凝膠多糖具有獨(dú)特的成膠和免疫增強(qiáng)特性,在食品、醫(yī)藥、水養(yǎng)殖等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。凝膠多糖發(fā)酵液是一種高粘性流體,隨著凝膠多糖含量的增加其發(fā)酵液粘度急劇增加,發(fā)酵過(guò)程中混合與傳質(zhì)效率極大地限制了多糖的合成速率。為了改善發(fā)酵體系的混合與傳質(zhì)效率,本文對(duì)凝膠多糖發(fā)酵過(guò)程中攪拌槳的組合模式進(jìn)行了優(yōu)化與應(yīng)用。首先利用不同粘度凝膠多糖溶液進(jìn)行冷模實(shí)驗(yàn),研究了 3RT(三層槳均為六平葉徑流槳)、RT+2WHD(底層槳為六平葉徑流槳,上兩層槳為四梅花下壓槳)、EG(底層槳為門(mén)式槳,上層槳為橢圓槳)、RT+E(底層槳為六平葉徑流槳,上層槳為橢圓槳)、RT+DHR(底層槳為六平葉徑流槳,上層槳為雙螺帶槳)五種槳型組合在反應(yīng)器中的傳質(zhì)和混合特性。結(jié)果表明:低粘度的凝膠多糖溶液中,在消耗相同功率條件下,小槳葉組合(3RT、RT+2WHD)和RT+E組合產(chǎn)生的整體氣含率大于大槳葉組合(EG、RT+DHR)產(chǎn)生的氣含率,但隨著凝膠多糖溶液粘度的增加,各槳型組合間氣含率的差異逐漸減小。功率消耗相同時(shí),小槳葉組合的體積氧傳質(zhì)系數(shù)較大傳質(zhì)效果較好,但是混合能力較差,而大槳葉組合的混合效果較好,但是傳質(zhì)能力較差,RT+E組合可實(shí)現(xiàn)較好的混合性能與傳質(zhì)能力。其次,利用不同槳型組合進(jìn)行凝膠多糖發(fā)酵實(shí)驗(yàn)。發(fā)酵實(shí)驗(yàn)結(jié)果與冷模模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符,即在相同功率消耗條件下,RT+E攪拌槳組合模式的混合傳質(zhì)效果最好,凝膠多糖產(chǎn)量最高為37.02 g/L;3RT因混合效果差多糖合成速率慢,RT+2WHD和EG因傳質(zhì)條件差限制多糖合成;RT+DHR組合傳質(zhì)效果最差,凝膠多糖產(chǎn)量最低僅為23.97 g/L。在此基礎(chǔ)上研究了發(fā)酵過(guò)程中轉(zhuǎn)速對(duì)傳質(zhì)與混合的影響,發(fā)現(xiàn)3RT的轉(zhuǎn)速為500r/min時(shí),傳質(zhì)條件已經(jīng)能滿足需求,增加轉(zhuǎn)速對(duì)最終多糖產(chǎn)量影響較小;RT+E的轉(zhuǎn)速?gòu)?00 r/min升高到500 r/min時(shí),混合和傳質(zhì)條件顯著改善,多糖產(chǎn)量提高了 13%;而RT+2WHD的轉(zhuǎn)速由550r/min上升到650 r/min時(shí),傳質(zhì)系數(shù)增大但仍處于氧限制條件,最終凝膠多糖產(chǎn)量提高 9.6%。最后,通過(guò)優(yōu)化RT+E槳型組合設(shè)計(jì)增強(qiáng)了發(fā)酵液中的混合與傳質(zhì)效率,在此基礎(chǔ)上對(duì)以葡萄糖為碳源的凝膠多糖發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化,通過(guò)葡萄糖連續(xù)流加的策略控制發(fā)酵液中葡萄糖含量不超過(guò)20 g/L,有效降低高濃度葡萄糖對(duì)凝膠多糖合成的抑制,與批培養(yǎng)工藝相比,最終優(yōu)化后凝膠多糖產(chǎn)量增加了 44.4%。不同槳型組合的對(duì)凝膠多糖發(fā)酵的混合與傳質(zhì)特性研究與工藝優(yōu)化性能評(píng)價(jià),為進(jìn)一步的工業(yè)放大設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
【學(xué)位單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TQ920.1
【部分圖文】：

大量用于菌體繁殖，生物量不斷積累；第二階段，菌體代謝途徑發(fā)生改變，更多??葡萄糖流向凝膠多糖合成［１３］。凝膠多糖在胞內(nèi)合成，之后又被分泌到細(xì)胞外［１４］。??以葡萄糖為底物合成凝膠多糖的詳細(xì)過(guò)程如圖１．２所示，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程大致如下：??在己糖激酶的作用下一分子葡萄糖轉(zhuǎn)化為一分子的６－磷酸葡萄糖，６－磷酸葡萄糖??又在葡萄糖磷酸變位酶的催化下生產(chǎn)一分子１－磷酸葡萄糖，隨后，１－磷酸葡萄糖??在ＵＴＰ－葡萄糖焦磷酸化酶的作用下合成生成凝膠多糖的關(guān)鍵前體物質(zhì)ＵＤＰ－葡??萄糖，ＵＤＰ－葡萄糖又在多種酶的作用下聚合形成凝膠多糖［１５１。??

Ｇａｔｅ?ＤＨＲ?ＷＨＤ??ＲＴ：六平葉圓盤(pán)渦輪徑流槳?Ｅｌｌｉｐｓｅ：橢圓槳?Ｇａｔｅ：門(mén)式獎(jiǎng)??ＤＨＲ：雙螺帶槳?ＷＨＤ：四梅花下壓槳??圖２．１實(shí)驗(yàn)所用攪拌槳型式??Ｆｉｇ．４．２?Ｉｍｐｅｌｌｅｒｓ?ｇｅｏｍｅｔｒｉｅｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ??

通氣比和單位體積消耗功率對(duì)氣含率的影響不同。為了進(jìn)一步研宄不同槳型??組合條件下氣含率的差異，分別研宄了通氣比為０．５?ｗｍ和１．０?ｗｍ時(shí)整體氣含??率隨單位體積功率變化情況，結(jié)果如圖３．３。從圖３．３中可以看出在低通氣比和??低單位體積功率消耗條件下，攪拌槳槳型對(duì)氣含率的影響較小，但隨著通氣比和??功率消耗的增加，攪拌槳槳型對(duì)氣含率的影響逐漸增大。從圖３．３中可以看出不??論在高通氣比條件下還是低通氣比條件下，ＥＧ組合的整體氣含率都是最大的，??這是因?yàn)檎w氣含率主要與槳葉剪切速率和反應(yīng)器內(nèi)的氣體循環(huán)有關(guān)，在較高單??位體積功率消耗條件下，ＥＧ槳可以充分將氣體分散，并且具有較好的液體循環(huán)??效果，測(cè)試液中氣泡的停留時(shí)間較長(zhǎng)，所以整體氣含率較高。??０．１２－，??０．１２－．???３ＲＴ???．?ＥＧ??０．１０－?０．１０－??＾００８＂?ａ－＾０．０８－??：：：?Ｚ＾??０．０２－??■??０?１?２?３?４?５?６?０．０?０．５?１．０?１．５?２．０?２．５?３．０?３．５??Ｐｇ／Ｖ?（ｋＷ／ｍ３）?Ｐｇ／Ｖ?（ｋＷ／ｍ３）??０．１２－
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2874283