一种发酵反应釜、相应的发酵系统及其应用

技术领域

本发明属于生物工程领域，具体涉及一种发酵反应釜、包括该发酵反应釜的发酵系统及其应用。

背景技术

鼠李糖脂凭借其优良的表/界面活性、良好的乳化、分散、增溶能力以及无毒、可生物降解等优势，在化妆品、食品、制药、石化、农业等领域得到了广泛的应用，成为了目前最具应用前景的生物表面活性剂之一。

目前，工业上鼠李糖脂的生产主要以植物油为碳源，经铜绿假单胞菌好氧发酵获得。由于发酵过程本身为气液液反应，为满足铜绿假单胞菌所需的高溶氧以及良好的油水两相的分散性能，需要维持较高的通气量及搅拌条件。提高搅拌转速虽然可增加液液分散性能，提高气体交换频率，但转速过大会产生较强的剪切应力，对微生物造成损害。增加通气量，可增加发酵液的扰动，有利于氧传递，但鼠李糖脂本身作为一种阴离子表面活性剂，在通气及搅拌的加持下，发酵体系中会产生大量的泡沫，若泡沫消除不及时会对发酵过程产生各种负面的影响；一方面，过度发泡会大大降低发酵罐的利用率，消泡不及时会造成泡沫逃逸，容易出现染菌的问题；另一方面过量的通气会导致菌体生长速率增加，并与微气泡形成凝胶，产生结构性粘度，影响菌体代谢，导致发酵失败。

目前工业上通过物理消泡、机械消泡以及化学消泡法减缓鼠李糖脂生产过程中的起泡问题，但是物料消泡和机械消泡效果并不是很明显；化学消泡如添加消泡剂等目前应用较多，但消泡剂选用不合理很容易引起染菌，且需要考虑消泡剂的脱除问题，对于后续分离流程要求也相对较高。有学者认为发酵原料植物油不仅可作为碳源也具有一定的消泡作用，但体系大量气泡时，植物油的消泡效果就不明显，且大量植物油的使用会造成发酵后期植物油残留，产生乳化现象，不利于后续鼠李糖脂的分离与提取。中国专利文献CN111118088B中采用分阶段调整pH及发酵罐压的方式，减缓气泡产生，虽然该方式在一定程度上可以减缓气泡问题，但发酵过程中，随着体系中鼠李糖脂浓度的增加，气泡粒径逐渐降低，变成细密的小气泡，气泡的稳定性持续增加，单纯依靠调整pH及调整罐压，无法有效的消泡。另外，罐压增加会导致体系内二氧化碳的分压同时增大，由于其在水中的溶解度远大于氧气，过量的二氧化碳会导致发酵液pH降低，对微生物产生毒害。还有一些学者采用向发酵液中加入血红蛋白增强氧传质或富养或纯氧发酵，虽然对通气及搅拌的依赖程度降低，但其不利于菌体生长和产物积累，且还存在放大效应；此外，低氧发酵、固态发酵等理念相继提出，但其产量很低，且放大困难，发酵效率极低。

虽然鼠李糖脂较其他传统表面活性剂具有较多优势，但其工业化放大过程中存在很多问题如溶氧需求、产量低、起泡严重且难控制等，如何设计一种高效的发酵系统在保证高溶氧的同时又能抑制起泡问题、提高产量是目前鼠李糖脂工业化放大急需解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种发酵反应釜、相应的发酵系统及其应用。本发明的发酵反应釜中，采用具有特定结构的气体分布器，可实现发酵液更替循环、增大气液接触面积、降低通气量，并且提高产量。

在第一方面，本发明提供了一种发酵反应釜。

所述发酵反应釜包括：反应釜本体以及容置在所述反应釜本体内的气体分布器，所述气体分布器包括环形管体，所述环形管体上设有若干个开口向上的喷嘴以及若干个开口向下的气体分布孔。

在一些实施方案中，所述气体分布孔的直径小于所述喷嘴的直径。

在一些实施方案中，所述反应釜本体的内部设有位于所述气体分布器上方的搅拌装置以及固定在所述反应釜本体的内侧壁上的换热器，所述搅拌装置用于使所述反应釜本体中的物料混合均匀，在一些优选的实施方案中，所述搅拌装置为搅拌桨；所述换热器用于与所述发酵反应釜中的物料进行换热，以维持所述发酵反应釜中的温度恒定；在一些优选的实施方案中，所述换热器选自内盘管、蛇管或竖直盘管。

在第二方面，本发明提供了一种发酵系统。

所述发酵系统包括上述任一项所述的发酵反应釜，以及进料系统，所述发酵反应釜与所述进料系统连接。

在一些实施方案中，所述进料系统包括气相进料系统，所述气相进料系统包括空气压缩机和空气过滤器，所述空气压缩机与所述空气过滤器通过管道连接，所述空气过滤器通过管道经所述发酵反应釜的气相进料口与所述气体分布器连接；

在一些优选的实施方案中，所述进料系统还包括液相进料系统，所述液相进料系统包括依次连接的液相喷射段、液相混合段、气液混合段和二次混合喷射段，其中：

所述液相喷射段包括第一文丘里管，所述液相混合段包括静态混合器，所述第一文丘里管与所述静态混合器的连接；

所述气液混合段包括气液液混合室，所述气液液混合室包括与所述静态混合器连接的第一缩径段以及前端与所述第一缩径段连接的第一直管段，所述第一直管段的末端与所述二次混合喷射段连接，在一些更优选的实施方案中，所述第一缩径段的最小缩径处与所述静态混合器的末端的距离为300-400mm；在一些进一步优选的实施方案中，所述气液液混合室上设有气相入口；

所述二次混合喷射段包括连通的第二缩径段和第二直管段，所述第二缩径段的前端与所述气液液混合室连接，所述第二直管段的末端上设有若干个喷射孔，并通过管道与所述发酵反应釜的发酵原料进料口连接。

在一些实施方案中，所述液相喷射段还包括第一原料入口和第二原料入口，所述第一原料入口与所述第一文丘里管的顶部连接，所述第二原料入口与所述第一文丘里管的缩径处连接，所述第一原料入口的入料方向与所述第一文丘里管的轴向平行，所述第二原料入口的入料方向与所述第一文丘里管的轴向呈一定的角度，在一些优选的实施方案中，所述角度范围为0°-90°，在一些更优选的实施方案中，所述角度为90°；所述气液液混合室的侧壁上设有若干个气体喷孔，在一些优选的实施方案中，所述气体喷孔成列设置在所述气液液混合室的侧壁上，在一些更优选的实施方案中，所述气体喷孔的总面积为所述气相入口截面积的0.5%-2%；所述气相入口一端与所述气液液混合室的所述第一缩径段连接，并且所述气相入口上还设有气相分流孔；所述气相入口的另一端与所述空气过滤器通过管道连接。

在一些实施方案中，所述发酵系统还包括液相循环在线分离系统，所述液相循环在线分离系统包括第一循环泵、第二文丘里管、第一分离装置和第二分离装置，所述发酵反应釜、所述第一循环泵、所述第二文丘里管、所述第一分离装置和所述第二分离装置之间通过管道依次连接，所述第一分离装置用于将来自所述发酵反应釜中的发酵液中的发酵菌体分离出来；在一些优选的实施方案中，所述第一分离装置选自蝶式离心机、卧螺离心机、陶瓷膜或有机膜，在一些更优选的实施方案中，所述第一分离装置为陶瓷膜；所述第二分离装置用于将经过所述第一分离装置中的发酵液进行分离得到发酵产物和滤液，在一些优选的实施方案中，所述第二分离装置选自吸附柱、色谱柱、层析柱或萃取设备，在一些更优选的实施方案中，所述第二分离装置为吸附柱。

在一些实施方案中，所述液相循环在线分离系统还包括第二循环泵，所述第二文丘里管的中部通过管道与所述发酵反应釜的泡沫出口连接，所述第二文丘里管用于破碎来自发酵反应釜中的泡沫；所述第二循环泵的一端与所述第一分离装置通过管道连接，所述第二循环泵的另一端与所述发酵反应釜的循环液回流口连接，所述第二循环泵用于将经所述第一分离装置分离的发酵菌体回流至所述发酵反应釜中；所述第二分离装置与所述发酵反应釜连接，用于将所述第二分离装置分离的所述滤液回流至所述发酵反应釜中；所述第一循环泵和所述第二循环泵均选自离心泵、屏蔽泵或隔膜泵。

在第三方面，本发明提供了上述任一项所述的发酵系统在制备好氧发酵产物中的应用。

在一些优选的实施方案中，所述好氧发酵产物为鼠李糖脂。

在一些实施方案中，所述应用包括：

将菌种种子液接种至发酵反应釜中进行连续好氧发酵培养，在第一循环泵的作用下，经所述连续好氧发酵培养得到的发酵液依次经过第二文丘里管、第一分离装置和第二分离装置，其中所述第二文丘里管破碎所述发酵液中的泡沫；所述第一分离装置分离所述发酵液中的发酵菌体，所述发酵菌体在第二循环泵的作用下回流至所述发酵反应釜；所述第二分离装置分离所述发酵液中的好氧发酵产物，并且所得滤液回流至所述发酵反应釜；

任选地，还包括对所述好氧发酵产物进行纯化的步骤。

本发明中，所述好氧发酵产物是本领域常规的可以通过对菌种进行好氧发酵得到的发酵产物，例如所述好氧发酵产物可以为鼠李糖脂。

在一些实施方案中，当使用所述发酵系统生产鼠李糖脂时，所述菌种为可以通过发酵生产鼠李糖脂的菌种，包括但不限于铜绿假单胞菌。

在一些实施方案中，当使用上述发酵系统生产鼠李糖脂时，所述发酵反应釜中添加有发酵培养基和发酵原料；优选地，所述发酵原料在所述连续好氧发酵培养过程中通过液相进料系统连续添加；更优选地，所述发酵原料优选为液相原料，所述液相原料优选为碳源和氮源；进一步更优选地，所述碳源优选为植物油，所述氮源优选为酵母粉；和/或，

所述连续好氧发酵培养的参数包括：发酵温度20-45℃，初始通气量0.1-2vvm，搅拌转速50-300rpm，发酵时间18-24h；接着，需要调整进入发酵反应釜中空气的进料量和发酵原料的进料量；其中，空气进入所述发酵反应釜和气液液混合室，发酵原料依次经过第一文丘里管喷射和静态混合器中混合后，进入气液液混合室，并与气液液混合室中的空气混合，经二次混合喷射段喷射进入发酵反应釜中部搅拌装置；和/或，

发酵8-10天后，停止补料，然后停止所述连续好氧发酵，得到鼠李糖脂。

在一些实施方案中，所述发酵原料的总进料量为0.48kg/h，其中，所述碳源和所述氮源的进料比为1:0.5-1:2，在一些更优选的实施方案中，两者进料比为1:1；所述空气的进料量为4-7Nm

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）本发明采用改进式气体分布器，通过改进式气体分布器上的喷嘴和气体分布孔的配合作用，可实现发酵液在扩散加速区内不断更替循环，增大气液接触面积，细化液滴粒径，增强气液传质效果，降低了通气量、搅拌功的输入以及因此产生的起泡问题；

2）在一些优选的实施方案中，本发明采用液相进料系统，利用静态混合与文丘里效应相结合的方式，使非互溶性原料充分混合形成小液滴，并通过气体均匀雾化，进一步增加气液两相的接触，强化发酵过程中的传质；

3）在一些优选的实施方案中，采用小流量发酵液循环系统，一方面实现产物的在线分离，降低发酵体系的起泡速率以及泡沫的稳定性，缓解体系的起泡问题；另一方面，文丘里抽吸实现顶层泡沫的自动消除，加速泡沫的破泡速率，实现泡沫在线分离，避免因起泡及消泡不及时导致发酵反应釜利用率低；

4）在一些优选的实施方案中，采用泡沫在线分离与发酵相耦合的技术，降低发泡及产物抑制问题，提高产量的同时，实现生产一体化，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明的发酵系统的结构示意图；

图2为本发明的发酵系统中的气体分布器的结构示意图；

图3为本发明的发酵系统中的液相进料系统的结构示意图；

图4为本发明的发酵系统中的普通环管分布器的结构示意图；

其中，附图标记含义如下：1、反应釜本体；2、空气压缩机；3、空气过滤器；4、液相进料系统；41、液相喷射段；411、第一文丘里管；412、第一原料入口；413、第二原料入口；42、液相混合段；421、静态混合器；43、气液混合段；431、气液液混合室；4311、第一缩径段；4312、第一直管段；4313、气体喷孔；432、气相入口；4321、气相分流孔；44、二次混合喷射段；441、第二缩径段；442、第二直管段；4421、喷射孔；5、换热器；6、气体分布器；61、喷嘴；62、气体分布孔；7、搅拌装置；8、第一循环泵；9、第二文丘里管；10、第一分离装置；11、第二循环泵；12、第二分离装置；13、消泡电极；14、循环水上水管；15、循环水回水管。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“底”、“顶”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件以及手册中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件，所用的通用设备、材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

如图1-3所示，本发明提供了一种发酵反应釜，发酵反应釜包括反应釜本体1以及容置在反应釜本体1内的气体分布器6，气体分布器6包括环形管体，环形管体上设有若干个开口向上的喷嘴61以及若干个开口向下的气体分布孔62。

具体而言，通过开口向上的喷嘴61和开口向下的气体分布孔62的配合作用，促使发酵液在扩散加速区内不断更替循环，使发酵液和空气充分接触，增强气液传质效果。另外，本发明中，环形管体上设有4个开口向上的喷嘴61，但不限于此，根据实际使用需要，环形管体上的喷嘴61和气体分布孔62的数量可以调整。

进一步地，气体分布孔62的直径小于喷嘴61的直径。

具体而言，将气体分布孔62的开口向下设置，并且直径小于喷嘴61的直径，可以避免发酵液中的物料掉落至气体分布孔62中，产生堵孔问题。

进一步地，所述反应釜本体1的内部设有位于气体分布器6上方的搅拌装置7以及固定在反应釜本体1的内侧壁上的换热器5，其中，搅拌装置7用于使反应釜本体1中的物料混合均匀，优选地，搅拌装置7为搅拌桨，换热器5用于与反应釜本体1中的物料进行换热，以维持反应釜本体1中的温度恒定；优选地，换热器5选自内盘管、蛇管或竖直盘管。

具体而言，搅拌装置7使得发酵液混合均匀，利于发酵，提高产率；换热器5能及时移走发酵热，维持发酵温度的恒定。

此外，本发明中的发酵反应釜中的反应釜本体1的上封头设有搅拌装置口、消泡电极口、排气口，下封头设有发酵液出口，罐体直筒段自上而下分别设有循环水回水管口、循环水上水管口、泡沫出口、循环液回流口、发酵原料进料口、气相进料口，其中，搅拌装置口用于固定安装搅拌装置，消泡电极口用于固定安装消泡电极，排气口用于及时排出反应釜本体1中的气体，发酵液出口用于排出小流量的发酵液，循环水回水管口以及循环水上水管口用于将水引入换热器5中，并与发酵液换热，维持反应釜本体1中的温度恒定。并且反应釜本体1上还设有温度、液位、pH、溶氧等仪表监测管口。上述设置均为本领域的常规设置，另外，根据实际使用需要，为了满足发酵需求，还可以进行其它必要的设置。

进一步地，本发明提供了一种发酵系统。发酵系统包括上述任一项发酵反应釜，以及进料系统，发酵反应釜与进料系统连接。

进一步地，进料系统包括气相进料系统，气相进料系统包括空气压缩机2和空气过滤器3，空气压缩机2与空气过滤器3通过管道连接，空气过滤器3通过管道经所述发酵反应釜中的反应釜本体1的气相进料口与所述气体分布器6连接。

具体而言，空气经空气压缩机2压缩后，进入空气过滤器3中过滤，然后经管道进入气体分布器6中，从改进式气体分布器6上的气体分布孔62和喷嘴61喷出，提供发酵菌体的氧气需求。

进一步地，进料系统还包括液相进料系统4，液相进料系统4包括依次连接的液相喷射段41、液相混合段42、气液混合段43和二次混合喷射段44，其中：液相喷射段41包括第一文丘里管411，液相混合段42包括静态混合器421，第一文丘里管411与静态混合器421连接；

气液混合段43包括气液液混合室431，气液液混合室431包括与静态混合器421连接的第一缩径段4311以及前端与第一缩径段4311连接的第一直管段4312，第一直管段4312的末端与二次混合喷射段44连接；更优选地，第一缩径段4311的最小缩径处与静态混合器421的末端的距离为300-400mm，例如可以为300mm、310mm、320mm、330mm、340mm、350mm、360mm、370mm、380mm、390mm、400mm或该范围内的其他数值；进一步优选地，气液液混合室431上设有气相入口432；

二次混合喷射段44包括连通的第二缩径段441和第二直管段442，第二缩径段441的前端与气液液混合室431连接，第二直管段442的末端上设有若干个喷射孔4421，并通过管道与所述发酵反应釜中的反应釜本体1的发酵原料进料口连接。

具体而言，发酵原料在第一文丘里管411里进行初步混合，经静态混合器421后，发酵原料进一步充分分散混合后，进入气液液混合室431中，并与从气相入口432进入的空气混合后，从气液液混合室431进入二次混合喷射段44的第二缩径段441，此时气液混合液的流速改变，增强剪切，实现再次混合，经第二直管段442上的喷射孔4421喷出进入发酵反应釜中的反应釜本体1，气液混合液经过喷射孔4421时，由于压力变化，进一步使物料粒径降低，物化均匀，得到粒径较小且均匀的微粒。

进一步地，液相喷射段41还包括第一原料入口412和第二原料入口413，第一原料入口412与第一文丘里管411的顶部连接，第二原料入口413与第一文丘里管411的缩径处连接，第一原料入口412的入料方向与第一文丘里管411的轴向平行，第二原料入口413的入料方向与第一文丘里管411的轴向呈一定的角度，优选地，角度范围为0°-90°，例如可以为10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°、90°或该范围内的其他数值。更优选地，角度为90°；气液液混合室431的侧壁上设有若干个气体喷孔4313，优选地，气体喷孔4313成列设置在气液液混合室431的侧壁上，更优选地，气体喷孔4313的总面积为所述气相入口432截面积的0.5%-2%；气相入口432一端与气液液混合室431的第一缩径段4311连接，并且气相入口432上还设有气相分流孔4321；气相入口432的另一端与空气过滤器3通过管道连接。

具体而言，进入气相入口432的空气一部分直接进入气液液混合室431的第一缩径段4311，并与进入气液液混合室431中的液相物料进行混合；另一部分通过气相分流孔4321进入到气液混合段43中的中空腔室内，经气液液混合室431的侧壁上的气体喷孔4313进入气液液混合室431内进一步加强气体与液相物料之间的混合。另外，本发明中的气体喷孔4313可以为圆形、方形，本领域技术人员可以根据实际使用需要，进行相应的设置。

进一步地，发酵系统还包括液相循环在线分离系统，液相循环在线分离系统包括第一循环泵8、第二文丘里管9、第一分离装置10和第二分离装置12，发酵反应釜中的反应釜本体1、第一循环泵8、第二文丘里管9、第一分离装置10和第二分离装置12之间通过管道依次连接，第一分离装置10用于将来自发酵反应釜中的反应釜本体1中的发酵液中的发酵菌体分离出来，优选地，第一分离装置10选自蝶式离心机、卧螺离心机、陶瓷膜或有机膜，更优选地，第一分离装置10为陶瓷膜；第二分离装置12用于将经过第一分离装置10的发酵液进行分离得到发酵产物和滤液，优选地，第二分离装置12选自吸附柱、色谱柱、层析柱或萃取设备，更优选地，第二分离装置12为吸附柱。

具体而言，在第一循环泵8的作用下，小流量的发酵液经发酵反应釜中的反应釜本体1的下封头上的发酵液出口依次经过第一分离装置10、第二文丘里管9和第二分离装置12后，发酵液中的发酵产物实现一定程度的分离，减少了其对泡沫的维稳贡献，利于减少起泡的产生。

进一步地，液相循环在线分离系统还包括第二循环泵11、第二文丘里管9的中部通过管道与发酵反应釜中的反应釜本体1的泡沫出口连接，第二文丘里管9用于破碎来自发酵反应釜中的反应釜本体1中的泡沫；第二循环泵11的一端与第一分离装置10通过管道连接，第二循环泵11的另一端与发酵反应釜中的反应釜本体1的循环液回流口连接，第二循环泵11用于将经第一分离装置10分离的发酵菌体回流至发酵反应釜中的反应釜本体1中重新利用；第二分离装置12与发酵反应釜中的反应釜本体1连接，用于将第二分离装置12分离的滤液回流至发酵反应釜中的反应釜本体1中重新利用；第一循环泵8和第二循环泵11均选自离心泵、屏蔽泵或隔膜泵。

具体而言，通过第二文丘里管9的作用，发酵反应釜中的反应釜本体1顶部内泡沫层被抽吸至喷射器内部并破泡，起到了消泡作用，降低发酵反应釜中的反应釜本体1内泡沫层高度，使发酵反应釜中的反应釜本体1的利用率进一步提升。

进一步地，本发明还提供了上述发酵系统在制备好氧发酵产物中的应用，优选地，好氧发酵产物为鼠李糖脂。

进一步地，应用包括：

将菌种种子液接种至添加有发酵培养基和发酵原料的发酵反应釜中的反应釜本体1中进行连续好氧发酵培养，优选地，发酵原料在连续好氧发酵培养过程中通过液相进料系统4连续添加；在第一循环泵8的作用下，经连续好氧发酵培养得到的发酵液依次经过第二文丘里管9、第一分离装置10和第二分离装置12，其中第二文丘里管9破碎发酵液中的泡沫；第一分离装置10分离发酵液中的发酵菌体，发酵菌体在第二循环泵11的作用下回流至发酵反应釜中的反应釜本体1；第二分离装置12分离发酵液中的好氧发酵产物，并且所得滤液回流至发酵反应釜中的反应釜本体1；

任选地，还包括对所述好氧发酵产物进行纯化的步骤。

具体的，当使用上述发酵系统生产鼠李糖脂时，发酵原料优选为液相原料，液相原料优选为碳源和氮源；碳源优选为植物油，氮源优选为酵母粉；并且连续好氧发酵培养的参数包括：发酵温度20-45℃，初始通气量0.1-2vvm，搅拌转速50-300rpm，发酵时间18-24h；接着，调整进入发酵反应釜的反应釜本体1中空气的进料量和发酵原料的进料量；其中，空气经空气压缩机2和空气过滤器3后，一部分进入发酵反应釜的反应釜本体1和气液液混合室431，发酵原料依次经过第一文丘里管411喷射和静态混合器421中混合后，进入气液液混合室431，并与气液液混合室431中的空气混合，经二次混合喷射段44喷射进入发酵反应釜的反应釜本体1中部搅拌装置7处；发酵8-10天后，停止补料，然后停止所述连续好氧发酵，得到鼠李糖脂。

进一步地，发酵原料的总进料量为0.48kg/h，其中，碳源和氮源的进料比为1:0.5-1:2，更优选地，两者进料比为1:1；若碳源添加过多，则pH降低，不利于菌体代谢，同时残油含量增加，发酵液已出现乳化；若氮源含量高，则整体pH偏高，导致体系黏度增加，不利于发酵以及后处理过程的进行。

空气的进料量为4-7Nm

具体的，在进行连续好氧发酵培养的过程中，根据实际需要，适时打开换热器5，及时将发酵过程中产生的热量移除，保持发酵温度的恒定。

下面以制备鼠李糖脂为具体示例对本发明的发酵系统作进一步说明。

实施例1

1）使用接种环将铜绿假单胞菌KT1115（其购于中国典型培养物保藏中心，编号为CCTCC M2016686）接种至种子培养基（蛋白胨10g/L、酵母粉5g/L、NaCl 10g/L，余量为水）中，在发酵温度35℃，转速为180rpm的条件下，培养20h，得到种子液；

2）将步骤1）中得到的种子液按照10%的接种量接种于310L含有发酵培养基（植物油80.0g/L、KH

3）调整植物油和酵母粉的总进料量为0.48kg/h，两者的进料比为1:1，同时调整空气进料量为4Nm

4）发酵过程中不添加消泡剂，在此条件下连续发酵9天，停止补料，待残油基本消耗完毕，停止发酵。

经观察，发酵终点液位高度为70%，经检测，鼠李糖脂产量达到92g/L。

实施例2

发酵过程基本与实施例1一致，不同之处在于，液相进料未采用液相进料系统4，而是直接从发酵反应釜中的反应釜本体1上的发酵原料进料口进料，发酵温度为35℃，通气及搅拌根据溶氧及残油进行调整，其他发酵过程与实施例1一致。

植物油和酵母粉流加阶段为维持相同溶氧及过程中残油水平，通气量需要6Nm

实施例3

发酵过程基本与实施例1一致，不同之处在于，气相进料未采用气体分布器6，而是直接采用普通环管分布器（见图4，其中气体分布孔开孔方向向上），发酵温度为35℃，通气及搅拌根据溶氧及残油进行调整，消泡剂根据泡沫层高度选择性加入，其他发酵过程与实施例1一致。

植物油和酵母粉流加阶段为维持相同溶氧及过程中残油水平，通气量需要8Nm

实施例4

发酵过程基本与实施例1一致，不同之处在于，未采用液相循环在线分离系统，发酵温度为35℃，通气及搅拌根据溶氧及残油进行调整，消泡剂根据泡沫层高度选择性加入，其他发酵过程与实施例1一致。

植物油和酵母粉流加阶段为维持相同溶氧及过程中残油水平，通气量需要4Nm

对比例

采用传统发酵反应进行鼠李糖脂的生产，植物油和酵母粉进料分别通过插入管进入发酵反应釜中的反应釜本体1中，空气分布器为普通环管式分布器（见图4，其中气体分布孔开孔方向向上），发酵9天后，停止补料，待残油消耗后，结束发酵过程。发酵温度为35℃，通气及搅拌根据溶氧及残油进行调整，消泡剂根据泡沫层高度选择性加入，其他发酵过程与实施例1一致。

植物油和酵母粉流加阶段为维持相同溶氧及过程汇总残油水平，通气量需要10Nm

从上述实施例和对比例中可以看出，实施例2中，液相进料未采用液相进料系统4，而是直接通过原料进料口进料，结果发现，为维持相同溶氧及过程中残油水平，需要加大通气量和提高搅拌转速，并且鼠李糖脂产量略微降低；实施例3中，气相进料未采用气体分布器6，而是采用普通环管分布器，结果发现，为维持相同溶氧及过程中残油水平，不仅需要加大通气量和提高搅拌转速，而且还需要添加消泡剂，并且鼠李糖脂产量进一步降低；实施例4中，未采用液相循环在线分离系统，结果发现，为维持相同溶氧及过程中残油水平，需要添加消泡剂；对比实施例1和实施例2-4可知，采用本发明的发酵系统进行鼠李糖脂生产时，可降低对通风及搅拌的需求，解决了起泡问题，并且提高了鼠李糖脂的产量。与对比例的传统发酵系统相比，本发明提供的发酵系统的起泡问题得到了明显改善，消泡剂用量明显降低，同时还降低了对通风及搅拌的需求，且产品产量在一定程度上得到了提高，发酵反应釜的利用率明显增加。

以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。