一种仿生结肠生物反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种仿生结肠生物反应器，包括机架，机架上连接有仿生结肠和蠕动驱动装置，仿生结肠包括刚性结肠和柔性结肠，所述刚性结肠上设置有进料口，柔性结肠的进口端和刚性结肠相连接，柔性结肠的出口端连接有封口夹，蠕动驱动装置包括可相向运动的第一蠕动件和第二蠕动件，柔性结肠位于所述第一蠕动件和第二蠕动件之间。本发明专利技术提升了微生物培养的稳定性和生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生结肠生物反应器
本专利技术涉及发酵
，具体涉及一种仿生结肠生物反应器。
技术介绍
SSF(SolidStateFermentation，固态发酵)生物反应器是现有发酵行业中常用的反应器，SSF是一种能够在低游离水含量的基质上培养微生物的过程，是在没有或几乎没有自由水的情况下发生的微生物发酵，SSF的含水率一般保持在12-80％的范围内，一般保持在60％左右，因此是接近微生物自然生存和生长条件的发酵条件。SSF生物反应器按照形式一般分为填充床生物反应器、转鼓式生物反应器、柱塔式生物反应器、磁旋转生物接触器、固定床和水平搅拌槽等；按照设计特征中混合方式和通风方式，一般分为无搅拌无强制通风型(托盘式)、无搅拌强制通风型(填料/充床式)、持续/间歇搅拌无强制通风型(转鼓式、搅拌鼓式)和持续/间歇搅拌强制通风型(气固流化床式、搅拌床式、摇鼓式)。无搅拌无强制通风型反应器，一般由一个容器放置多个托盘相叠而成，盘内有一定的空隙，反应器底部开孔以增加与空气接触，顶部一般开口。无搅拌强制通风型反应器，如柱状塔板生物反应器和填料床生物反应器，柱状塔板生物反应器采用强制曝气的封闭系统，允许研究强制曝气对生长的影响，通过评估微生物的呼吸测量(消耗的氧气和产生的二氧化碳)，以了解其代谢。填料床生物反应器是通过支撑基质的筛网引入空气，位于纯净密闭空间，可用水浴产生的蒸汽在原地进行巴氏杀菌，可以控制固态发酵过程中的进气温度、气流速度、加水和搅拌。持续/间歇搅拌无强制通风型反应器，一般由圆形横截面的转鼓组成，水平放置，鼓中放反应器基质，空气从顶部通入，转鼓绕着中心轴线旋转并搅拌床层。持续/间歇搅拌强制通风型反应器，如气固流化床式、搅拌床式和摇鼓式反应器，其中，气固流化床式反应器通过空气经过多孔板向上流动，使得固体基质流化；搅拌床反应器也是采用多孔底板支撑基质床层，空气强制穿过床层，床层内部插入搅拌装置，实现连续/间歇搅拌，其优势是可以在更大的尺度上工作；摇鼓生物反应器设置三个同轴圆筒，最里面和中间的圆筒开孔，基质位于这两个圆筒之间，空气通过中心圆筒，穿过床层，再流过中间筒和外筒的之间，经出口排出，两个外筒绕着内筒旋转以实现持续/间歇搅拌。但是现有的上述SSF生物反应器存在以下缺点：无搅拌无强制通风型反应器，托盘中的床层厚度要控制在5cm，只能通过增加托盘的表面积来进行工业扩大，工业扩大程度有限，生产效率受限；无搅拌强制通风型反应器，难以减少轴向温度差和强制通风导致的出口处凝结水分而引起的床层顶部缺氧，降低了发酵效果。持续/间歇搅拌无强制通风型反应器，高转速需要较大的功率来维持，能耗巨大；低转速又需要加折流板，影响发酵过程；持续/间歇搅拌强制通风型反应器，其中持续搅拌强制通风型反应器对于黏性颗粒，易形成块团聚而不能流化，且对于不同尺寸的发酵底物，也无法实现全部流化，微生物会消耗发酵底物中的营养物质，损耗发酵底物质量，导致发酵底物的特性产生很大的变化，降低了发酵稳定性且工业扩大很难；而间歇搅拌强制通风型反应器，其混合均匀性完全取决于间歇搅拌的效率，且工业扩大过程中一般会为了水分限制而增大出口空气的相对湿度，这会导致床层加水，床层加水又容易导致水分活度降低，进一步抑制微生物生长，降低了微生物培养的稳定性和生产效率。综上，现有的SSF生物反应器受限于自身结构，存在难以促进颗粒分散、难以避免供氧受限、传质传热不均匀等问题，导致微生物培养稳定性和生产效率较低，无法满足生产需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种仿生结肠生物反应器，利于提升微生物培养的稳定性和生产效率。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案如下：一种仿生结肠生物反应器，包括机架，所述机架上连接有仿生结肠和蠕动驱动装置，所述仿生结肠包括刚性结肠和柔性结肠，所述刚性结肠上设置有进料口，所述柔性结肠的进口端和所述刚性结肠相连接，所述柔性结肠的出口端连接有封口夹，所述蠕动驱动装置包括可相向运动的第一蠕动件和第二蠕动件，所述柔性结肠位于所述第一蠕动件和所述第二蠕动件之间，当所述第一蠕动件朝向所述第二蠕动件运动时，所述柔性结肠处于挤压状态。在其中一个实施方式中，所述第一蠕动件和第二蠕动件均包括挤压组件，所述挤压组件包括挤压板和转轴，所述转轴由电机驱动旋转，所述转轴上连接有偏心轮，所述偏心轮通过曲柄和所述挤压板相铰接，所述偏心轮用于带动所述曲柄做偏心转动。在其中一个实施方式中，所述第一蠕动件还包括第一驱动轮和第一被动轮，所述第一驱动轮和第一被动轮之间通过第一传动带相连接，所述第一蠕动件中的转轴和所述第一驱动轮相连接，所述第一驱动轮由所述电机驱动旋转，所述第一被动轮上连接有第一齿轮，所述第二蠕动件还包括第二驱动轮和第二被动轮，所述第二驱动轮和第二被动轮之间通过第二传动带相连接，所述第二蠕动件中的转轴和所述第二被动轮相连接，所述第二主动轮上连接有第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮相啮合。在其中一个实施方式中，所述电机的输出轴上连接有第三驱动轮，所述第三驱动轮通过第三传动带和第三被动轮相连接，所述第三被动轮和所述第一蠕动件中的转轴相连接。在其中一个实施方式中，每个所述挤压组件中的所述偏心轮的中心线和所述转轴的轴线相重合，所述偏心轮上连接有铰接轴，所述铰接轴的轴线和所述偏心轮的中心线平行但不重合，所述曲柄的一端和所述挤压板相铰接，另一端通过所述铰接轴和所述偏心轮相铰接。在其中一个实施方式中，所述挤压板上均设置有凹槽，所述第一蠕动件的挤压板上的凹槽和第二蠕动件的挤压板上的凹槽之间形成容纳所述柔性结肠的容置空间。在其中一个实施方式中，所述刚性结肠还与控温装置相连接。在其中一个实施方式中，所述刚性结肠上设置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔用于连接pH测量仪，第二通孔用于连接溶氧测量仪，所述进料口用于连接物料进口管。在其中一个实施方式中，所述进料口处连接有温度测量仪或电导率测量仪。在其中一个实施方式中，所述柔性结肠上设置有安装孔，所述安装孔通过软管和空气扩散器相连接，所述空气扩散器和气泵相连接。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的仿生结肠生物反应器，通过独特的蠕动驱动装置和仿生结肠的配合，大大提升了微生物培养的稳定性，且能够在较短的发酵时间内获取较多的发酵产物，提高了生产效率；降低了生产成本；既利于提升发酵产物的营养质量，也利于农工业产品和副产品的酶、酸、多糖/寡糖、肽等增值产品的生产。附图说明图1是本专利技术的仿生结肠生物反应器的主视图；图2是图1所示的仿生结肠生物反应器的侧视图；图3是仿生结肠的结构示意图；图4是图1所示的蠕动驱动装置的结构示意图；图5是图4中挤压组件的结构示意图；图6是控温装置和刚性结肠的连接示意图；图7是柔性结肠中不同位置在黄豆固态发酵过程中的温度变化图；图8是固液比1：1的固液混合物的发酵过程中电导率的变化图；图9是固态发酵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生结肠生物反应器，其特征在于，包括机架，所述机架上连接有仿生结肠和蠕动驱动装置，所述仿生结肠包括刚性结肠和柔性结肠，所述刚性结肠上设置有进料口，所述柔性结肠的进口端和所述刚性结肠相连接，所述柔性结肠的出口端连接有封口夹，所述蠕动驱动装置包括可相向运动的第一蠕动件和第二蠕动件，所述柔性结肠位于所述第一蠕动件和所述第二蠕动件之间，当所述第一蠕动件朝向所述第二蠕动件运动时，所述柔性结肠处于挤压状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种仿生结肠生物反应器，其特征在于，包括机架，所述机架上连接有仿生结肠和蠕动驱动装置，所述仿生结肠包括刚性结肠和柔性结肠，所述刚性结肠上设置有进料口，所述柔性结肠的进口端和所述刚性结肠相连接，所述柔性结肠的出口端连接有封口夹，所述蠕动驱动装置包括可相向运动的第一蠕动件和第二蠕动件，所述柔性结肠位于所述第一蠕动件和所述第二蠕动件之间，当所述第一蠕动件朝向所述第二蠕动件运动时，所述柔性结肠处于挤压状态。


2.如权利要求1所述的仿生结肠生物反应器，其特征在于，所述第一蠕动件和第二蠕动件均包括挤压组件，所述挤压组件包括挤压板和转轴，所述转轴由电机驱动旋转，所述转轴上连接有偏心轮，所述偏心轮通过曲柄和所述挤压板相铰接，所述偏心轮用于带动所述曲柄做偏心转动。


3.如权利要求2所述的仿生结肠生物反应器，其特征在于，所述第一蠕动件还包括第一驱动轮和第一被动轮，所述第一驱动轮和第一被动轮之间通过第一传动带相连接，所述第一蠕动件中的转轴和所述第一驱动轮相连接，所述第一驱动轮由所述电机驱动旋转，所述第一被动轮上连接有第一齿轮，所述第二蠕动件还包括第二驱动轮和第二被动轮，所述第二驱动轮和第二被动轮之间通过第二传动带相连接，所述第二蠕动件中的转轴和所述第二被动轮相连接，所述第二主动轮上连接有第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮相啮合。


4.如权利要求3所述的仿生结肠生物反应器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓东，廖振锴，丛海花，贺莎琪，丁起阳，刘扬，
申请(专利权)人：晓东宜健苏州仪器设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32