管下侧固定安装有阀门二。
14.此外，本发明还提供了一种生物酶发酵制备方法，包括以下步骤：
15.s1、活化菌种：将所能产生对应酶的菌种从保藏室取出并活化，对活化的菌种进行扩大培养。
16.s2、深层发酵：将扩大培养后的菌种悬浮液倒入已经设定好对应培养温度的罐体组件内，再启动电动机，通过搅拌器使得培养液在罐体组件内被充分搅拌发酵，通过消泡器对搅拌发酵过程产生的泡沫进行消除。
17.s3、补料调节：根据检测培养情况，向其中加入菌种生产酶过程中所需的营养物质及诱导物，通过进气管通入菌种所需的氧气，通过出气管排出菌种产酶过程中产生的二氧化碳气体。
18.s4、分离纯化：将从发酵培养装置内培养得到的发酵液进行过滤、纯化，最终得到相应的酶成品。
19.本发明具备以下有益效果：1、本发明提供的一种生物酶发酵制备设备及方法，通过所设置的消泡器中的浮动板件可随液面高度进行一定的自由移动补偿，其上的圆锥件在浮动板件随转动轴同步转动时可有效消除液体表面浮泡，液体泡沫遇到高速冲击或尖锐物体都会破裂，将二者简单结合利用便能达到很好的除泡沫效果；当进行罐体组件内部清洁操作时，通过控制周向多个活动喷淋件同步进行一定角度的上下移动，对罐体组件内壁进行全面冲刷，可实现罐体组件内壁的有效清洁，从而有效避免因工人手动冲刷不够全面而造成的发酵液残留。
20.2、本发明设置的搅拌器，通过将转动轴轴向上的两组v形光滑件交错安装，减小了液体与搅拌器的接触面积从而减小搅拌器所遇的液体阻力，交错的排列安装使得液体扰动更剧烈，同时使得液体搅拌更加均匀。
21.3、本发明设置的出料组件，当酶制剂发酵过程结束后，通过打开阀门一让发酵液经滤网过滤后从出液弯管流出并收集，等液体收集结束后，再打开阀门二与加水清洗器，此时罐体组件内的残液与废料由加水清洗器冲刷后经圆柱直管流出，此种结构通过双阀门的
设计将液体过滤收集与废料废液排出相隔开。
附图说明
22.图1为本发明的立体结构示意图。
23.图2为本发明的图1中m处放大图。
24.图3为本发明的图1中n处放大图。
25.图4为本发明的主视平面结构示意图。
26.图5为本发明的图4中a-a处剖视图。
27.图6为本发明的图4中p处放大图。
28.图中：1、固定三脚支座；2、发酵培养装置；3、罐体组件；31、外筒体；32、进料组件；321、弧形进料件；322、配合密封件；33、进气管；34、出气管；35、出料组件；351、圆柱直管；352、出液弯管；353、滤网；354、阀门一；355、阀门二；36、保温层件；37、控温件；4、电动机；5、转动轴；6、搅拌器；61、v形光滑件；7、消泡器；71、浮动板件；72、圆锥件；8、加水清洗器；81、固定连接件；82、环形柱容器；83、进水管；84、包容壳体；85、活动喷淋件。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.参阅图1，一种生物酶发酵制备设备，包括固定三脚支座1与发酵培养装置2，所述固定三脚支座1上端固定安装有发酵培养装置2。
31.参阅图1，所述发酵培养装置2包括罐体组件3、电动机4、转动轴5、搅拌器6、消泡器7与加水清洗器8，固定三脚支座1上端固定安装有罐体组件3，罐体组件3上端中部通过电机架固定安装有电动机4，电动机4输出轴通过联轴器固定安装有转动轴5，转动轴5上上下固定安装有搅拌器6，转动轴5上且位于搅拌器6上侧周向均匀开设有间隙凹槽，间隙凹槽内以滑动配合的方式连接有消泡器7，罐体组件3内壁且位于消泡器7上侧固定安装有加水清洗器8；操作人员首先将罐体组件3内温度调至合适的温度，再将菌种培养液倒入罐体组件3内并向其中加入特定菌种所需的营养物质，此时消泡器7由于浮力作用顺着间隙凹槽上移并稳定漂浮在液面上，然后开启电动机4电源，使得搅拌器6对培养液进行充分搅拌，在此过程中根据外接控制显示要求进行补料调节、溶解氧调节等，搅拌过程中产生的浮泡经与转动轴5同步转动的消泡器7消除，当结束此发酵培养过程，将液体排出罐体组件3，再通过加水清洗器8对罐体组件3内部进行冲洗，避免影响下一轮生物酶的制备。
32.参阅图1与图4，所述罐体组件3包括外筒体31、进料组件32、进气管33、出气管34、出料组件35、保温层件36与控温件37，固定三脚支座1上端固定安装有外筒体31，外筒体31上端且位于电动机4左侧固定安装有进料组件32，外筒体31右端固定安装有进气管33，外筒体31右端且位于进气管33上侧固定安装有出气管34，外筒体31下端中部固定安装有出料组件35，外筒体31内壁固定安装有保温层件36，保温层件36内壁固定安装有控温件37；操作人员通过调控控温件37的温度以适应不同菌种发酵所需适宜温度以及同种菌种不同发酵阶
段的所需适宜温度，通过保温层件36使得罐体组件3内温度能够稳定在某一温度范围，通过进气管33通入菌种发酵所需的氧气，通过出气管34排出罐体组件3内由菌种进行产酶活动产生的二氧化碳等废气。
33.参阅图1、图2、图4、图5与图6，所述加水清洗器8包括固定连接件81、环形柱容器82、进水管83、包容壳体84与活动喷淋件85，外筒体31内壁且位于消泡器7上侧固定安装有多个固定连接件81，多个固定连接件81下端共同固定安装有环形柱容器82且转动轴5穿过环形柱容器82中部，环形柱容器82右端固定安装有进水管83，进水管83另一端穿过罐体组件3壁面，环形柱容器82下端周向均匀固定安装有多个包容壳体84，包容壳体84内活动连接有活动喷淋件85；当需要加水时，操作人员打开外部控制器开关，清水通过进水管83装入环形柱容器82内，再由活动喷淋件85出水，当进行罐体组件3内部清洁操作时，通过控制周向多个活动喷淋件85同步进行一定角度的上下移动，对罐体组件3内壁进行全面冲刷，可实现罐体组件3内壁的有效清洁。
34.参阅图1与图4，所述搅拌器6包括v形光滑件61，转动轴5上上下均周向固定安装有多个v形光滑件61；转动轴5轴向上的两组v形光滑件61呈交错安装，通过此种结构减小了液体与搅拌器6接触面积从而减小搅拌器6所遇的阻力，交错的排列安装使得液体扰动更剧烈，同时使得液体搅拌更加均匀。
35.参阅图1、图3与图5，所述消泡器7包括浮动板件71与圆锥件72，间隙凹槽内以滑动配合的方式连接有浮动板件71，浮动板件71前后端均匀对称安装有多个圆锥件72；消泡器7所用材料可选择适用于抗酸碱腐蚀且密度小于水的材质，例如pvdf、喷四氟等，浮动板件71可随液面高度进行一定的自由移动补偿，其上的圆锥件72在浮动板件71转动时可有效消除液体表面浮泡，液体泡沫遇到高速冲击或尖锐物体都会破裂，将二者简单结合利用便能达到很好的除泡沫效果。
36.参阅图1与图4，所述进料组件32包括弧形进料件321与配合密封件322，外筒体31上端且位于电动机4左侧固定安装有弧形进料件321，弧形进料件321以螺纹连接方式连接有配合密封件322；可根据弧形进料件321口径大小安装密封垫片，使得配合密封件322的密封效果更好。
37.参阅图4，所述出料组件35包括圆柱直管351、出液弯管352、滤网353、阀门一354与阀门二355，外筒体31下端中部固定安装有圆柱直管351，圆柱直管351右端固定安装有出液弯管352，出液弯管352内固定安装有滤网353，圆柱直管351内且位于出液弯管352上侧固定安装有阀门一354，圆柱直管351内且位于出液弯管352下侧固定安装有阀门二355；当酶制剂发酵过程结束后，打开阀门一354，发酵液经滤网353过滤后从出液弯管352流出并收集，等液体收集结束后，打开阀门二355与加水清洗器8，此时罐体组件3内的残液与废料由加水清洗器8冲刷后经圆柱直管351流出。
38.此外，本发明还提供了一种生物酶发酵制备方法，包括以下步骤：
39.s1、活化菌种：将所能产生对应酶的菌种从保藏室取出并活化，对活化的菌种进行扩大培养。
40.s2、深层发酵：将扩大培养后的菌种悬浮液倒入已经设定好对应培养温度的罐体组件3内，再启动电动机4，通过搅拌器6使得培养液在罐体组件3内被充分搅拌发酵，通过消泡器7对搅拌发酵过程产生的泡沫进行消除。
41.s3、补料调节：根据检测培养情况，向其中加入菌种生产酶过程中所需的营养物质及诱导物，通过进气管33通入菌种所需的氧气，通过出气管34排出菌种产酶过程中产生的二氧化碳气体。
42.s4、分离纯化：将从发酵培养装置2内培养得到的发酵液进行过滤、纯化，最终得到相应的酶成品。
43.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。