專利名稱：用于透明質(zhì)酸發(fā)酵的新型反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種反應(yīng)器，具體涉及一種適用于利用獸疫鏈球菌微 生物大規(guī)模發(fā)酵制造高分子量透明質(zhì)酸的反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
透明質(zhì)酸是一種高分子的酸性粘多糖，它是由D-葡萄糖醛酸和D-N-乙酰氨基葡萄糖胺構(gòu)成的二糖單位通過(3-l，4-糖苷鍵和P-l，3-糖苷鍵交替連 接而成。由于其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，目前，它己經(jīng)廣泛地應(yīng)用于 化妝品、傷口愈合劑、滴眼液以及眼科、關(guān)節(jié)手術(shù)制劑。
透明質(zhì)酸廣泛存在于各種動物的結(jié)締組織中，1934年，美國Meyer等 首先從牛眼玻璃體中分離得到HA。目前，透明質(zhì)酸主要通過鏈球菌發(fā)酵來 制取。
影響透明質(zhì)酸發(fā)酵的因素很多，例如菌種，操作條件，培養(yǎng)方式和反 應(yīng)器等等。就目前文獻(xiàn)報(bào)道來看，透明質(zhì)酸主要是在通氣攪拌反應(yīng)器中進(jìn) 行發(fā)酵。
供氧和攪拌對于整個(gè)發(fā)酵過程是十分重要的。獸疫鏈球菌是兼性厭氧 菌。在有氧和無氧條件下相比，有氧情況下菌體量和透明質(zhì)酸的產(chǎn)量明顯 提高。攪拌在發(fā)酵中主要起到兩個(gè)作用 一是通過對高粘度發(fā)酵液攪拌混 合強(qiáng)化氣液相、液液相之間物質(zhì)傳遞，改善細(xì)胞生長微環(huán)境；二是流體剪 切加速細(xì)胞莢膜從細(xì)胞表面脫離，增大透明質(zhì)酸的產(chǎn)量。但是，過高的剪 切力會使菌體周圍的莢膜過早脫落，進(jìn)而影響透明質(zhì)酸的合成分泌。
目前，國內(nèi)外用于透明質(zhì)酸發(fā)酵主要是通氣攪拌反應(yīng)器，其攪拌槳主要是
六葉圓盤渦輪槳及其不同數(shù)量的組合，在Johns, Amstrong等人的文獻(xiàn)中有 報(bào)道。
隨著發(fā)酵過程的進(jìn)行，透明質(zhì)酸的含量增加勢必提高發(fā)酵液的粘度， 通過提高轉(zhuǎn)速的辦法可以實(shí)現(xiàn)混合和傳質(zhì)的加強(qiáng)，但是轉(zhuǎn)速的提高使得剪 切力增大，槳尖、擋板及漩渦處所產(chǎn)生的強(qiáng)剪切就會對透明質(zhì)酸的合成分 泌產(chǎn)生負(fù)面影響，使得透明質(zhì)酸的產(chǎn)量降低。因此， 一個(gè)溫和的剪切環(huán)境 對于透明質(zhì)酸的合成分泌是十分重要的。而上述文獻(xiàn)中所使用的六葉圓盤 渦輪槳，其局部剪切力過大，不利于透明質(zhì)酸的生產(chǎn)，降低透明質(zhì)酸的分 子量；同時(shí)，也不利于高粘度流體的混合與氣液傳質(zhì)，在反應(yīng)器中容易產(chǎn) 生"死區(qū)"。

發(fā)明內(nèi)容
—本發(fā)明的目的在于提供一種用于透明質(zhì)酸發(fā)酵的生物反應(yīng)器，以克服 現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。
本發(fā)明提供的用于透明質(zhì)酸發(fā)酵的生物反應(yīng)器，包括 反應(yīng)器殼體；
設(shè)置在殼體內(nèi)、底部的水平通氣管；
與所說的水平通氣管相連通設(shè)有氣體分布孔的圓形氣體分布器； 垂直軸向設(shè)置在反應(yīng)器殼體內(nèi)的圓盤透平攪拌槳； 水平軸向設(shè)置在反應(yīng)器殼體內(nèi)的實(shí)心圓盤攪拌槳； 設(shè)置在反應(yīng)器殼體上部的出氣口 。 本發(fā)明的反應(yīng)器是這樣操作的-
空氣經(jīng)由水平通氣管進(jìn)入氣體分布器，通過氣體分布孔散布至反應(yīng)器 殼體內(nèi)，空氣的流量可以通過轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制。在發(fā)酵初期，發(fā)酵液的粘
度較低，此時(shí)開啟六葉圓盤透平槳，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)酵液的良好混合；隨著發(fā) 酵過程的進(jìn)行，透明質(zhì)酸含量的提高勢必引起發(fā)酵液的粘度升高，此時(shí)停 止六葉圓盤透平槳轉(zhuǎn)動，開啟實(shí)心圓盤攪拌槳。由于粘度增加，發(fā)酵液可 以在實(shí)心圓盤攪拌槳上形成一層液膜，有利于氣液之間的傳質(zhì)，同時(shí)降低 了剪切力。離開液相的氣體從出氣口離開反應(yīng)器。
使用傳統(tǒng)的六葉圓盤渦輪槳反應(yīng)器對透明質(zhì)酸進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)量為 3.5g/L，分子量為2.0xl06Da;而使用本發(fā)明專利的反應(yīng)器，產(chǎn)量可以提高 到4.1g/L，分子量達(dá)2.3xl(^Da，產(chǎn)量和分子量分別提高了 17.1 %和15%。 同時(shí)，與傳統(tǒng)的六葉圓盤渦輪槳相比，本發(fā)明專利的反應(yīng)器的單位能耗也 有所下降。
由上述公開的技術(shù)方案可見，本發(fā)明的反應(yīng)器適合于發(fā)酵過程中粘度 變化大的發(fā)酵體系的混合，圓盤轉(zhuǎn)動時(shí)形成的液膜可以增大氣液接觸面、 提高液膜的更新頻率，有利于傳質(zhì)，在提高傳質(zhì)效果的同時(shí)降低了攪拌對 發(fā)酵液的剪切力，有利于提高透明質(zhì)酸發(fā)酵的產(chǎn)量和分子量。


圖1為反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為氣體分布器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1和圖2，本發(fā)明提供的用于透明質(zhì)酸發(fā)酵的生物反應(yīng)器，包括: 反應(yīng)器殼體h
設(shè)置在殼體l內(nèi)、底部的水平通氣管2;
與所說的水平通氣管2相連通設(shè)有開口向下的氣體分布孔的圓形氣體 分布器3;
垂直軸向設(shè)置在反應(yīng)器殼體1內(nèi)的圓盤透平攪拌槳5; 水平軸向設(shè)置在反應(yīng)器殼體1內(nèi)的實(shí)心圓盤攪拌槳4; 設(shè)置在反應(yīng)器殼體1上部的出氣口 6。
優(yōu)選的，圓盤透平攪拌槳5的槳葉的數(shù)量為4 8個(gè)，實(shí)心圓盤攪拌槳 4的槳葉的數(shù)量為4 8個(gè)。
優(yōu)選的，圓形氣體分布器3上的氣體分布孔開口向下； 所說的圓盤透平攪拌槳的結(jié)構(gòu)在化學(xué)工程手冊上有詳細(xì)的描述。
權(quán)利要求
1.用于透明質(zhì)酸發(fā)酵的反應(yīng)器，包括反應(yīng)器殼體(1)；設(shè)置在殼體(1)內(nèi)、底部的水平通氣管(2)；與所說的水平通氣管(2)相連通設(shè)有氣體分布孔的圓形氣體分布器(3)；設(shè)置在反應(yīng)器殼體(1)上部的出氣口(6)，其特征在于，還包括垂直軸向設(shè)置在反應(yīng)器殼體(1)內(nèi)的圓盤透平攪拌槳(5)；水平軸向設(shè)置在反應(yīng)器殼體(1)內(nèi)的實(shí)心圓盤攪拌槳(4)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于透明質(zhì)酸發(fā)酵的反應(yīng)器，其特征在于， 圓盤透平攪拌槳(5)的槳葉的數(shù)量為4 8個(gè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于透明質(zhì)酸發(fā)酵的反應(yīng)器，其特征在于， 實(shí)心圓盤攪拌槳(4)的槳葉的數(shù)量為4 8個(gè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于透明質(zhì)酸發(fā)酵的反應(yīng)器，其特征在于， 圓形氣體分布器(3)上的氣體分布孔開口向下。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于透明質(zhì)酸發(fā)酵的新型反應(yīng)器，包括反應(yīng)器殼體(1)；設(shè)置在殼體(1)內(nèi)、底部的水平通氣管(2)；與所說的水平通氣管(2)相連通設(shè)有氣體分布孔的圓形氣體分布器(3)；設(shè)置在反應(yīng)器殼體(1)上部的出氣口(6)，垂直軸向設(shè)置在反應(yīng)器殼體(1)內(nèi)的圓盤透平攪拌槳(5)，水平軸向設(shè)置在反應(yīng)器殼體(1)內(nèi)的實(shí)心圓盤攪拌槳(4)。本發(fā)明的反應(yīng)器適合于發(fā)酵過程中粘度變化大的發(fā)酵體系的混合，圓盤轉(zhuǎn)動時(shí)形成的液膜可以增大氣液接觸面、提高液膜的更新頻率，有利于傳質(zhì)，在提高傳質(zhì)效果的同時(shí)降低了攪拌對發(fā)酵液的剪切力，有利于提高透明質(zhì)酸發(fā)酵的產(chǎn)量和分子量。
文檔編號C12P19/04GK101096632SQ200710043820
公開日2008年1月2日 申請日期2007年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日
發(fā)明者旭 張, 段須杰, 譚文松 申請人:華東理工大學(xué)