【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物反应器，具体地涉及一种气升式生物反应器。此外，本专利技术还提供一种采用上述气升式生物反应器的木醋杆菌的发酵方法。
技术介绍
1、生物反应器是一种用于容纳和支持生物体生长、代谢或产生特定产物的设备。这些设备在生物制药、生物燃料生产、食品工业等领域中发挥着关键作用。生物反应器技术的发展旨在提高生产效率、降低成本，并实现对生物过程的更好控制。
2、在气升式反应器是一种常见于化学工程领域的反应器类型。其核心特征在于利用从底部引入的气体使气泡上升至液体中，通过这一过程实现气液混合，从而促进了化学反应的进行。相较于传统机械搅拌反应器，气升式反应器采用气升的动力来实现液体的搅拌，减少了对生物体系的机械剪切，因此对于一些较为敏感的生物反应较为适用。其优势在于提高了传质和传热效率，适用于气液相反应，包括化学合成、生物发酵等领域。由于可在不同规模的反应中应用，气升式反应器成为化学合成、生物工程、环境工程和材料合成等多个领域的重要工具。
3、但是一些气升式反应器中在高粘度(如发酵时间较长)的发酵液应用中，其混合效果较差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的气升式生物在高粘度的发酵液应用中混合效果较差的问题，提供一种气升式生物反应器和木醋杆菌的发酵方法，该生物反应器具有较好的混合效果，在粘度在0.8-1.5pa·s的高粘度发酵液应用中依然具有较好的混合效果，且不会对菌株的生长造成不利影响，适合更高密度的生物发酵(如周期较长的发酵反应)，有效
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种气升式生物反应器，包括进气结构、出气结构、罐体和设置在所述罐体内的导流筒，所述导流筒套设在所述进气结构的外侧，且所述进气结构的一端与所述罐体的进气口连接，另一端与所述出气结构连接，以使得从所述进气口进入的气体依次经过所述进气结构和所述出气结构后进入所述罐体内壁面和所述导流筒外壁面之间的空间；所述出气结构包括第一出气管，所述第一出气管上绕周向设置有多个第一出气管支管，所述第一出气管支管与所述第一出气管的径向形成夹角，以使得从多个所述第一出气管支管出来的气体能够形成涡流。
3、优选地，所述出气结构还包括第二出气管，所述第二出气管上绕周向设置有多个第二出气管支管；
4、多个所述第一出气管支管在水平面上的延伸方向为向顺时针方向倾斜，多个所述第二出气管支管在水平面上的延伸方向为向逆时针方向倾斜，以使得从所述第一出气管支管出来的气体和从所述第二出气管支管出来的气体相互接触形成紊流；或者，
5、多个所述第一出气管支管在水平面上的延伸方向为向逆时针方向倾斜，多个所述第二出气管支管在水平面上的延伸方向为向顺时针方向倾斜，以使得从所述第一出气管支管出来的气体和从所述第二出气管支管出来的气体相互接触形成紊流。
6、进一步优选地，多个所述第一出气管支管的出气端形成的圆和多个所述第二出气管支管的出气端形成的圆为同心圆，且多个所述第二出气管支管的出气端形成的圆的半径大于多个所述第一出气管支管的出气端形成的圆的半径。
7、优选地，所述进气结构包括与所述第一出气管连接的第一进气管以及与所述第二出气管连接的第二进气管，所述第一进气管套设在所述第二进气管的外侧。
8、优选地，所述第一出气管支管和所述第二出气管支管各自独立地设置有6-12个。
9、优选地，所述第一出气管支管内设置有弹性体，所述弹性体贴合所述第一出气管支管的内管壁设置，所述第一出气管支管的管壁上设置有至少一个调气孔。
10、进一步优选地，所述第一出气管支管设置有偶数个，且偶数个所述第一出气管支管两两对应为一组，同一组所述第一出气管支管与所述第一出气管的连接点的连线能够经过所述第一出气管的横截面的圆心，且同一组所述第一出气管支管的管壁上设置的调气孔数目一致。
11、优选地，所述第一出气管支管在所述第一出气管的横截面上的夹角为40°-50°，所述第一出气管支管包括第一出气管支管i组中的至少两个第一出气管支管和第一出气管支管ii组的至少两个第一出气管支管，所述第一出气管支管i组中的第一出气管支管和所述第一出气管支管ii组的第一出气管支管间隔设置，且所述第一出气管支管i组中的第一出气管支管从所述第一出气管支管和所述第一出气管的连接处向上倾斜，所述第一出气管支管ii组中的第一出气管支管从所述第一出气管支管和所述第一出气管的连接处向下倾斜。
12、优选地，还包括适于收集所述罐体内部气体的气体处理结构，所述气体处理结构的出气口与所述进气结构连接。
13、进一步优选地，所述气体处理结构内部设置有活性炭吸附层。
14、优选地，所述罐体的内壁面上和所述导流筒的外壁面上设置有多个凸起结构。
15、优选地，还包括控制单元，所述进气结构的进气端设置有用于检测是否有气体流过的检测单元，所述进气口处设置有气体供给单元，所述控制单元分别与所述检测单元和气体供给单元连接。
16、本专利技术第二方面提供一种木醋杆菌的发酵方法，所述方法包括如下步骤：
17、s1、将发酵培养基注入所述气升式生物反应器；
18、s2、将含有木醋杆菌的种子液注入所述气升式反应器，并向所述气升式反应器中通入气体，进行发酵培养。
19、通过上述技术方案，本专利技术提供的气升式生物反应器，通过将出气结构设置为包括第一出气管和绕周向设置在所述第一出气管上的多个第一出气管支管，并将第一出气管支管与第一出气管的径向形成夹角，以使得从多个第一出气管支管出来的气体能够形成涡流，能够提高罐体内发酵液的混合效果，在粘度在0.8-1.5pa·s的高粘度发酵液应用中依然具有较好的混合效果，同时不会对菌株的生长造成不利影响，适合更高密度的生物发酵，有效提高生物发酵的产量和生物量。
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1.一种气升式生物反应器，其特征在于，包括进气结构、出气结构、罐体(1)和设置在所述罐体(1)内的导流筒(2)，所述导流筒(2)套设在所述进气结构的外侧，且所述进气结构的一端与所述罐体(1)的进气口连接，另一端与所述出气结构连接，以使得从所述进气口进入的气体依次经过所述进气结构和所述出气结构后进入所述罐体(1)内壁面和所述导流筒(2)外壁面之间的空间；所述出气结构包括第一出气管(3)，所述第一出气管(3)上绕周向设置有多个第一出气管支管(5)，所述第一出气管支管(5)与所述第一出气管(3)的径向形成夹角(α)，以使得从多个所述第一出气管支管(5)出来的气体能够形成涡流。
2.根据权利要求1所述的气升式生物反应器，其特征在于，所述出气结构还包括第二出气管(4)，所述第二出气管(4)上绕周向设置有多个第二出气管支管(6)；
3.根据权利要求2所述的气升式生物反应器，其特征在于，多个所述第一出气管支管(5)的出气端形成的圆和多个所述第二出气管支管(6)的出气端形成的圆为同心圆，且多个所述第二出气管支管(6)的出气端形成的圆的半径(R)大于多个所述第一出气管支管(
4.根据权利要求2所述的气升式生物反应器，其特征在于，所述进气结构包括与所述第一出气管(3)连接的第一进气管(7)以及与所述第二出气管(4)连接的第二进气管(8)，所述第一进气管(7)套设在所述第二进气管(8)的外侧。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的气升式生物反应器，其特征在于，所述第一出气管支管(5)内设置有弹性体(10)，所述弹性体(10)贴合所述第一出气管支管(5)的内管壁设置，所述第一出气管支管(5)的管壁上设置有至少一个调气孔(11)。
6.根据权利要求5所述的气升式生物反应器，其特征在于，所述第一出气管支管(5)设置有偶数个，且偶数个所述第一出气管支管(5)两两对应为一组，同一组所述第一出气管支管(5)与所述第一出气管(3)的连接点的连线经过所述第一出气管(3)的横截面的圆心，且同一组所述第一出气管支管(5)的管壁上设置的所述调气孔(11)数目一致。
7.根据权利要求1至4中任意一项所述的气升式生物反应器，其特征在于，所述第一出气管支管(5)在所述第一出气管(3)的横截面上的夹角为40°-50°，所述第一出气管支管(5)包括第一出气管支管I组中的至少两个第一出气管支管(5)和第一出气管支管II组的至少两个第一出气管支管(5)，所述第一出气管支管I组中的第一出气管支管(5)和所述第一出气管支管II组的第一出气管支管(5)间隔设置，且所述第一出气管支管I组中的第一出气管支管(5)从所述第一出气管支管(5)和所述第一出气管(3)的连接处向上倾斜，所述第一出气管支管II组中的第一出气管支管(5)从所述第一出气管支管(5)和所述第一出气管(3)的连接处向下倾斜。
8.根据权利要求1至4中任意一项所述的气升式生物反应器，其特征在于，还包括用于收集所述罐体(1)内部气体的气体处理结构(9)，所述气体处理结构(9)的出气口与所述进气结构连接。
9.根据权利要求1至4中任意一项所述的气升式生物反应器，其特征在于，还包括控制单元，所述进气结构的进气端设置有用于检测是否有气体通过的检测单元，所述进气口处设置有气体供给单元，所述控制单元分别与所述检测单元和气体供给单元连接。
10.一种木醋杆菌的发酵方法，其特征在于，采用权利要求1至9中任意一项所述的气升式生物反应器，所述方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种气升式生物反应器，其特征在于，包括进气结构、出气结构、罐体(1)和设置在所述罐体(1)内的导流筒(2)，所述导流筒(2)套设在所述进气结构的外侧，且所述进气结构的一端与所述罐体(1)的进气口连接，另一端与所述出气结构连接，以使得从所述进气口进入的气体依次经过所述进气结构和所述出气结构后进入所述罐体(1)内壁面和所述导流筒(2)外壁面之间的空间；所述出气结构包括第一出气管(3)，所述第一出气管(3)上绕周向设置有多个第一出气管支管(5)，所述第一出气管支管(5)与所述第一出气管(3)的径向形成夹角(α)，以使得从多个所述第一出气管支管(5)出来的气体能够形成涡流。
2.根据权利要求1所述的气升式生物反应器，其特征在于，所述出气结构还包括第二出气管(4)，所述第二出气管(4)上绕周向设置有多个第二出气管支管(6)；
3.根据权利要求2所述的气升式生物反应器，其特征在于，多个所述第一出气管支管(5)的出气端形成的圆和多个所述第二出气管支管(6)的出气端形成的圆为同心圆，且多个所述第二出气管支管(6)的出气端形成的圆的半径(r)大于多个所述第一出气管支管(5)的出气端形成的圆的半径(r)。
4.根据权利要求2所述的气升式生物反应器，其特征在于，所述进气结构包括与所述第一出气管(3)连接的第一进气管(7)以及与所述第二出气管(4)连接的第二进气管(8)，所述第一进气管(7)套设在所述第二进气管(8)的外侧。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的气升式生物反应器，其特征在于，所述第一出气管支管(5)内设置有弹性体(10)，所述弹性体(10)贴合所述第一出气管支管(5)的内管壁设置，所述第一出气管支管(5)的管壁上设置有至少一个调气孔(11)。
【专利技术属性】
技术研发人员：钱钧弢，吴杨，李雪良，刘金，
申请(专利权)人：迪必尔生物工程上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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