一种磁力生化混匀反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种磁力生化混匀反应器，包括箱体、磁力辅助组件、旋转组件和样品固定组件，箱体内设立生化反应体系，箱体上设有可开启的箱盖；磁力辅助组件包括电磁牵引元件和位于生化反应体系中的磁性载体，电磁牵引元件为生化反应体系提供径向磁场和/或轴向磁场并为磁性载体提供磁力牵引；旋转组件包括旋转驱动装置和转轴，样品固定组件安装在转轴上且能够随所述转轴转动。本发明专利技术的磁力生化混匀反应器，通过设置旋转组件和磁力辅助组件带动样品转动，使生化反应体系内部物质发生混合和搅动，减少传质阻力，防止样品发生分层，使生化反应进行得更加均匀和高效，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生化反应设备领域，具体涉及一种磁力生化混匀反应器。
技术介绍
生物反应器是用于生物催化剂进行物质转化或生产的设备，常见的生物反应器包括固定床反应器、连续搅拌式反应器、流化床反应器等。近年来通过磁性载体固定化生物催化剂，在磁场下进行床层操作的磁辅助生物反应器(magnetically assisted bioreactor，MAB)在传统生物反应器的基础上进一步提高了反应器的性能，解决了许多传统反应器在生产应用中遇到的问题：基于交变磁场的磁辅搅拌技术避免传统机械搅拌对催化颗粒的物理磨损。对磁辅助生物反应器而言，制备磁性载体是实现磁场对粒子运动控制的首要问题。磁性载体通常由磁核和载体材料两部分组成，磁核为磁性载体提供磁响应性。传统磁性材料包括铁、钴、镍、其氧化物及合金，铁氧体及稀土永磁材料的开发进一步促进了其发展，如高磁能积的稀土钕铁硼(Nd-FeB)已成为目前磁性最强的永磁材料。常见的生物磁性载体使用磁性微粒或磁性纳米粒子作为其磁核，其中Fe3O4的应用最为广泛。常见的磁性微粒的制备方法包括分散法、单体聚合法、沉淀法、化学转化法等；而磁性纳米粒子的制备方法包括化学沉淀法、直接沉淀法、超声沉淀法、水热法、球磨法、微乳液法等，这些方法各具优缺点，应按照实际需求选择适用的方法。载体材料指包覆于磁性颗粒表面的聚合物材料，决定了磁性载体的表面特性。磁性生物载体的材料需具有较高的机械强度、热稳定性并能抵抗溶剂和微生物的侵蚀。聚合材料含有丰富的功能基团，更适用于不同固定化环境的磁性生物载体。载体材料的选择还需要考虑到磁性载体的实际应用，以使其满足所需的一系列特性，包括形状、体积尺寸、硬度、密度、热性能、力学性能、孔隙性能、磁特性、亲水性、化学惰性、表面电荷、表面基团密度、聚合特性、成本、制备的难易程度等。在生产车间或实验室里，为了精确控制生化反应，通常需要将生化反应物置入恒温恒压的反应系统中，如中国专利文献CN104338501A公开了一种可调光的光化学反应箱，包括：箱体、样品架和控制系统，所述箱体包括底板、盖板、左侧板、右侧板、前侧板和后侧板；所述左侧板和右侧板的内表面设有光源；所述前侧板和后侧板设有风扇；所述样品架固定在所述底板上，且与所述左侧板相平行；所述样品架上设有温度传感器；所述控制系统包括温控模块、光控模块和定时模块，所述温控模块的输入端和输出端分别与所述温度传感器及风扇连接；所述光控模块和定时模块分别与光源连接。该光化学反应箱中的光控模块可调节光源的强度，温度传感器和温控模块可对箱内温度进行调节，定时模块用于在达到设置时，打开或关闭光源。然而由于放置样品的样品架固定在底板上，当样品为液体时，受重力作用样品内部会出现分层的现象，如果液体反应物中还有固体，则分层现象会更为严重，这导致样品内部物质分布不均衡，进而使生化反应不均匀，影响实验效果。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术的生化反应器中生化反应发生不均匀的问题，本专利技术提供一种能够使样品充分受到磁力搅拌且使生化反应器中生化反应均匀进而提高混匀反应效果的生化反应器。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的磁力生化混匀反应器，包括：箱体，箱体内设立生化反应体系，箱体上设有可开启的箱盖；磁力辅助组件，包括电磁牵引元件和位于生化反应体系中的磁性载体，所述电磁牵引元件为生化反应体系提供径向磁场和/或轴向磁场并为磁性载体提供磁力牵引；旋转组件，包括旋转驱动装置和转轴，所述转轴设置在所述箱体内部并在所述旋转驱动装置的驱动作用下而转动；样品固定组件，安装在所述转轴上且能够随所述转轴转动，用于固定样品。作为优选，所述样品固定组件包括安装件和安装板，所述安装件设置在所述转轴上并与所述转轴的轴线垂直；所述安装板固定在所述安装件上并具有至少一个用于固定样品的安装板通孔。作为优选，所述安装板的板面与所述转轴的轴线呈15°-75°夹角。作为优选，所述安装板通过角度调节机构固定在所述安装件上，该角度调节机构用于调节所述安装板的板面和转轴的轴线形成的夹角。作为优选，所述磁力生化混匀反应器还包括控温组件，所述控温组件包括设置在所述箱体壁上用于使箱体内外空气流通的通风装置、用于提高所述箱体内温度的制热装置、用于降低所述箱体内温度的制冷装置中的一种或几种。作为优选，所述通风装置为轴流风扇，所述制冷装置穿过箱体壁设置，包括安装在所述轴流风扇上的第一半导体片，位于箱体外侧的第二半导体片，所述第一半导体片与所述第二半导体片之间设有用于制冷的半导体制冷件；所述半导体制冷件还具有制热功能，当所述半导体制冷件设置为制热模式时即执行制热功能，所述制冷装置转变为制热装置，当所述半导体制冷件设置成制冷模式就执行制冷功能，并用作于制冷装置。作为优选，所述第一半导体片与所述第二半导体片之间设置隔热板，所述隔热板中间成型有隔热板通孔，所述半导体制冷件固定在所述隔热板通孔内，所述箱体内壁上还设置有覆盖轴流风扇气流入口的导流板，所述导流板上设置有若干用于气体分散的导流板通孔。箱体内的热气流通过导流板通孔进入轴流风扇，轴流风扇使箱体内空气流经第一半导体片，空气中的热量经第一半导体片传递给半导体制冷件，半导体制冷件再将热量通过第二半导体片散发到箱体外，从而实现反应体系的制冷。作为优选，所述磁力生化混匀反应器还包括温度传感器和控制组件，所述温度传感器位于箱体内部，用于测定所述箱体内的温度，并将测得的温度值传递至安装在所述控制面板上的所述控制组件，所述控制组件根据温度值控制所述控温组件。作为优选，所述控制组件还与所述旋转驱动装置和/或所述磁力辅助组件连接，控制旋转驱动装置的启动、停止以及转速，和/或控制磁力辅助组件的启闭及磁力强度。作为优选，所述电磁牵引元件安装在箱体顶部内壁上的安装空间内，安装空间开口处设置有防护罩密封所述安装空间。作为优选，所述箱体内壁采用防止反应物腐蚀的材料，其中优选镜面不锈钢，镜面层为具有光洁表面的不锈钢板。工作原理：本专利技术的磁力生化混匀反应器，通过设置旋转组件和磁力辅助组件带动样品转动，使生化反应体系内部物质发生混合和搅动，减少传质阻力；安装板的板面与转轴之间形成的夹角使得试管内的样品，不仅仅是绕着转轴转动，试管还会上下倒置，可以防止样品转动过程中发生分层，使生化反应进行得更加均匀和高效。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：首先，本专利技术的磁力生化混匀反应器通过设置旋转组件带动样品转动，使样品内部的物质发生充分混合和搅动，防止样品发生分层，使生化反应进行得更加均匀，提高实验效果。其次，本专利技术的磁力生化混匀反应器由于安装板的板面与转轴具有一定的夹角，所以装有样品的试管在安装到安装板上时，也与转轴的轴线形成一定夹角。当转轴转动时，试管内的样品，不仅仅是绕着转轴转动，试管还会上下倒置，使试管内的样品获得充分的搅动，进一步提高生化反应的均匀性。此外，在本专利技术的磁力生化混匀反应器中，半导体制冷件体积小，无机械传动部分，工作中无噪音，无液、气工作介质，不污染环境，制冷参数不受空间方向以及重力影响；通过调节工作电流的大小，可方便调节制冷/制热速率，制冷/制热速度快，使用寿命长，且易于控制；并且设置半导体制冷件使箱体内与箱体外只发生热交换，不发生物质(气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁力生化混匀反应器，其特征在于，包括：箱体，箱体内设立生化反应体系，箱体上设有可开启的箱盖(12)；磁力辅助组件，包括电磁牵引元件和位于生化反应体系中的磁性载体，所述电磁牵引元件为生化反应体系提供径向磁场和/或轴向磁场并为磁性载体提供磁力牵引；旋转组件，包括旋转驱动装置和转轴(11)，所述转轴(11)设置在所述箱体内部并在所述旋转驱动装置的驱动作用下而转动；样品固定组件，安装在所述转轴(11)上且能够随所述转轴(11)转动。

【技术特征摘要】
1.一种磁力生化混匀反应器，其特征在于，包括：箱体，箱体内设立生化反应体系，箱体上设有可开启的箱盖(12)；磁力辅助组件，包括电磁牵引元件和位于生化反应体系中的磁性载体，所述电磁牵引元件为生化反应体系提供径向磁场和/或轴向磁场并为磁性载体提供磁力牵引；旋转组件，包括旋转驱动装置和转轴(11)，所述转轴(11)设置在所述箱体内部并在所述旋转驱动装置的驱动作用下而转动；样品固定组件，安装在所述转轴(11)上且能够随所述转轴(11)转动。2.根据权利要求1所述的磁力生化混匀反应器，其特征在于：所述样品固定组件包括安装件和安装板(22)，所述安装件设置在所述转轴(11)上并与所述转轴(11)的轴线垂直；所述安装板(22)固定在所述安装件上并具有至少一个用于固定样品的安装板通孔。3.根据权利要求2所述的磁力生化混匀反应器，其特征在于：所述安装板(22)的板面与所述转轴(11)的轴线呈15°-75°夹角。4.根据权利要求2所述的磁力生化混匀反应器，其特征在于：所述安装板(12)通过角度调节机构固定在所述安装件上。5.根据权利要求1-4任一项所述的磁力生化混匀反应器，其特征在于：还包括控温组件，所述控温组件包括设置在所述箱体壁上的通风装置、用于提高所述箱体内温度的制热装置、用于降低所述箱体内温度的制冷装置中的一种或几种。6.根据权利要求5所述的磁力生化混匀反应器，其特征在于：所述通风装置为轴流风扇(3)；所述制冷装置穿过箱体的后壁设置，包括安装在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，季更生，张大钊，毛杨杨，陈永乐，夏兆旺，王文举，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32