【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物发酵，具体涉及一种可以减少发酵生产时的气泡的连续发酵方法和一种连续发酵系统。
技术介绍
1、在微生物发酵生产中往往会产生气泡，其中，鼠李糖脂在发酵过程中的起泡问题较为严重。鼠李糖脂是糖脂类生物表面活性剂，主要由铜绿假单胞菌和相关菌株产生。鼠李糖脂最突出的特性是它的表面活性，如能显著降低水的表面张力改变固体表面的润湿性，具有乳化、破乳、发泡、洗涤、分散与絮凝、抗静电和润滑等多种功能。
2、由于鼠李糖脂是一种强表面活性剂，在现有技术的发酵过程中会通过加入大量消泡剂来控制液位。特别是在鼠李糖脂的发酵后期，由于鼠李糖脂含量较高导致发酵液起泡严重，消泡剂用量急剧增加。而消泡剂的使用一方面会影响鼠李糖脂的产品质量，另一方面也增加了发酵成本。
3、因此，亟需一种可在发酵生产中减少气泡产生的发酵方法。
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决现有技术中存在的发酵液起泡严重的问题，提供一种连续发酵方法和一种连续发酵系统。
2、本专利技术一方面，提供了一种连续发酵方法，包括：
3、在连续发酵系统中接种菌株并在好氧环境下进行发酵培养；
4、收集所述发酵培养得到的发酵液，经回收和/或纯化，得到发酵产物；
5、其中，所述发酵培养中，根据发酵罐中的菌体浓度，控制流加到发酵罐的培养基的流加速率以及将发酵液排出发酵罐的排料速率，包括：
6、检测所述发酵罐中的菌体浓度；
7、当所述菌体浓度大于或等于第一阈值
8、当所述菌体浓度小于第一阈值时，流加所述培养基，并计算qn2=k1+kg×od600×kn，其中，qn2为第二速率，控制所述排料速率为所述第二速率。
9、在一些实施方案中，所述发酵培养中，还根据期望的发酵罐中发酵产物的浓度控制碳源流加速率，包括：
10、根据期望的发酵罐中发酵产物的浓度，控制碳源流加速率为：qc=qm×cm1/km，其中，qc为碳源流加速率，cm1为期望的发酵罐中发酵产物的浓度，km为碳源转化率，qm为将发酵液排出发酵罐的排料流量，qm=vk×s×ρ，vk为气泡上升速率，ρ为气泡密度，s为所述发酵罐的直径。
11、在一些实施方案中，所述发酵培养中，根据所述发酵罐中的产泡速率控制通气量和碳源的流加速率，包括：
12、在每个采样时刻，检测所述发酵罐中发酵产物的实时浓度和通气量，根据所述实时浓度和所述通气量计算产泡速率，如果当前采样时刻计算的产泡速率大于或等于上一采样时刻计算的产泡速率，则减少所述通气量；如果当前采样时刻计算的产泡速率小于上一采样时刻计算的产泡速率，则增加所述通气量；其中，所述产泡速率为：vg=km×exp（l/k2）×cm×exp（t/k3），其中，vg为所述产泡速率，km为比例系数，l为所述通气量，t为搅拌转速，cm为发酵产物的实时浓度，k2为第二常数，k3为第三常数，exp为自然指数。
13、在一些实施方案中，所述发酵产物为鼠李糖脂；所述菌株是能够通过发酵培养生产鼠李糖脂的菌株，优选恶臭假单胞杆菌。可以理解的是，当所期望的发酵产物为鼠李糖脂以外的物质时，也可以根据本领域的知识，将所述菌株替换为能够生产所期望的发酵产物的菌株。
14、在一些实施方案中，所述第一阈值为65-75，优选为70。
15、在一些实施方案中，所述期望的发酵罐中发酵产物的浓度为10-20 g/l。
16、在一些实施方案中，所述发酵培养中，加入的碳源选自大豆油、甘油、葡萄糖、棕榈油、餐厨废弃油脂中的至少一种。
17、在一些实施方案中，所述培养基为氮源培养基。可以理解的是，在所述发酵培养中，为了保证菌体的正常生长，可以按照本领域常规操作添加碳源。优选地，所述氮源培养基包含：2 g/l nano3、15.1 g/l kh2po4、15.1 g/l na2hpo4、0.08 g/l fecl3·6h2o、0.75g/l znso4·7h2o、0.08 g/l cocl2·6h2o、0.075 g/l cuso4·5h2o、0.75 g/l mnso4·h2o、0.15 g/l h3bo3、0.05 g/l na2moo4·2h2o。
18、在一些实施方案中，所述培养基还可以是回收培养基，所述回收培养基是在发酵过程中去除了发酵液中的萃取剂、菌体和/或发酵产物后所得的液体，以降低生产成本。
19、在一些优选实施方案中，所述发酵培养中，根据发酵罐中的菌体浓度，控制流加到发酵罐的培养基的流加速率以及将发酵液排出发酵罐的排料速率，包括：
20、检测所述发酵罐中的菌体浓度；
21、当所述菌体浓度大于或等于第一阈值时，流加所述回收培养基，并计算qn1=k1-kg×od600×kn，其中，qn1为第一速率，k1为第一常数，kg为菌体比生长速率，od600为吸光值，反映菌体浓度，kn为培养基转化系数，控制所述排料速率为所述第一速率；
22、当所述菌体浓度小于第一阈值时，流加所述氮源培养基，并计算qn2=k1+kg×od600×kn，其中，qn2为第二速率，控制所述排料速率为所述第二速率。
23、本专利技术提供的发酵方法中，所述连续发酵系统可以是本领域常用的、可以实现连续发酵的发酵系统。优选地，可以使用以下提供的连续发酵系统，以进一步减少气泡的产生、提高发酵效率。
24、另一方面，本专利技术提供了一种连续发酵系统，其可应用于本申请所述连续发酵方法中。本专利技术提供的所述连续发酵系统包括碳源补料罐、氮源补料罐、培养基缓冲罐、发酵罐、溢流罐、陶瓷膜、第一萃取离心装置、第二萃取离心装置以及气体塔，其中，所述碳源补料罐的出料口以及所述氮源补料罐的出料口分别与所述发酵罐的进料口可控连通，所述发酵罐的溢流口与所述溢流罐的进料口可控连通，所述溢流罐的出料口分别与所述陶瓷膜的进料口以及所述第一萃取离心装置的进料口可控连通，所述陶瓷膜的出料口与所述第二萃取离心装置的进料口可控连通，所述第二萃取离心装置的回收口与所述气体塔的进料口连通，所述气体塔的出料口与所述培养基缓冲罐的进料口可控连通，所述培养基缓冲罐的出料口与所述发酵罐的进料口可控连通。
25、在一些实施方案中，所述连续发酵系统还包括混合罐以及精馏塔，所述第一萃取离心装置的出料口以及所述第二萃取离心装置的出料口与所述混合罐的进料口可控连通，所述混合罐的出料口与所述精馏塔的进料口连通。
26、在一些实施方案中，所述第二萃取离心装置为离心萃取塔。
27、在一些实施方案中，所述第一萃取离心装置、所述第二萃取离心装置中的萃取剂选自三氯甲烷、二氯甲烷、正己烷、正庚烷、正癸烷、乙酸乙酯和乙腈中的至少一种。...
【技术保护点】
1.一种连续发酵方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的连续发酵方法，其特征在于，所述发酵培养中，根据期望的发酵罐中发酵产物的浓度控制碳源流加速率，包括：
3.根据权利要求1所述的连续发酵方法，其特征在于，所述发酵培养中，根据所述发酵罐中的产泡速率控制通气量和碳源的流加速率，包括：
4.根据权利要求1-3任一项所述的连续发酵方法，其特征在于，所述发酵产物为鼠李糖脂；所述菌株是能够通过发酵培养生产鼠李糖脂的菌株，优选恶臭假单胞杆菌。
5.根据权利要求4所述的连续发酵方法，其特征在于，所述第一阈值为65-75，优选为70；
6.根据权利要求1-3任一项所述的连续发酵方法，其特征在于，所述发酵培养中，加入的碳源选自大豆油、甘油、葡萄糖、棕榈油、餐厨废弃油脂中的至少一种；
7.一种连续发酵系统，其特征在于，所述连续发酵系统应用于权利要求1-5任一项所述连续发酵方法中，包括碳源补料罐（10）、氮源补料罐（11）、培养基缓冲罐（12）、发酵罐（13）、溢流罐（14）、陶瓷膜（15）、第一萃取离心装置（16）、第
8.根据权利要求7所述的连续发酵系统，其特征在于，所述连续发酵系统还包括混合罐（18）以及精馏塔（20），所述第一萃取离心装置（16）的出料口以及所述第二萃取离心装置（17）的出料口与所述混合罐（18）的进料口可控连通，所述混合罐（18）的出料口与所述精馏塔（20）的进料口连通。
9.根据权利要求7或8所述的连续发酵系统，其特征在于，所述第二萃取离心装置（17）为离心萃取塔；
10.根据权利要求7或8所述的连续发酵系统，其特征在于，所述发酵罐（13）的运行温度为30-37℃；
...【技术特征摘要】
1.一种连续发酵方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的连续发酵方法，其特征在于，所述发酵培养中，根据期望的发酵罐中发酵产物的浓度控制碳源流加速率，包括：
3.根据权利要求1所述的连续发酵方法，其特征在于，所述发酵培养中，根据所述发酵罐中的产泡速率控制通气量和碳源的流加速率，包括：
4.根据权利要求1-3任一项所述的连续发酵方法，其特征在于，所述发酵产物为鼠李糖脂；所述菌株是能够通过发酵培养生产鼠李糖脂的菌株，优选恶臭假单胞杆菌。
5.根据权利要求4所述的连续发酵方法，其特征在于，所述第一阈值为65-75，优选为70；
6.根据权利要求1-3任一项所述的连续发酵方法，其特征在于，所述发酵培养中，加入的碳源选自大豆油、甘油、葡萄糖、棕榈油、餐厨废弃油脂中的至少一种；
7.一种连续发酵系统，其特征在于，所述连续发酵系统应用于权利要求1-5任一项所述连续发酵方法中，包括碳源补料罐（10）、氮源补料罐（11）、培养基缓冲罐（12）、发酵罐（13）、溢流罐（14）、陶瓷膜（15）、第一萃取离心装置（16）、第二萃取离心装置（17）以及气体塔（19），其中，所述碳源补料罐（10...
【专利技术属性】
技术研发人员：李强，孔令晓，陈长生，苏黎明，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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