專利名稱：一種耦合式生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耦合式生物反應(yīng)器，屬于生物工程所用設(shè)備裝置。
背景技術(shù)：
生物反應(yīng)器，通常也稱之為發(fā)酵罐，是生物工程中常用的一種反應(yīng)裝置。在動、植物的離體細(xì)胞培養(yǎng)和微生物培養(yǎng)過程中，我們需進行兩種物種間相互關(guān)系的研究，或某些培養(yǎng)過程中會出現(xiàn)有毒有害代謝物(對于所培養(yǎng)的細(xì)胞來說)，或會出現(xiàn)產(chǎn)物抑制的情況，或根據(jù)需要進行連續(xù)或半連續(xù)培養(yǎng)，現(xiàn)有的所有生物反應(yīng)器不能滿足這種特殊工藝的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種耦合式生物反應(yīng)器，它能滿足生物工程技術(shù)領(lǐng)域中某些特殊工藝的要求。
本發(fā)明技術(shù)方案將攪拌式通氣生物反應(yīng)系統(tǒng)-氣升式生物反應(yīng)系統(tǒng)，或?qū)蓚€攪拌式通氣生物反應(yīng)系統(tǒng)通過膜分隔，組成一個耦合式生物反應(yīng)器。
本發(fā)明的有益效果為研究兩種生物(包括寄生、共生、病原生物與宿主)間的相互關(guān)系，它們之間的物質(zhì)傳遞、信號傳遞、代謝調(diào)控等規(guī)律性或特異性關(guān)系而提供了合適的生物反應(yīng)器；或通過雙相培養(yǎng)，一種生物為另一種生物提供合適的生長條件，如前體、中間體、信號物質(zhì)、激素等；或在一種生物的培養(yǎng)過程中，通過膜分隔的液-液分配萃取、介質(zhì)吸附、層析分離等達到提取產(chǎn)物、消除某些產(chǎn)物抑制、清除有毒有害代謝物，實現(xiàn)特殊產(chǎn)物生產(chǎn)的連續(xù)化或半連續(xù)化的效果。
本發(fā)明在現(xiàn)今世界上尚無類似設(shè)計，其在結(jié)構(gòu)和使用上有獨特的原理，其使用領(lǐng)域為動、植物細(xì)胞和微生物培養(yǎng)，也可用作培養(yǎng)過程中的物質(zhì)萃取。


圖1為攪拌式通氣-氣升式生物反應(yīng)系統(tǒng)的耦合生物反應(yīng)器正面剖視示意圖。
圖2為攪拌式通氣-氣升式生物反應(yīng)系統(tǒng)的耦合生物反應(yīng)器罐頂俯視示意圖。
圖3為攪拌式通氣-攪拌式通氣生物反應(yīng)系統(tǒng)的耦合生物反應(yīng)器正面剖視示意圖。
圖4為攪拌式通氣-攪拌式通氣生物反應(yīng)系統(tǒng)的耦合生物反應(yīng)器罐頂俯視示意圖。
1、罐底，2、下密封圈，3、吊緊螺栓，4、罐體，5、腰箍，6、大容積部分，7、攪拌槳，8、攪拌軸，9、消泡槳，10、上密封圈，11、罐頂，12、電機，13、攪拌傳動座，14、機械密封件，15、機座，16、蒸汽分布管，17、擋板，18、小容積部分，19、膜，20、取樣放料口，21、過濾式取樣口，22、罐頂開孔，23、攪拌孔，24、內(nèi)套桶。
具體實施例方式
其具體構(gòu)造為由罐體4、罐頂11、罐底1三部分組成，罐體通過上密封圈10、下密封圈2分別和罐頂、罐底以吊緊螺栓3或焊接連接。
罐體為圓柱體或雙圓柱并聯(lián)體，由膜19垂直分隔成兩部分，大容積部分6為攪拌式通氣生物反應(yīng)系統(tǒng)，小容積部分18為氣升式生物反應(yīng)系統(tǒng)或亦為攪拌式通氣生物反應(yīng)系統(tǒng)；攪拌式通氣生物反應(yīng)系統(tǒng)裝有攪拌軸8，攪拌軸上裝有連軸節(jié)、消泡槳9、攪拌槳7；罐體壁上裝有4-12片擋板17，罐體內(nèi)還裝有蒸汽分布管16和/或空氣或氧氣分布管。
氣升式生物反應(yīng)系統(tǒng)，適用于植物或動物細(xì)胞(或組織)的培養(yǎng)，也可根據(jù)需要加入溶劑進行萃取等操作；攪拌式通氣生物反應(yīng)系統(tǒng)主要適用于微生物培養(yǎng)。
本生物反應(yīng)器可在位或離位蒸汽滅菌。
罐頂上裝有1-2套攪拌裝置，供攪拌式通氣生物反應(yīng)系統(tǒng)配置，攪拌裝置從上往下順序裝有電機12、攪拌傳動座13、機械密封件14、機座15，攪拌傳動座連接攪拌軸，也可采用下攪拌形式，罐頂上開有3-24個孔22。
罐底上對應(yīng)于兩個系統(tǒng)各裝有1-2個取樣放料口20、過濾式取樣口21。
雙圓柱并聯(lián)體罐體則在其外壁增加2-6條腰箍5。
膜的安裝，膜的四周裝有夾條，垂直的兩邊通過夾條與罐體壁上垂直的兩個固定裝置連接，水平的兩邊通過密封條密封，罐體由膜垂直分隔成兩個部分。兩部分之間通過膜進行部分或全部物質(zhì)的雙向或單向交換。膜可以更換。
總?cè)莘e為1L-150m3，徑高比為1∶1.5-1∶6，小容積部分占總?cè)莘e的10-50％，大容積部分占總?cè)莘e的90-50％。
攪拌軸上所裝攪拌槳為2-6檔。
罐體材質(zhì)總?cè)莘e1L-30L，所用材質(zhì)為玻璃、無毒耐壓高分子材料或不銹鋼，總?cè)莘e30L-150m3，所用材質(zhì)為不銹鋼。
罐頂上開孔，視攪拌裝置的套數(shù)而定，設(shè)1-2個攪拌軸孔，其余視需要而定，在兩部分系統(tǒng)的對應(yīng)位置的罐頂上分別各設(shè)置進料口、補料口、消泡劑口、蒸汽分布管口、空氣或氧氣分布管口、壓力表口、排氣口、溫度計口、pH電極口、溶氧電極口、傳感器接口。
內(nèi)置探頭穿過傳感器接口連接外設(shè)傳感器，實現(xiàn)反應(yīng)過程的自動記錄和自動控制。
設(shè)計使用罐壓為0-0.1MPa，最高安全使用罐壓為0.15MPa。
膜的選擇使用，控制通透活力，采用半透膜、單向膜或組合膜，以及根據(jù)物質(zhì)選擇性通透或吸附要求選擇合適的介質(zhì)材料。
總?cè)莘e2.5m3-150m3時，罐頂增開1-2個人孔。
權(quán)利要求
1.一種生物反應(yīng)器，其特征是將攪拌式通氣生物反應(yīng)系統(tǒng)-氣升式生物反應(yīng)系統(tǒng)，或?qū)蓚€攪拌式通氣生物反應(yīng)系統(tǒng)通過膜分隔，組成一個耦合生物反應(yīng)器，其具體構(gòu)造為由罐體(4)、罐頂(11)、罐底(1)三部分組成，罐體通過上密封圈(10)、下密封圈(2)分別和罐頂、罐底以吊緊螺栓(3)或焊接連接；罐體為圓柱體或雙圓柱并聯(lián)體，由膜(19)垂直分隔成兩部分，大容積部分(6)為攪拌式通氣生物反應(yīng)系統(tǒng)，小容積部分(18)為氣升式生物反應(yīng)系統(tǒng)或亦為攪拌式通氣生物反應(yīng)系統(tǒng)；攪拌式通氣生物反應(yīng)系統(tǒng)裝有攪拌軸(8)，攪拌軸上裝有連軸節(jié)、消泡槳(9)、攪拌槳(7)；罐體壁上裝有4-12片擋板(17)，罐體內(nèi)還裝有蒸汽分布管(16)和/或空氣或氧氣分布管；罐頂上裝有1-2套攪拌裝置，供攪拌式通氣生物反應(yīng)系統(tǒng)配置，攪拌裝置從上往下順序裝有電機(12)、攪拌傳動座(13)、機械密封件(14)、機座(15)，攪拌傳動座連接攪拌軸，也可采用下攪拌形式，罐頂上開有3-24個孔(22)；罐底上對應(yīng)于兩個系統(tǒng)各裝有1-2個取樣放料口(20)、過濾式取樣口(21)；雙圓柱并聯(lián)體罐體則在其外壁增加2-6條腰箍(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征是膜的安裝，膜的四周裝有夾條，垂直的兩邊通過夾條與罐體壁上垂直的兩個固定裝置連接，水平的兩邊通過密封條密封，罐體由膜垂直分隔成兩個部分，膜可以更換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征是總?cè)莘e為1L-150m3，徑高比為1∶1.5-1∶6，小容積部分占總?cè)莘e的10-50％，大容積部分占總?cè)莘e的90-50％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征是攪拌軸上所裝攪拌槳為2-6檔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征是罐體材質(zhì)總?cè)莘e1L-30L，所用材質(zhì)為玻璃、無毒耐壓高分子材料或不銹鋼，總?cè)莘e30L-150m3，所用材質(zhì)為不銹鋼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征是罐頂上開孔，視攪拌裝置的套數(shù)而定，設(shè)1-2個攪拌軸孔，其余視需要而定，在兩部分系統(tǒng)的對應(yīng)位置的罐頂上分別各設(shè)置進料口、補料口、消泡劑口、蒸汽分布管口、空氣或氧氣分布管口、壓力表口、排氣口、溫度計口、pH電極口、溶氧電極口、傳感器接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征是通過傳感器接口連接傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征是設(shè)計使用罐壓為0-0.1MPa，最高安全使用罐壓為0.15MPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征是膜的選擇使用，控制通透活力，采用半透膜、單向膜或組合膜，以及根據(jù)物質(zhì)選擇性通透或吸附要求選擇合適的介質(zhì)材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征是總?cè)莘e2.5m3-150m3時，罐頂增開1-2個人孔。
全文摘要
一種耦合式生物反應(yīng)器，屬于生物工程所用設(shè)備裝置。本發(fā)明將攪拌式通氣生物反應(yīng)系統(tǒng)－氣升式生物反應(yīng)系統(tǒng)，或?qū)蓚€攪拌式通氣生物反應(yīng)系統(tǒng)通過膜分隔，組成一個耦合生物反應(yīng)器。它可以滿足生物工程中特殊工藝的要求，為動植物細(xì)胞、微生物培養(yǎng)，為培養(yǎng)發(fā)酵過程中的物質(zhì)萃取，為相關(guān)科學(xué)研究或工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)提供了一種理想的生物工程設(shè)備裝置。
文檔編號C12M1/02GK1560222SQ20041001422
公開日2005年1月5日 申請日期2004年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月4日
發(fā)明者陶文沂, 程龍 申請人:江南大學(xué)