本發(fā)明涉及微生物發(fā)酵技術領域。更具體地，涉及一種用于強化高粘性微生物多糖發(fā)酵的系統(tǒng)裝置及應用。

背景技術：

微生物胞外多糖是指微生物在代謝活動中分泌到細胞壁外的多糖或多糖混合物，是近20年來陸續(xù)開發(fā)的發(fā)酵新產品，具有特殊的流變學特性和優(yōu)良的生物活性，安全無毒。許多高粘性微生物多糖因具有增稠性、穩(wěn)定性、凝聚性和懸浮性而被廣泛應用于食品、制藥、石油、化工等多個領域。隨著現代社會對環(huán)境保護與人類健康的重視程度不斷增加，對于該類微生物多糖產品的需求量正在快速增長。據估計，全世界目前微生物多糖工業(yè)產值高達100億元，其產量和年增長量均在10％以上，一些新興高粘性多糖年增長量在30％以上，市場潛力巨大，其中黃原膠被認為是生產規(guī)模最大和用途最廣的高粘性多糖。我國作為世界上高粘性微生物多糖生產量最大的國家，生產規(guī)模與生產設備、工藝控制技術等不相匹配，脫節(jié)現象嚴重，研發(fā)新型高粘性微生物多糖的生產技術和工藝，提高生產效率是一項緊迫任務。

微生物高粘性多糖的發(fā)酵過程多為好氧代謝過程，大多數產高粘性多糖的微生物是好氧菌，需要利用分子態(tài)的氧作為呼吸鏈電子傳遞系統(tǒng)末端的電子受體或作為中間體直接參與一些生物合成反應。高粘性微生物多糖呈現非牛頓流體的特性，隨著發(fā)酵過程粘多糖的合成，發(fā)酵液粘度呈逐漸增加的趨勢，使傳質和混合受限，導致該類產品產率低、產品質量差、發(fā)酵周期長等。因此，如何強化高粘性多糖生物發(fā)酵過程中溶解氧傳質一直是其規(guī)模化生產中需要解決的一項關鍵技術難題。

目前，通過強化溶解氧傳質提高高粘性多糖產量和品質的方法主要有提高攪拌轉速、增加氣提流速、改進攪拌槳結構及添加攜氧劑(如雙氧水等)。但在實際運行過程中，依舊存在大量死區(qū)、混合效率低、傳質受限等問題，導致產品分布不均，細胞活性變差。因此，改良并開發(fā)適用于高粘度發(fā)酵體系中的新型發(fā)酵設備尚需深入地研究。

本發(fā)明提出一種用于強化高粘性微生物多糖發(fā)酵的系統(tǒng)裝置，并將其用于發(fā)酵生產高粘性胞外多糖，克服了現有高粘性多糖發(fā)酵技術傳質和混合受限的缺陷，解決了高粘度多糖發(fā)酵周期長、轉化率和產量低等問題，具有重要的現實意義和良好的應用前景。

技術實現要素：

本發(fā)明的一個目的在于提供一種用于強化高粘性微生物多糖發(fā)酵的系統(tǒng)裝置。近年來超重力技術已經在吸收、解吸以及納米材料制備等領域得到廣泛應用。本發(fā)明是將超重力旋轉床應用于強化微生物發(fā)酵過程領域，結合定-轉子反應器與內循環(huán)反應器的優(yōu)勢研制了新型超重力發(fā)酵設備，強化溶解氧傳質和氣-液-固三相的混合。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種用于強化高粘性微生物多糖發(fā)酵的系統(tǒng)裝置的應用。由于現有高粘性多糖發(fā)酵技術的傳質和混合受到限制，并且存在高粘度多糖發(fā)酵周期長、轉化率和產量低的問題，本發(fā)明提供了一種強化高粘性發(fā)酵體系的傳質和混合的新方法與工藝。

為達到上述第一個目的，本發(fā)明采用下述技術方案：

一種用于強化高粘性微生物多糖發(fā)酵的系統(tǒng)裝置，所述系統(tǒng)裝置包括罐體、罐蓋、冷卻夾層、空氣分布器、第一電機、第二電機、超重力旋轉床裝置和耐高溫液下泵；

罐體內部中心縱向設有轉軸；轉軸的上端穿出罐蓋與第一電機傳動連接，下端伸入罐體內與超重力旋轉床裝置連接；

所述超重力旋轉床裝置橫向裝于罐體內部中心，；所述超重力旋轉床裝置下端設有空氣分布器，所述空氣分布器為環(huán)形管道；罐體內部下端一側設有耐高溫液下泵；所述耐高溫液下泵一端通過管路連接超重力旋轉床裝置，另一端連接第二電機的轉軸；罐體外部設有冷卻夾層。

優(yōu)選地，所述超重力旋轉床裝置包括定子、轉子、提升器、環(huán)狀受液槽和液體分布器；所述定子由端蓋和第一柱銷組成；所述轉子由轉盤和第二柱銷組成；

所述端蓋固定連接罐體內壁，端蓋的頂面設有環(huán)狀受液槽，底面設有第一柱銷和多個液體分布器；所述環(huán)狀受液槽與多個液體分布器連接；所述多個液體分布器以轉軸為中心等距離環(huán)繞設置；

所述轉盤連接轉軸，頂面設有第二柱銷，底面的中心連接提升器；

所述第一柱銷和第二柱銷均為多層均布的同心環(huán)，且第一柱銷和第二柱銷交錯設置；轉子的轉速為250～2500rpm。

耐高溫液下泵安裝在罐體底部，當發(fā)酵液粘度急劇升高時，依靠提升器作用將釜底發(fā)酵液提升至旋轉床空腔中受到限制，使得發(fā)酵體系的循環(huán)液量降低，溶解氧傳質效果急劇下降差。此時開啟液下泵，可以將高粘性發(fā)酵液輸送至旋轉床的空腔中，再由轉子轉動將氣液混合物甩出，發(fā)酵液流回釜底，進一步強化發(fā)酵液的傳質與混合。

超重力旋轉床依靠提升器隨轉軸一起旋轉產生的提升力，將釜底發(fā)酵液提升至旋轉床空腔中，再由轉子的轉動產生的離心力將液體分散并甩出，最后沿釜壁流回釜底，進行充分混合。發(fā)酵液進入定子和轉子共存區(qū)時，由于定子擾流的作用，增加了流體表面更新速率及流體的湍動程度，同時改善了發(fā)酵液沿徑向流動過程中的周向分布。

罐體中的液體分布器將液體在空腔內分段流出，再通過離心力的作用通過旋轉床，達到強化過程。

優(yōu)選地，所述罐蓋一側設有溫度傳感器、pH電極和溶解氧電極；

優(yōu)選地，所述罐蓋設有接種口、補料口和排氣管路。

優(yōu)選地，所述罐體外部下端設有封頭，并在封頭底部設有取料口。

優(yōu)選地，所述空氣分布器為環(huán)形管道，在該環(huán)形管道的一側連有空氣/蒸汽輸入管路；所述空氣/蒸汽輸入管路穿出罐蓋并設有閥門.

優(yōu)選地，所述強化粘度范圍為1.0×10³～1.6×10⁵mPa·s。

為達到上述第二個目的，本發(fā)明采用下述技術方案：

一種用于強化高粘性微生物多糖發(fā)酵的系統(tǒng)裝置的應用，采用所述裝置對強化粘度范圍為1.0×10³～1.6×10⁵mPa·s的胞外多糖生物進行發(fā)酵的工藝，包括如下步驟：

1)將保藏于4℃冰箱中的斜面菌種接入裝有種子培養(yǎng)基的50mL/250mL搖瓶中，放置于恒溫培養(yǎng)振蕩器中，于溫度為25～40℃和轉速為150～200rpm下培養(yǎng)12～26h作為一級種子，將一級種子接入二級種子培養(yǎng)基中，同樣條件下培養(yǎng)12～26h作為種子液。

2)將發(fā)酵培養(yǎng)基用自來水配制，從接種口倒入發(fā)酵罐罐體中，加入適量消泡劑，校正并接好pH電極和溶氧電極，從空氣/蒸汽輸入管路通蒸汽121℃滅菌20min。滅菌結束，待冷卻至發(fā)酵溫度，將培養(yǎng)好的種子液按8％～10％的接種量從接種口接入發(fā)酵罐罐體中；

3)發(fā)酵過程中轉速范圍為300～800rpm，通氣量為2～6L/min。在發(fā)酵中后期，開啟液下泵，依靠提升器和液下泵的雙重作用，強化高粘性發(fā)酵液的傳質和混合。

優(yōu)選地，步驟2)中所述培養(yǎng)基中含有葡萄糖時，需使用滅菌鍋115℃單獨滅菌30min；所述發(fā)酵罐的罐壓為0.03～0.05MPa，發(fā)酵溫度為25℃～40℃；發(fā)酵過程中通過從補料口自動添加酸液或堿液控制pH值。

優(yōu)選地，步驟3)中當發(fā)酵液粘度超過3.0×10⁴～5.0×10⁴mPa·s時，開啟液下泵。

優(yōu)選地，發(fā)酵過程中，可根據實際情況向發(fā)酵罐中以定期或流加的方式補加營養(yǎng)物質。

將培養(yǎng)好的種子液接種于優(yōu)化好的發(fā)酵培養(yǎng)基中，由于轉速和通氣量是發(fā)酵過程中影響供氧的重要因素，發(fā)酵過程中根據溶解氧變化情況，適當提高轉速和通氣量。在發(fā)酵中后期，由于發(fā)酵液粘度急劇升高，單純依靠提升器作用將釜底發(fā)酵液提升至旋轉床空腔中受到限制，使得發(fā)酵體系的循環(huán)液量降低，溶解氧傳質效果急劇下降差，當發(fā)酵液粘度超過3.0×10⁴～5.0×10⁴mPa·s時，開啟液下泵，將高粘性發(fā)酵液輸送至旋轉床的空腔中，再由轉子轉動將氣液混合物甩出。通過超重力旋轉床裝置和液下泵的雙重作用強化發(fā)酵體系中溶解氧傳遞過程。

本發(fā)明的有益效果如下：

(1)采用超重力旋轉床裝置可以使氣-液-固三相充分混合，能夠保證溶解氧良好、均勻傳遞，有利于菌體的快速生長。

(2)系統(tǒng)裝置內存在強烈循環(huán)，可以強化高粘性液相反應物的混合、擴散、傳熱和傳質，同時減少死區(qū)出現。

(3)對于絕大多數非牛頓流體，有較均勻的剪切力，可降低表觀粘度，強化氧的傳遞過程。

(4)當發(fā)酵液粘度急劇升高時，依靠提升器作用將釜底發(fā)酵液提升至旋轉床空腔中受到限制，通過開啟液下泵，可以將高粘性發(fā)酵液輸送至旋轉床的空腔中，再由轉子轉動將氣液混合物甩出，發(fā)酵液流回釜底，進一步強化發(fā)酵液的傳質與混合。

(5)通過強化溶解氧傳質、氣-液-固三相的混合，以及優(yōu)化轉速、通氣量等工藝條件，可極大縮短發(fā)酵周期，提高粘多糖的產量及質量，并顯著降低成本。

附圖說明

下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細的說明。

圖1示出用于強化高粘性微生物多糖發(fā)酵的系統(tǒng)裝置的示意圖。

圖中，1-罐體、2-罐蓋、3-補料口、4-接種口、5-排氣管路、6-第二電機、7-第一電機、8-空氣/蒸汽輸入管路、9-溫度傳感器、10-pH電極、11-溶氧電極、12-環(huán)狀受液槽、13-端蓋、14-冷卻夾層、15-轉盤、16-空氣分布器、17-取料口、18-耐高溫液下泵、19-提升器、20-液體分布器、21-第一柱銷、22-第二柱銷。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結合優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。

在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上；術語“上”、“下”、“左”、“右”、“內”、“外”、“前端”、“后端”、“頭部”、“尾部”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

實施例1

參見圖1所示，一種用于強化高粘性微生物多糖發(fā)酵的系統(tǒng)裝置，包括罐體1、罐蓋2、補料口3、接種口4、排氣管路5、第二電機6、第一電機7、空氣/蒸汽輸入管路8、溫度傳感器9、pH電極10、溶氧電極11、環(huán)狀受液槽12、端蓋13、冷卻夾層14、轉盤15、空氣分布器16、取料口17、耐高溫液下泵18、提升器19、液體分布器20、第一柱銷21、第二柱銷22。

罐體1內部中心縱向設有轉軸，轉軸的上端穿出罐蓋2與第一電機7傳動連接，下端伸入罐體1內與超重力旋轉床裝置連接；超重力旋轉床裝置橫向裝于罐體1內部中心，包括定子、轉子、提升器19、環(huán)狀受液槽12和液體分布器20；定子由端蓋13和第一柱銷21組成；轉子由轉盤15和第二柱銷22組成；端蓋13固定連接罐體1內壁，端蓋13的頂面設有環(huán)狀受液槽12，底面設有第一柱銷21和多個液體分布器20；環(huán)狀受液槽12與多個液體分布器20連接；多個液體分布器20以轉軸為中心等距離環(huán)繞設置；轉盤15連接轉軸，頂面設有第二柱銷22，底面的中心連接提升器19；第一柱銷21和第二柱銷22均為多層均布的同心環(huán)，且第一柱銷21和第二柱銷22交錯設置；

超重力旋轉床裝置下端設有空氣分布器16，空氣分布器16為環(huán)形管道，在該環(huán)形管道的一側連有空氣/蒸汽輸入管路8；空氣/蒸汽輸入管路8穿出罐蓋2并設有閥門；罐體1內部下端一側設有耐高溫液下泵18；耐高溫液下泵18一端通過管路連接超重力旋轉床裝置，另一端連接第二電機6的轉軸；罐體1外部設有冷卻夾層14；

罐蓋2一側設有溫度傳感器9、pH電極10和溶氧電極11；罐蓋設有接種口4、補料口3和排氣管路5；罐體1外部下端設有封頭，并在封頭底部設有取料口17。

采用圖1所示裝置發(fā)酵生產高粘性胞外多糖，包括如下具體步驟：

1)將保藏于4℃冰箱中的斜面菌種接入裝有種子培養(yǎng)基的50mL/250mL搖瓶中，放置于恒溫培養(yǎng)振蕩器中，于溫度為25～40℃和轉速為150～200rpm下培養(yǎng)12～26h作為一級種子，將一級種子接入二級種子培養(yǎng)基中，同樣條件下培養(yǎng)12～26h作為種子液。

2)將發(fā)酵培養(yǎng)基用自來水配制，從接種口4加入到發(fā)酵罐的罐體1中，校正并接好pH電極10和溶氧電極11，從空氣/蒸汽輸入管路8通蒸汽121℃滅菌20min，若培養(yǎng)基中含有葡萄糖需使用滅菌鍋單獨滅菌(115℃，30min)。滅菌結束，待冷卻至發(fā)酵溫度，分別將葡萄糖溶液和培養(yǎng)好的種子液從接種口4倒入發(fā)酵罐的罐體1中。發(fā)酵罐的罐壓為0.03～0.05MPa，發(fā)酵溫度為25℃～40℃。發(fā)酵過程中通過從補料口3自動添加酸液或堿液控制pH值為6.0～7.0。

3)為保證體系中充足的溶解氧，同時又能提高混合效率，發(fā)酵過程中轉速范圍為300～800rpm，通氣量為2～6L/min。在發(fā)酵中后期，由于發(fā)酵液粘度急劇升高，當粘度達4×10⁴～5.0×10⁴mPa·s時，開啟液下泵，依靠提升器和液下泵的雙重作用，強化高粘性發(fā)酵液的傳質和混合。

實施例2

以黃原膠為代表采用實施例1的系統(tǒng)裝置強化粘度范圍為5.0×10⁴～1.6×10⁵mPa·s的胞外多糖生物發(fā)酵過程，具體步驟如下：

斜面培養(yǎng)基：蔗糖20g/L，蛋白胨5g/L，酵母浸粉5g/L，牛肉粉3g/L、瓊脂20g/L。

種子培養(yǎng)基：蔗糖20g/L，蛋白胨5g/L，酵母浸粉5g/L，牛肉粉3g/L。

發(fā)酵培養(yǎng)基：蔗糖20g/L，葡萄糖30g/L，蛋白胨3g/L，氯化鉀25g/L，硫酸鎂8g/L，碳酸鈣10g/L，檸檬酸0.25g/L，磷酸二氫鉀0.06g/L。

1)將保藏于4℃冰箱中的斜面菌種黃單胞菌BT-112接入裝有種子培養(yǎng)基的搖瓶中(50mL/250mL)，放置于恒溫培養(yǎng)振蕩器中，于30℃、190rpm的條件下培養(yǎng)26h作為一級種子，將上述種子液接入二級種子培養(yǎng)基中，同樣條件下培養(yǎng)24h。

2)將發(fā)酵培養(yǎng)基用自來水配制，加入到圖1所示裝置中，校正并接好pH電極和溶氧電極，通蒸汽121℃滅菌20min，葡萄糖單獨滅菌(115℃，30min)。滅菌結束，待冷卻至發(fā)酵溫度30℃，將培養(yǎng)好的種子液按8％的接種量接到發(fā)酵罐中。發(fā)酵過程中采用3mol/L的NaOH自動補料維持pH為6.8～7.0，罐壓維持0.04～0.05MPa，發(fā)酵72h。

3)為保證體系中充足的溶解氧，同時又能提高混合效率，發(fā)酵過程中轉速范圍為300～800rpm，通氣量為2～5L/min。在發(fā)酵中后期，由于發(fā)酵液粘度急劇升高，當粘度達5×10⁴mPa·s左右時，開啟液下泵，依靠提升器和液下泵的雙重作用，強化高粘性發(fā)酵液的傳質和混合。

本發(fā)明的具體實施效果見表1。

表1超重力強化黃原膠生物發(fā)酵的工藝條件及實施效果

從表中可以看出，采用本發(fā)明提出的適用于高粘性胞外多糖發(fā)酵體系的系統(tǒng)裝置和方法，當轉速為300～800rpm、通氣量為2～5L/min時，黃原膠的產量最高能達到42.7g/L，表觀粘度最高達1.39×10⁵mPa·s，轉化率最高達85.4％，發(fā)酵周期為48h。

實施例3

以類透明質酸為代表采用實施例1的系統(tǒng)裝置強化粘度范圍為1.0×10³-5.0×10⁴mPa·s的胞外多糖生物發(fā)酵過程，具體步驟如下：

斜面培養(yǎng)基：蔗糖30g/L，蛋白胨10g/L，酵母浸粉5g/L，硫酸鎂1g/L，磷酸氫二鉀1.5g/L，谷氨酸鈉2g/L，瓊脂20g/L。

種子培養(yǎng)基：蔗糖30g/L，蛋白胨10g/L，酵母浸粉5g/L，硫酸鎂1g/L，磷酸氫二鉀1.5g/L，谷氨酸鈉2g/L，碳酸氫鈉1g/L。

發(fā)酵培養(yǎng)基：蔗糖40g/L，蛋白胨10g/L，硫酸鎂0.5g/L，磷酸氫二鉀1.5g/L，谷氨酸鈉2.5g/L，碳酸氫鈉0.5g/L。

1)將保藏于4℃冰箱的斜面菌種克雷伯氏菌H-112接入種子培養(yǎng)基中于34℃、160rpm的條件下培養(yǎng)13h作為一級種子，將上述種子液接入二級種子培養(yǎng)基中，34℃、160rpm的條件下培養(yǎng)12h。

2)將發(fā)酵培養(yǎng)基用自來水配制，加入到如圖1所示裝置中，校正并接好pH電極和溶氧電極，通蒸汽121℃滅菌20min。滅菌結束，待冷卻至發(fā)酵溫度32℃。將培養(yǎng)好的種子液接到發(fā)酵罐中，發(fā)酵過程中采用3mol/L的NaOH自動補料控制pH為6.0，罐壓維持0.04～0.05MPa，發(fā)酵80h。

3)為保證體系中充足的溶解氧，同時又能提高混合效率，轉速范圍為300～600rpm，通氣量為2～6L/min。

本發(fā)明的具體實施效果見表2。

表2超重力強化類透明質酸生物發(fā)酵的工藝條件及實施效果

從表中可以看出，采用本發(fā)明提出的適用于高粘性胞外多糖發(fā)酵體系的系統(tǒng)裝置和方法，當轉速為300～600rpm、通氣量為2～6L/min時粘多糖A的產量最高能達到6.3g/L，表觀粘度最高能達到4.0×10⁴mPa·s，轉化率最高達15.8％，發(fā)酵周期60h。

對比例1

采用傳統(tǒng)攪拌式發(fā)酵罐發(fā)酵生產黃原膠，具體步驟如下：

斜面培養(yǎng)基：蔗糖20g/L，蛋白胨5g/L，酵母浸粉5g/L，牛肉粉3g/L、瓊脂20g/L。

種子培養(yǎng)基：蔗糖20g/L，蛋白胨5g/L，酵母浸粉5g/L，牛肉粉3g/L。

發(fā)酵培養(yǎng)基：蔗糖20g/L，葡萄糖30g/L，蛋白胨4g/L，氯化鉀25g/L，硫酸鎂8g/L，碳酸鈣10g/L，檸檬酸0.25g/L，磷酸二氫鉀0.06g/L。

1)將保藏于4℃冰箱的斜面菌種黃單胞菌BT-112接入裝有種子培養(yǎng)基的燒瓶中(50mL/250mL),放置于恒溫培養(yǎng)振蕩器中，于30℃、190rpm的條件下培養(yǎng)26h作為一級種子，將上述種子液接入二級種子培養(yǎng)基中，同樣條件下培養(yǎng)24h。

2)將發(fā)酵培養(yǎng)基用自來水配制，加入到傳統(tǒng)攪拌式發(fā)酵罐中，校正并接好pH電極和溶氧電極，通蒸汽121℃滅菌20min,葡萄糖單獨滅菌(115℃，30min)。滅菌結束，待冷卻至發(fā)酵溫度30℃，將培養(yǎng)好的種子液按10％的接種量接到發(fā)酵罐中，發(fā)酵過程中采用3mol/L的NaOH自動補料維持pH為6.8～7.0，罐壓維持0.04～0.05MPa,發(fā)酵72h。

3)發(fā)酵過程中轉速范圍為300～800rpm，通氣量為2～5L/min。

采用傳統(tǒng)攪拌式發(fā)酵罐微生物發(fā)酵生產黃原膠的具體實施效果見表3。

表3傳統(tǒng)攪拌式發(fā)酵罐發(fā)酵生產黃原膠的工藝條件及實施效果

對比表1的實施效果，可以看出在所分析的轉速和通氣量的范圍內，采用本發(fā)明提出的裝置發(fā)酵生產黃原膠，產量提高6～7g/L，表觀粘度明顯增大，轉化率提高12％～15.2％，發(fā)酵周期縮短12小時左右。表明本發(fā)明提出的系統(tǒng)裝置強化粘度范圍為5.0×10⁴～1.6×10⁵mPa·s的胞外多糖生物發(fā)酵過程，可以縮短發(fā)酵周期，并提高微生物多糖的產量。

對比例2

采用傳統(tǒng)攪拌式發(fā)酵罐發(fā)酵生產類透明質酸，具體步驟如下：

斜面培養(yǎng)基：蔗糖30g/L，蛋白胨10g/L，酵母浸粉5g/L，硫酸鎂1g/L，磷酸氫二鉀1.5g/L，谷氨酸鈉2g/L，瓊脂20g/L。

種子培養(yǎng)基：蔗糖30g/L，蛋白胨10g/L，酵母浸粉5g/L，硫酸鎂1g/L，磷酸氫二鉀1.5g/L，谷氨酸鈉2g/L,碳酸氫鈉1g/L。

發(fā)酵培養(yǎng)基：蔗糖40g/L，蛋白胨10g/L，硫酸鎂0.5g/L，磷酸氫二鉀1.5g/L，谷氨酸鈉2.5g/L,碳酸氫鈉0.5g/L。

1)將保藏于4℃冰箱的斜面菌種克雷伯氏菌H-112接入種子培養(yǎng)基中于34℃、160rpm的條件下培養(yǎng)13h作為一級種子，將上述種子液接入二級種子培養(yǎng)基中，同樣的條件下培養(yǎng)12h。

2)將發(fā)酵培養(yǎng)基用自來水配制，加入到攪拌式發(fā)酵罐中，校正并接好pH電極和溶氧電極，通蒸汽121℃滅菌20min，滅菌結束，待冷卻至發(fā)酵溫度32℃，將培養(yǎng)好的種子液按10％的接種量接到發(fā)酵罐中，發(fā)酵過程中采用3mol/L的NaOH自動補料維持pH為6.0，罐壓維持0.04～0.05MPa，發(fā)酵80h。

3)發(fā)酵過程中轉速范圍為300～600rpm,通氣量為2～6L/min。

采用傳統(tǒng)攪拌式發(fā)酵罐微生物發(fā)酵生產類透明質酸的具體實施效果見表4。

表4傳統(tǒng)攪拌式發(fā)酵罐發(fā)酵生產類透明質酸的工藝條件及實施效果

對比表2實施效果，可以看出在所分析的轉速和通氣量的范圍內，采用本發(fā)明提出的裝置發(fā)酵生產類透明質酸，產量提高1～1.8g/L，表觀粘度明顯增大，轉化率提高2.5％～4.5％，發(fā)酵周期縮短10小時左右。表明本發(fā)明提出的系統(tǒng)裝置強化粘度范圍為1.0×10³～5.0×10⁴mPa·s的胞外多糖生物發(fā)酵過程，可以縮短發(fā)酵周期，并提高微生物多糖的質量。

對比例3

生產黃原膠，采用裝置以及實施步驟同實施例2，區(qū)別在于：

步驟3)中不開啟液下泵。

具體實施效果見表5。

表5不開啟液下泵生產黃原膠的工藝條件及實施效果

對比表1實施效果，可以看出在所分析的轉速和通氣量的范圍內，采用本發(fā)明提出的裝置，但是不開啟液下泵發(fā)酵生產類黃原膠，產量降低9～12g/L，表觀粘度明顯降低，轉化率降低15％～25％，發(fā)酵周期縮短到36小時左右，這是因為發(fā)酵后期粘度增大，單純依靠提升器的作用不能將發(fā)酵液提至旋轉床中，致使發(fā)酵終止。表明本發(fā)明提出的系統(tǒng)裝置，如果不啟用液下泵，雖然發(fā)酵周期縮短，但微生物多糖的質量降低。

綜上所述：超重力旋轉床裝置和液下泵之間相互配合，協(xié)同作用，使其對微生物多糖發(fā)酵的作用效果最優(yōu)。本發(fā)明的裝置可極大縮短發(fā)酵周期，提高粘多糖的產量及質量，并顯著降低成本。

顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定，對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。