一種適用于絲狀微生物培養的反應器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種適用于絲狀微生物培養的反應器，其包括曝氣池、固定支架、篩網、曝氣泵、曝氣軟管、進料槽，固定支架設置在曝氣池中，篩網安裝在固定支架上，曝氣泵通過流量計與曝氣軟管連通，曝氣軟管分別設置在每層篩網下方，便于實施從下向上逐步遞減曝氣量，輕易實現對絲狀微生物的生長控制；進料槽通過蠕動泵與曝氣池上端的進料口連通，曝氣池底部設置有排水口，篩網上放置有絲狀微生物培養的載體；該裝置既保證了對絲狀微生物的靜止培養和對絲狀微生物的氧氣供給，又減少了集中曝氣對絲狀微生物的機械損傷；通過本裝置的分散培養和分散供氣，可以輕易實現對絲狀微生物的生長控制，促進了絲狀微生物的生長和產物合成。
【專利說明】—種適用于絲狀微生物培養的反應器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于工業微生物領域，具體地說涉及一種適用于絲狀微生物固定化培養的裝置，具體為針對絲狀微生物的分層式靜止培養反應器。
【背景技術】
[0002]在微生物的培養中人們常常采用固定化的培養方式，這是因為固定化培養能夠促進微生物的生長和代謝。
[0003]白腐真菌的固定化培養有利于其活性的維持。Saucedo等人(1988)在對Gibberella fujikuroi菌絲的固定化研究中發現:固定化培養可以提高真菌生長的穩定性，延長其活性維持的時間；Bottcher等(1988)和Komel等(1985)的固定化真菌研究得出類似的結果。
[0004]固定的白腐真菌能促進其對代謝酶等的合成。Rogalski等(2006)Nemato1mafrowardii固定于聚氨酯泡沫載體(polyurethane foam)上獲得2304 nkat/1的MnP,比自由懸浮培養的MnP高出1.4倍。Nakamura等(1999)的研究結果表明:采用聚氨酯泡沫載體的固定化培養獲得高產的木質素降解酶(LiP: 300U/mL, MnP: 250U/mL, and Lac: 50U/mL)遠遠高于非固定化培養的酶活(LiP: 22U/mL, MnP: 8U/mL, and Lac: 1.8U/mL)。
[0005]固定化微生物還可以提高應用，如其對污染物的去除效果。Sayadi等(1996)在其試驗中發現自由培養的P.chrysosporium未能對橄欖油廠的廢水進行有效脫色,但當采用聚氨酯泡沫載體(PUF)進行固定化培養時實現了有效脫色。Liao (1997)的研究結果顯示:固定化的A Chrysosporium比自由培養時具有更高的PAHs去除率。
[0006]但是，固定化的微生物常常遇到一些問題，如:生物膜脫落的問題。目前許多研究者對一些載體進行了研究，如聚氨酯泡沫(PUF) (Mielgo 1.等，Water research, 2002,36, 1896-1901)、鋼絲網(Kapdan IK 等，Enzyme Microb Technol，2002 ;30:195 - 9.)，木塊(Nillsson 1.等，Enzyme and microbial technology, 2006, 38，94-100.)等，但這些載體在使用過程中會遇到生物膜脫落的問題，即隨著生物膜的加厚，生物膜內部獲得的營養物質和氧氣逐步減少，造成生物膜的脫落。另外，曝氣過大產生剪切力，影響固定化微生物的生長和代謝。
【發明內容】
[0007]本實用新型提供了一種適用于絲狀微生物的培養反應器，可以促進絲狀微生物的生長和代謝，維持絲狀微生物的連續生長和持續的代謝。
[0008]本實用新型絲狀微生物培養裝置包括曝氣池1、固定支架2、篩網3、曝氣泵4、曝氣軟管5、進料槽6，固定支架2設置在曝氣池I中，一層以上的篩網3安裝在固定支架2上，曝氣泵4通過流量計10與曝氣軟管5連通，曝氣軟管5分別設置在每層篩網3下方，便于實施從下向上逐步遞減曝氣量，輕易實現對絲狀微生物的生長控制；進料槽6通過蠕動泵9與曝氣池上端的進料口 8連通，曝氣池底部設置有排水口 7并與排水管相連，篩網3上放置有絲狀微生物培養的載體11。
[0009]所述載體是以粘扣帶材料做成的中空管狀載體，載體一端開口或兩端開口，開口端用有支撐度的管狀材料支撐，有支撐度的管狀材料的口用通透性材料封口 ；粘扣帶有兩種形態，一種為帶小勾表面的粘扣帶，另一種為帶毛絨狀表面的粘扣帶，兩種材料都具有粗燥的表面，利于菌絲的附著生長，且它們都是微生物難以降解的材料。因此，帶小勾的粘扣帶織物和帶絨圈的粘扣帶織物都可以用于脈管載體的制作；粘扣帶材料由不能被微生物降解的材料制得，不能被微生物降解的材料為塑料、木質纖維素、絲、棉、麻或化學纖維。
[0010]所述有支撐度的管狀材料為有機玻璃管、不銹鋼管或塑料管；通透性材料為棉花、棉布、膠塞或各種高分子有機濾膜。
[0011]所述的培養裝置中，在曝氣泵的作用下，空氣通過導氣管進入曝氣軟管，由于每層篩網下固定著曝氣軟管，因此空氣可以與篩網上的固定化的微生物有效地接觸，并可以通過流量計調節每層的曝氣量對絲狀微生物的生長進行調節。
[0012]將固定化有絲狀微生物的載體11放置在篩網3上，而篩網被分層安裝在固定支架上后2最終放置于曝氣池I中，整個培養系統可以從曝氣池中取出，便于更換固定化的絲狀微生物，有利于反應器的維修。
[0013]在所述的培養裝置中，每層篩網下固定著曝氣軟管，由于氣體是向上運動，因此可以采用由下向上逐步遞減曝氣量，節約運行成本，實施從下向上逐步遞減曝氣量可以保證了對絲狀微生物的靜止培養和對絲狀微生物的氧氣供給，又減少了集中曝氣對絲狀微生物的機械損傷，促進了絲狀微生物的生長和產物合成。
[0014]本實用新型的優點和有益效果:
[0015]I)本實用新型的反應器裝置為固定化的絲狀微生物生長和代謝提供了一個途徑，可以解決固定化生長中因為缺乏氧氣，曝氣剪切等帶來的生物膜脫落問題；
[0016]2)本實用新型的反應器將絲狀微生物分散于分層的篩網上培養，并提供相應的供氣系統，利于對絲狀微生物的生長和代謝控制；
[0017]3)在本實用新型的反應器裝置中，支架與反應器的反應槽可以不固定連接，利于將整個支架取出進行固定化的微生物、篩網以及曝氣軟管的更換，利于對絲狀微生物的生長和代謝控制；
[0018]4)本實用新型方法簡單、成本低，操作簡便靈活性高，易于推廣應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型反應器的結構示意圖；
[0020]圖中:1_曝氣池；2_固定支架；3_篩網；4_曝氣泵；5_曝氣軟管；6_進料槽；7-排水口 ；8_進料口 ；9_蠕動泵；10-流量計；11-載體。
【具體實施方式】
[0021 ] 實施例1:本實用新型絲狀微生物培養裝置包括曝氣池1、固定支架2、篩網3、曝氣泵4、曝氣軟管5、進料槽6，固定支架2設置在曝氣池I中，5層的篩網3安裝在固定支架2上，曝氣泵4通過流量計10與曝氣軟管5連通，曝氣軟管5分別設置在每層篩網3下方，便于實施從下向上逐步遞減曝氣量，輕易實現對絲狀微生物的生長控制；進料槽6通過蠕動泵9與曝氣池上端的進料口 8連通，曝氣池底部設置有排水口 7，篩網3上放置有絲狀微生物培養的載體11，其中載體為中空管狀粘扣帶載體，載體兩端開口，開口端用有支撐度的塑料管支撐，塑料管口用棉花封口 ；粘扣帶載體由帶小勾的粘扣帶織物和帶絨圈的粘扣帶織物制成。
[0022]采用上述裝置對黃孢原毛平革菌(A進行培養:
[0023](I)掛膜培養
[0024]掛膜是在250 mL的三角瓶中完成，在32瓶250 mL的三角瓶中分別加入100mL Bonnarme 培養液(Bonnarme P, Jeffries Tff (1990) Mn(II) regulat1n of ligninperoxidases and Manganese-dependent peroxidases from lignin-degrading white rotfung1.App1.Environ.Microb1l.56: 210 - 217)，并分別投加載體4個，在 121/C條件下，滅菌30 min ;然后接種黃孢原毛平革菌ip.chrysosporium)孢子,每毫升接種14個孢子，然后置于37°C，160 rpm的搖床上培養2天；將生長菌絲的載體取出，接著用去離子水清洗，然后測其附著生長的菌絲的生物量，平均生物量(濕重)為6.20 g。
[0025](2)黃孢原毛平革菌(/?.的連續培養試驗
[0026]將125個具有固定化黃孢原毛平革菌的載體11平均分配到篩網3上，每層25個載體；將篩網固定在固定支架2上后放入曝氣池I中，通過蠕動泵9將進料槽6中的4升Bonnarme培養液通過進料口 8加入曝氣槽I中，采用水力停留時間約3天,連續運行,進樣流速I mL/min ;試驗中曝氣泵4將空氣泵入并分流，分流的空氣分別由流量計10進行控制并分別與固定在篩網下的曝氣軟管5相連，每層的曝氣量由池底向上遞減，依次為300 mL/min、250 mL/min>200 mL/min、150 mL/min、100 mL/min。在連續 3 天的運行后，每個載體上的生物量平均生物量為16.38 g，與接種前的生物量相比，增加近164% ;進一步連續運行21天，每個載體上的生物量平均生物量為15.48 g。
[0027]實施例2:本實施例裝置結構同實施例1，不同在于載體一端開口，開口端用有支撐度的有機玻璃管支撐，有機玻璃管口用棉布封口 ；粘扣帶載體由帶小勾的粘扣帶織物制成。
[0028]黃孢原毛平革菌(A chrysosporium)合成猛過氧化物酶的試驗
[0029]按照實施例1的方法進行固定化培養黃孢原毛平革菌(A chrysosporium)的培養，兩天后，將125個具有固定化黃孢原毛平革菌的載體11平均分配到5層篩網上，每層25個載體，將篩網固定在固定支架2上后放入曝氣池I中，有效體積4 L，采用水力停留時間約3天,連續運行,進樣流速I mL/min。采用進水的培養基參見(Zhou Cheng, Wen Xiang-hua,Ning ping.Continuous acid blue 45 decolorizat1n by using a novel open fungalreactor system with ozone as the bactericide.B1chemical Engineering Journal,2013，79: 246-252.)。試驗中每層的曝氣量由池底向上遞減，依次為300 mL/min、250 mL/min、200 mL/min、150 mL/min、100 mL/min。在連續15天的運行中,猛過氧化物酶在第2天開始出現酶活，且最高酶活可達35U/L ;平均的錳過氧化物酶活為14 U/L。
[0030]實施例3:本實施例裝置結構同實施例1，不同在于載體一端開口，開口端用有支撐度的不銹鋼管支撐，不銹鋼管口用膠塞封口 ；粘扣帶載體由帶絨圈的粘扣帶織物制成。
[0031]通過采用本實施例裝置對垃圾滲濾液進行脫色降解:
[0032]按照實施例1的方法進行固定化培養黃孢原毛平革菌(A chrysosporium)的培養，兩天后，將125個具有固定化黃孢原毛平革菌的載體11平均分配到5層篩網3上，每層25個載體，將篩網3固定在固定支架2上后放入曝氣池I中，然后將4升的垃圾滲濾液通過蠕動泵9從進料槽6加入曝氣槽I中。試驗中每層的曝氣量由池底向上遞減，依次為300 mL/min、250 mL/min、200 ml ,/mi η.150 ml ,/mi η.100 mL/min。米用序批式的運行方式運行，經過2天的降解，垃圾滲濾液脫色64% ;經過3天的降解，垃圾滲濾液脫色84%。連續運行5次，平均的垃圾滲濾液脫色73.4%。
【權利要求】
1.一種適用于絲狀微生物培養的反應器，其特征在于:包括曝氣池(I)、固定支架(2)、篩網(3)、曝氣泵(4)、曝氣軟管(5)、進料槽(6)，固定支架(2)設置在曝氣池(I)中，一層以上的篩網(3)安裝在固定支架(2)上，曝氣泵(4)通過流量計(10)與曝氣軟管(5)連通，曝氣軟管(5)分別設置在每層篩網(3)下方；進料槽(6)通過蠕動泵(9)與曝氣池上端的進料口( 8 )連通，曝氣池底部設置有排水口( 7 )，篩網(3 )上放置有絲狀微生物培養的載體(11)。
2.根據權利要求1所述的適用于絲狀微生物培養的反應器，其特征在于:載體為中空管狀粘扣帶載體，載體一端開口或兩端開口，開口端用有支撐度的管狀材料支撐，有支撐度的管狀材料的口用通透性材料封口。
3.根據權利要求2所述的適用于絲狀微生物培養的反應器，其特征在于:有支撐度的管狀材料為有機玻璃管、不銹鋼管或塑料管。
4.根據權利要求2所述的適用于絲狀微生物培養的反應器，其特征在于:通透性材料為棉花、棉布、膠塞或高分子有機濾膜。
【文檔編號】C12M1/12GK203855569SQ201420248454
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年5月15日 優先權日:2014年5月15日
【發明者】周成, 于曉龍, 董明, 陳宇琳, 孫暠, 鄧志華 申請人:昆明理工大學