一种应用于高细胞密度发酵过程的甲醇补料装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种应用于高细胞密度发酵过程的甲醇补料装置，其可以降低高密度发酵过程中的染菌风险，同时降低发酵罐中出现高浓度甲醇挥发的损失，进而避免产生因甲醇挥发导致的安全隐患。其包括：补料罐、发酵罐和甲醇储罐，补料罐和发酵罐设置于重组毕赤酵母的高细胞密度发酵的生产区，甲醇储罐设置于远离生产区的隔离储罐区域；补料罐体积小于发酵罐体积；补料罐通过进料管线连通甲醇储罐、通过补料管线连通发酵罐、通过氮气进气阀连通压缩氮气供气装置、顶部设置补料罐压强传感器；补料管线接入发酵罐后，沿着罐体内壁进入发酵罐体内腔，补料管线的补料位点设置于发酵物料液面的液位点下方，且位于轴向流搅拌器的搅拌桨的作用区域内。用区域内。用区域内。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于高细胞密度发酵过程的甲醇补料装置


[0001]本专利技术涉及生物工程装备
，具体为一种应用于高细胞密度发酵过程的甲醇补料装置。

技术介绍

[0002]补料分批发酵是指在无菌条件下向发酵系统中补加一定物料，维持生物细胞生长和生产所需要的营养或前体，介于分批发酵和连续发酵之间的一种发酵生产模式。补料装置是实施补料分批发酵工艺的重要设备保障，不同的补料分批发酵工艺对补料装置的安全性、可靠性和计量准确性提出了不同的需求。为保障补料液的无菌状态，需要对补料系统进行在线灭菌并尽可能避免使用直接接触物料的机械输送设备，同时需要在补料系统中设置蒸汽灭菌系统。随着基因工程技术的快速发展，越来越多的生物产品以重组毕赤酵母为宿主进行表达和生产。为了实现高生产强度、高转化率和高浓度产物的发酵生产，高细胞密度发酵技术得到了广泛应用，而补料工艺可以为高细胞密度发酵过程提供稳定适宜的营养条件和理化环境。常规补料装置涉及的对象往往是葡萄糖、果葡糖浆和甘油等非危险物料。重组毕赤酵母的高细胞密度发酵过程中往往需要补充大量甲醇作为碳源和能源物质。
[0003]而现有技术中如申请号为：CN118701055U、CN111172329A中记录的甲醇的补料装置大多是通过化工计量泵、柱塞泵等机械动力输送设备将甲醇从甲醇存储装置中泵出，然后通过管道输送到发酵罐的物料从液面上方将甲醇滴入。但是，因为甲醇具有挥发性，又易燃易爆，在滴落甲醇的过程中,很容易在发酵罐的液面上方挥发损失，存在较大的安全隐患。通过机械动力输送设备将甲醇泵入发酵罐，机械动力输送装置基于电力驱动，一旦出现漏电，与甲醇会发气体相遇，有极大的安全隐患；且，输送泵等机械动力输送设备在长期使用过程中，泵体中的密封等部位易积累污垢，最终导致污染补料液或在微生物培养过程中发生染菌等风险。

技术实现思路

[0004]为了解决现有的甲醇补料装置存在安全隐患以及长期使用后输送装置可能导致染菌风险的问题，本专利技术提供一种应用于高细胞密度发酵过程的甲醇补料装置，其可以降低高密度发酵过程中的染菌风险，同时降低发酵罐中出现高浓度甲醇挥发的损失，进而避免产生因甲醇挥发导致的安全隐患。
[0005]本专利技术的技术方案是这样的：一种应用于高细胞密度发酵过程的甲醇补料装置，其包括：补料罐、发酵罐和甲醇储罐，所述发酵罐包括：发酵罐体、搅拌系统和压缩空气分布装置，所述搅拌系统包括：轴向流搅拌器和径向流搅拌器，所述轴向流搅拌器和所述径向流搅拌器通过搅拌轴和中间轴承支架设置于所述发酵罐体的内腔，所述轴向流搅拌器设置于所述径向流搅拌器上方，所述压缩空气分布装置设置于所述径向流搅拌器下方；其特征在于：所述补料罐和所述发酵罐设置于重组毕赤酵母的高细胞密度发酵的
生产区，所述甲醇储罐设置于远离生产区的隔离储罐区域；所述补料罐体积小于所述发酵罐体积；所述补料罐通过设置了进料阀V4的进料管线连通所述甲醇储罐；所述补料罐顶部通过氮气进气阀V1连通压缩氮气供气装置；所述补料罐顶部设置补料罐压强传感器；所述补料罐通过补料管线连通所述发酵罐，所述补料管线接入所述发酵罐后，沿着所述发酵罐体的内壁进入所述发酵罐体内腔，所述补料管线的补料位点设置于发酵物料液面的液位点下方，且位于所述轴向流搅拌器的搅拌桨的作用区域内；所述发酵罐的顶部设置发酵罐压强传感器。
[0006]其进一步特征在于：所述补料管线的补料位点设置在所述轴向流搅拌器的搅拌桨的轮毂与所述搅拌轴连接处的旁边；所述补料管线的补料位点设置在最下一层的所述轴向流搅拌器的搅拌桨的上方位置或者下方位置；所述补料管线接入所述发酵罐体的接入点设置于罐内液面上方的所述发酵罐的顶部、颈部或侧部位；所述补料罐体积是发酵罐体积的0.01倍~0.2倍；所述补料罐的罐顶稳定压强比所述发酵罐的罐顶压强高0.02~0.08Mpa；所述补料罐和所述发酵罐中使用的所有阀门都基于气动阀或者手动阀实现；所述补料罐下方设置阀门V6，所述阀门V6通过回料管线和回料控制阀V5连通所述甲醇储罐；所述阀门V6通过阀门V7连通废水处理系统；所述阀门V6通过出料调节阀V8和所述补料管线连通发酵罐；所述补料罐和所述发酵罐之间设置流量计，所述补料罐上安装液位传感器；在所述出料调节阀V8和所述发酵罐之间设置阀门V10和阀门V9，所述阀门V10通过阀门V11和疏水阀13连通冷凝水处理装置，所述阀门V9通过阀门V12连通蒸汽供气装置；所述补料罐罐顶设置排气阀V2和安全阀V3，所述排气阀V2的排气和所述安全阀V3的泄气管通过专门管线连接至尾气处理系统；所述发酵罐顶部设置发酵尾气调节阀V16，所述发酵尾气调节阀V16通过管道连通尾气处理系统。
[0007]本申请提供的一种应用于高细胞密度发酵过程的甲醇补料装置，采用小体积补料罐与发酵罐放置在发酵车间的发酵生产区中，而较大的甲醇储罐设置于隔离储罐区域，在发酵车间区域只需做专门的低等级防爆设计，降低了发酵车间的建设和运行成本，同时提高了甲醇补料过程中的防爆事故的可控性。通过基于压缩氮气实现的压差为动力输送甲醇，与电动的机械动力输送设备相比，降低了产生漏电导致的安全隐患的概率；同时与现有技术中使用机械动力输送设备输送甲醇溶液相比，降低了甲醇输送中通过的中间设备的数量和成本，降低了染菌风险。本申请中甲醇溶液在发酵罐中的补料位点设置在发酵物料液面下方，从补料管线导入的甲醇直接进入物料中，可有效防止甲醇在补料过程中挥发，进而避免因甲醇挥发导致的安全隐患；补料管线的补料位点设置于位于轴向流搅拌桨的作用区域内，确保从补料管线导入的甲醇同时被轴向流搅拌器的桨叶快速分散、输送和混合，即通
过将补料管线的补料位点设置于发酵物料液面下方且位于轴向流搅拌桨的作用区域内，可有效防止甲醇在补料过程中挥发，有利于甲醇被快速分散和充分利用，提升甲醇的利用率。
附图说明
[0008]图1为甲醇补料装置的实施例一；图2为甲醇补料装置的实施例二；图3为图1实施例一和图2实施例二所示装置图的阀门图例和仪表符号。
具体实施方式
[0009]如图1和图2所示，本专利技术包括一种应用于高细胞密度发酵过程的甲醇补料装置，其包括：发酵罐、补料罐6和甲醇储罐17，发酵罐包括：发酵罐体1、轴向流搅拌器3、径向流搅拌器4和压缩空气分布装置9，轴向流搅拌器3和径向流搅拌器4通过搅拌轴8和中间轴承支架2设置于发酵罐体1的内腔，轴向流搅拌器3设置于径向流搅拌器4上方，压缩空气分布装置9设置于径向流搅拌器4下方。其中，轴向流搅拌器3包括搅拌桨3
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1和搅拌桨的轮毂3
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2，搅拌桨3
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1通过轮毂3
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2安装在搅拌轴8上。径向流搅拌器4包括桨叶4
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1和圆盘状的连接件4
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2。压缩空气供气设备13和压缩空气分布装置9之间的空气管道上设置空气流量控制阀V15。轴向流搅拌器3、径向流搅拌器4以搅拌轴8为轴中心进行旋转运动，轴向流搅拌器3主要将发酵物料从上下方向进行搅拌混合，径向流搅拌器4将发酵物料和气体进行气液分散和径本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于高细胞密度发酵过程的甲醇补料装置，其包括：补料罐、发酵罐和甲醇储罐，所述发酵罐包括：发酵罐体、搅拌系统和压缩空气分布装置，所述搅拌系统包括：轴向流搅拌器和径向流搅拌器，所述轴向流搅拌器和所述径向流搅拌器通过搅拌轴和中间轴承支架设置于所述发酵罐体的内腔，所述轴向流搅拌器设置于所述径向流搅拌器上方，所述压缩空气分布装置设置于所述径向流搅拌器下方；其特征在于：所述补料罐和所述发酵罐设置于重组毕赤酵母的高细胞密度发酵的生产区，所述甲醇储罐设置于远离生产区的隔离储罐区域；所述补料罐体积小于所述发酵罐体积；所述补料罐通过设置了进料阀V4的进料管线连通所述甲醇储罐；所述补料罐顶部通过氮气进气阀V1连通压缩氮气供气装置；所述补料罐顶部设置补料罐压强传感器；所述补料罐通过补料管线连通所述发酵罐，所述补料管线接入所述发酵罐后，沿着所述发酵罐体的内壁进入所述发酵罐体内腔，所述补料管线的补料位点设置于发酵物料液面的液位点下方，且位于所述轴向流搅拌器的搅拌桨的作用区域内；所述发酵罐的顶部设置发酵罐压强传感器。2.根据权利要求1所述一种应用于高细胞密度发酵过程的甲醇补料装置，其特征在于：所述补料管线的补料位点设置在所述轴向流搅拌器的搅拌桨的轮毂与所述搅拌轴连接处的旁边。3.根据权利要求1所述一种应用于高细胞密度发酵过程的甲醇补料装置，其特征在于：所述补料管线的补料位点设置在最下一层的所述轴向流搅拌器的搅拌桨的上方位置或者下方位置。4.根据权利要求1所述一种应用于高细胞密度发酵过程的甲醇补料装置，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：董连东，郑志永，杨鹿，王子凡，张伟浩，高敏杰，吴建华，熊江磊，龙军，勾钧恒，周大伟，陈昊，徐军，周东圣，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：