【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于细菌培养，涉及一种以气体为底物的细菌培养反应器及使用方法。
技术介绍
1、菌体蛋白又称单细胞蛋白、微生物蛋白，是真菌、细菌和微藻在适宜条件下吸收利用各种基质和养分培养得到的，是一种重要的蛋白质饲料来源。
2、氢氧化菌和甲烷氧化菌等一碳气体利用菌的菌体蛋白含量高、生长速度快，能够成为优良的蛋白替代资源。一碳气体利用菌的生产过程是以气体为底物进行增殖的过程。该生产过程中还可以偶联甲烷和co2减排，具有明显的减碳效益。但由于底物多为难溶气体，因而传质效率远低于液体底物的传质效率，难以直接利用市场现有的较为成熟的液体底物发酵装备。
3、菌体蛋白生产过程中的核心设备是细胞高密度培养装置，该装置也是生物反应的承载装置。细胞高密度培养装置的设计对反应的进行、调控、维持以及安全性和稳定性均有重要影响，同时也极大的影响着生产成本的组成。目前，通常采用的气体发酵反应器主要是全混式搅拌反应器，该反应器以气体增压的方式来增加气液界面的浓度差，进而增加传质效率。但是，该反应器缺点是制造成本高、运行能耗高，同时，高速旋转的搅拌桨会对细胞产生较大的剪切力，易造成细胞损伤和死亡，影响细胞的生长增殖。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种以气体为底物的细菌培养反应器及使用方法，以解决现有气体发酵反应器易造成细胞损伤和死亡的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
3、本专利技术提供一种以气体为底物的细菌培养反应器，包括循环反应器
4、所述循环反应器主体的顶部外侧连通设有进料管、曝气装置和出气管；
5、所述循环反应器主体的外侧设有保温套管；
6、所述循环反应器主体还通过排液管连通沉降管；所述沉降管的顶部还通过气体连通管连通所述出气管。
7、优选的，所述循环反应器主体包括围成框型结构且相连通的下行管、下横向管、上行管和上横向管，其中，所述下横向管、所述上行管和所述上横向管内均设有液流控制推动装置，所述下横向管和所述上横向管内的流量控制方向相反；
8、所述上横向管的外侧连通设有进料管、曝气装置和出气管；
9、所述下行管或所述上行管通过排液管连通沉降管；所述沉降管的顶部还通过气体连通管连通所述出气管。
10、优选的，所述下行管的内部也设有所述液流控制推动装置，且所述下行管和所述上行管内的流量控制方向相反。
11、优选的，所述排液管连通所述下行管或所述上行管的上端。
12、优选的，所述上横向管的端面设有脱气管，所述脱气管连通所述上横向管。
13、优选的，所述液流控制推动装置包括螺旋推流泵、流量控制泵或文丘里管。
14、优选的，所述螺旋推流泵包括通过轴连器相连接的电机和搅拌桨，所述搅拌桨上设有桨叶，所述搅拌桨的端部还设有固定器。
15、优选的，所述曝气装置包括曝气管、曝气盘或曝气头。
16、优选的，所述保温套管分别连通进水口和出水口。
17、本专利技术还提供一种以气体为底物的细菌培养反应器的使用方法，包括：
18、液体物料从进料管进入到循环反应器主体中，在液流控制推动装置的推流作用下在液流控制推动装置内部循环流动；
19、气体底物从曝气装置进入到所述循环反应器主体中，所述气体底物在所述液体物料中形成的气泡悬浮；
20、所述液体物料中菌体浓度达标后，所述液体物料经由排液管进入沉降管中沉降分层，下层得到细胞浓缩液。
21、本专利技术具有以下有益效果：
22、本专利技术提供了一种以气体为底物的细菌培养反应器及使用方法，该细菌培养反应器及使用方法中，液体物料在循环反应器主体中循环流动，通过控制液体物料流速和气体底物在液体物料中形成气泡的大小来实现气体悬浮，最大程度的提高气体底物的停留时间，进而提高了气液传质效率和气体底物的利用率。另外，液流控制推动装置的设置在实现推动液体物料流动的同时，也大大降低了对细胞的剪切力，提高了细胞的成活率。该细菌培养反应器不仅仅适用于一碳气体利用菌的培养，而且还适用于任何以气体为反应底物的细菌培养。
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1.一种以气体为底物的细菌培养反应器，其特征在于，包括循环反应器主体（1）以及设置在所述循环反应器主体（1）内部的液流控制推动装置（2），所述液流控制推动装置（2）推动流体在所述循环反应器主体（1）内循环流动；
2.根据权利要求1所述的以气体为底物的细菌培养反应器，其特征在于，所述循环反应器主体（1）包括围成框型结构且相连通的下行管（101）、下横向管（102）、上行管（103）和上横向管（104），其中，所述下横向管（102）、所述上行管（103）和所述上横向管（104）内均设有液流控制推动装置（2），所述下横向管（102）和所述上横向管（104）内的流量控制方向相反；
3.根据权利要求2所述的以气体为底物的细菌培养反应器，其特征在于，所述下行管（101）的内部也设有所述液流控制推动装置（2），且所述下行管（101）和所述上行管（103）内的流量控制方向相反。
4.根据权利要求2所述的以气体为底物的细菌培养反应器，其特征在于，所述排液管（7）连通所述下行管（101）或所述上行管（103）的上端。
5.根据权利要求2所述的以气体为底
6.根据权利要求1所述的以气体为底物的细菌培养反应器，其特征在于，所述液流控制推动装置（2）包括螺旋推流泵、流量控制泵或文丘里管。
7.根据权利要求6所述的以气体为底物的细菌培养反应器，其特征在于，所述螺旋推流泵包括通过轴连器（201）相连接的电机（202）和搅拌桨（203），所述搅拌桨（203）上设有桨叶（204），所述搅拌桨（203）的端部还设有固定器（205）。
8.根据权利要求1所述的以气体为底物的细菌培养反应器，其特征在于，所述曝气装置（4）包括曝气管、曝气盘或曝气头。
9.根据权利要求1所述的以气体为底物的细菌培养反应器，其特征在于，所述保温套管（6）分别连通进水口（11）和出水口（12）。
10.一种以气体为底物的细菌培养反应器的使用方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种以气体为底物的细菌培养反应器，其特征在于，包括循环反应器主体（1）以及设置在所述循环反应器主体（1）内部的液流控制推动装置（2），所述液流控制推动装置（2）推动流体在所述循环反应器主体（1）内循环流动；
2.根据权利要求1所述的以气体为底物的细菌培养反应器，其特征在于，所述循环反应器主体（1）包括围成框型结构且相连通的下行管（101）、下横向管（102）、上行管（103）和上横向管（104），其中，所述下横向管（102）、所述上行管（103）和所述上横向管（104）内均设有液流控制推动装置（2），所述下横向管（102）和所述上横向管（104）内的流量控制方向相反；
3.根据权利要求2所述的以气体为底物的细菌培养反应器，其特征在于，所述下行管（101）的内部也设有所述液流控制推动装置（2），且所述下行管（101）和所述上行管（103）内的流量控制方向相反。
4.根据权利要求2所述的以气体为底物的细菌培养反应器，其特征在于，所述排液管（7）连通所述下行管（101）或所述上行管（1...
【专利技术属性】
技术研发人员：范晓蕾，付善飞，罗生军，冯权，郭荣波，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：
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