(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202221480404.1 (22)申请日 2022.06.14 (73)专利权人 南京工业大 学 地址 210000 江苏省南京市浦口区浦珠南 路30号 (72)发明人 庄伟　沙宇　陈勇　应汉杰　 欧阳平凯 　柳东　刘庆国　 (74)专利代理 机构 江苏圣典律师事务所 32 237 专利代理师 徐芝强　肖明芳 (51)Int.Cl. C12M 1/00(2006.01) C12M 1/04(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明 专利 (54)实用新型名称 一种氧气微纳气泡增强好氧发酵生物反应 器 (57)摘要 本实用新型公开了一种氧气微纳气泡增强 好氧发酵生物反应器， 包括依次连接的氧气发生 器、 微纳气泡发生器、 发酵罐、 气液分离罐以及发 酵产物收集罐等。 其中， 氧气与种子液通过微纳 气泡发生器形成氧气微纳气泡进入发酵罐中， 经 搅拌桨与氧气微纳气泡协同增氧， 提升了发酵体 系的氧气传质效率。 此外， 氧气微纳气泡的循环 在保持发酵液溶氧量的同时， 还可减小气泡尺 寸、 增强其在溶液中的稳定性以及延长存在时 间， 从而有利于固定化细胞的生长和增殖， 使发 酵罐中微生物的自我更新能力得到提升， 进一步 起到增强固定化细胞 连续化发酵程度的效果。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 217459384 U 2022.09.20 CN 217459384 U 1.一种氧气微纳气泡增强好氧发酵生物反应器， 其特征在于， 包括氧气发生器(1)、 种 子罐(2)、 气液混合泵(4)、 微纳气泡发生器(5)、 发酵罐(17)、 配料罐(16)、 气液分离罐(21) 和发酵产物收集罐(2 2)； 所述气液混合泵(4)、 微纳气泡发生器(5)、 发酵罐(17)、 气液分离罐(21)和发酵产物收 集罐(22)依次通过 管道连接； 所述配料 罐(16)与发酵 罐(17)连接； 所述氧气发生器(1)和种子罐(2)分别连接至气液混合泵(4)的第一入口和第二入 口， 将氧气与种子液送入气液混合泵(4)中混合， 然后送入微纳气泡 发生器(5)中经剪切形成氧 气微纳气泡， 再送入发酵罐(17)中与配料罐(16)送入的原料一起发酵， 发酵产物经气液分 离罐(21)分离后， 送入发酵产物收集罐(2 2)中。 2.根据权利要求1所述的氧气微纳气泡增强好氧发酵生物反应器， 其特征在于， 所述微 纳气泡发生器(5)包括纳米气泡泵(6)、 安全阀(7)、 压力罐(8)和气泡雾化器(9)； 所述纳米 气泡泵(6)进料口与气液混合泵(4)的出料口连接； 纳米气泡泵(6)、 压力罐(8)、 气泡雾化器 (9)依次连接； 气泡雾化器(9)的出料口与发酵罐(17)的进料口连接； 所述纳米气泡泵(6)和 压力罐(8)之间， 还通过一气体循环管连接， 将 压力罐(8)内过量的氧气返回纳米气泡泵(6) 内， 所述安全阀(7)安装在该气体 循环管上。 3.根据权利要求2所述的氧气微纳气泡增强好氧发酵生物反应器， 其特征在于， 所述气 泡雾化器(9)的出料口与发酵罐(17)的侧面下方进 料口连接， 连接管道上设有提水泵(10)； 所述发酵罐(17)顶部气体出口， 通过一气体循环管连接至压力罐(8)上， 将发酵罐(17)内多 余氧气返回压力罐(8)内， 该气体 循环管上设有抽气泵(1 1)。 4.根据权利要求1所述的氧气微纳气泡增强好氧发酵生物反应器， 其特征在于， 所述发 酵罐(17)为机械搅拌式发酵罐， 其侧面下方进 料口与微纳气泡 发生器(5)连接， 顶部进 料口 与配料罐(16)连接， 底部出 料口与气液分离罐(21)连接； 发酵罐(17)内设有搅拌桨(13)， 其与位于发酵罐(17)顶部上方的电机(12)连接通过电 机(12)驱动搅拌桨(13)对发酵 罐(17)内物料进行搅拌； 发酵罐(17)内反应腔中央设有一个圆柱形、 中空的丝 网固定器， 用于固定棉纤维； 搅拌 桨(13)贯 穿于丝网固定器中部的中空 处； 所述发酵罐(17)上还设有换热器(14)， 通过换热器(14)调整发酵罐(17)内发酵液的温 度。 5.根据权利要求4所述的氧气微纳气泡增强好氧发酵生物反应器， 其特征在于， 所述换 热器(14)选用内置式多组盘管换热器， 固定在机械搅拌式发酵罐的反应腔内壁上， 所述换 热器(14)与发酵罐外部的水箱(19)通过水管连接， 水管上设有水泵(18)， 通过水泵(18)将 水箱(19)中预冷的无菌水送入发酵 罐内的盘管中， 与罐内发酵 液进行热交换。 6.根据权利要求4所述的氧气微纳气泡增强好氧发酵生物反应器， 其特征在于， 发酵罐 (17)顶部进料口与配料罐(16)连接的管道上， 设有第一气相 平衡管(15)； 发酵罐(17)底部 出料口与气液分离罐(21)连接的管道上， 设有第二气相平衡管(20)。 7.根据权利要求1所述的氧气微纳气泡增强好氧发酵生物反应器， 其特征在于， 所述气 液分离罐(21)底部进料口与发酵罐(17)出料口连接， 中部分离料口与发酵产物收集罐(22) 连接， 顶部出气口与分水器(24)连接 。 8.根据权利要求7所述的氧气微纳气泡增强好氧发酵生物反应器， 其特征在于， 所述分权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 217459384 U 2水器(24)具有出水口、 进气口、 出气口、 循环气出口和循环气进口， 其循环气进口与气液分 离罐(21)的顶部出气口连通， 循环气出口与分水器本体中的进气口连通， 出水口与发酵产 物收集罐(22)连通， 出气口连通至大气； 分水器(24)上设有阀门(23)， 用于控制气体的循环 和发酵液的流通。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 217459384 U 3