一种生物反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种生物反应器，包括罐体、罐盖和搅拌器，所述罐盖上设置有四个对称分布的连接管；连接管分别与设置有加料管的旋盖、设置有取样管和气体分布器的旋盖、设置有接种口的旋盖、设置有参数测定电级的旋盖或密封旋盖活动连接。本发明专利技术的生物反应器，通过相似结构功能单元合并以及采用多参数监测传感器(过程状态参数测定电级)的方式最大程度降低外界与反应器内部的联接通道数，实现生物反应器结构的极简设计及部件功能的集成化，从而有利于加工制造、使用操作、降低污染机会以及并行小型化。在生物反应器的小型化过程中，由于顶部开口较少，所以容易保留各功能部件接口，从而保证小型化过程中功能不受影响。

【技术实现步骤摘要】
一种生物反应器专利
本专利技术涉及生物反应器，属于微生物培养、发酵用生物反应器的领域。
技术介绍
生物反应器在很多领域有着广泛的应用，包括环境保护部门的废水处理、医疗部门的细胞培养和组织工程、工业生物技术中的高价值产品和大宗化学品生产、基础生命科学研究以及空间探索中用于氧气生成的藻类培养等等(Fraser&Endres,2014；Li,Xu,Wang,Chen,&He,2016；Pirasaci,Manisali,Dogaris,Philippidis,&Sunol,2017；Wang,Wang,Chen,&Zhao,2020；Zhuo,Abass,&Zhang,2018)。近年来代谢工程与合成生物学的发展极大的促进了工业生物技术研究和应用的发展，在此过程中，菌株和细胞的生长生产性能研究以及生产工艺的开发与优化依赖于性能优良的生物反应器，对生物反应器的结构及其控制等多个方面提出了新的要求，也成为生物反应器研究的热点。在传统的生物反应器结构设计中，执行接种、补料、取样、通气、多个状态参数的监测等结构通常都是单一功能的，单独与罐内建立连接通道。这种设计导致的结果是生物反应器顶部或罐身多处开口，增加了加工制造过程的复杂度和使用过程发生污染的机率，同时也增加了小型化的困难。因此，亟需一种能够很方便地进行生产制造、易于使用、降低污染机会的新型生物反应器，用于生物反应器的生产制造以及相关生物技术的生物细胞培养研究和应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种能够很方便地进行生产制造、易于使用、降低污染机会的生物反应器。本专利技术的技术方案概述如下：一种生物反应器，包括罐体1、罐盖2和搅拌器3，所述罐盖上设置有四个对称分布的连接管4；连接管分别与设置有加料管的旋盖5、设置有取样管和气体分布器的旋盖6、设置有接种口的旋盖7、设置有参数测定电级的旋盖8或密封旋盖9活动连接。密封旋盖9的个数为1-3个。其中的加料管可以集成补料、加酸、加碱、加消泡剂等至少一种的流加通道。参数测定电级可以集成测定溶氧、pH、温度和光浊度电极的至少一种。本专利技术的生物反应器，通过相似结构功能单元合并以及采用多参数监测传感器(过程状态参数测定电级)的方式最大程度降低外界与反应器内部的联接通道数，实现生物反应器结构的极简设计及部件功能的集成化，从而有利于加工制造、使用操作、降低污染机会以及并行小型化。在生物反应器的小型化过程中，由于顶部开口较少，所以容易保留各功能部件接口，从而保证小型化过程中功能不受影响。附图说明图1为一种生物反应器中罐体、罐盖、搅拌器和连接管结构示意图。图2为一种生物反应器罐顶设置连接管示意图。图3为一种生物反应器通过一个连接管与设置有加料管的旋盖5连接示意图。图4为一种生物反应器通过一个连接管与设置有取样管和气体分布器的旋盖6连接示意图。图5为一种生物反应器通过一个连接管与设置有接种口的旋盖7连接示意图。图6为一种生物反应器通过一个连接管与设置有多种参数测定电级的旋盖8连接示意图。图7为密封旋盖9示意图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术进一步说明。一种生物反应器(见图1、2、3、4、5、6和7)，包括罐体1、罐盖2和搅拌器3，所述罐盖上设置有四个对称分布的连接管4；连接管分别与设置有加料管的旋盖5、设置有取样管和气体分布器的旋盖6、设置有接种口的旋盖7、设置有参数测定电级的旋盖8或密封旋盖9活动连接。密封旋盖9的个数为1-3个。其中的加料管可以集成补料、加酸、加碱、加消泡剂等至少一种的流加通道。参数测定电级可以集成测定溶氧、pH、温度和光浊度电极的至少一种。通过采用极简设计的思路将相似结构功能单元合并为多个功能集合体(见图3、4、5、6)，从而最大程度降低外界与反应器内部的联接通道数，生物反应器结构简化，从而有利于加工制造、使用操作以及小型化、并行化。同时在生物反应器的小型化过程中，由于顶部开口较少，所以方便保留各功能部件接口，从而保证小型化过程中功能不受影响。所述生物反应器，根据具体的使用目的、规格以及搅拌方式，可以采用电动搅拌器(见图1、2)或带磁子的磁力搅拌器。所述生物反应器，其中的加料管可以集成补料、加酸、加碱、加消泡剂等至少一种的流加通道设置在旋盖上，通过与控制系统的补料泵、酸碱泵及消泡剂泵等结合实现向生物反应器内的物质流加操作。所述生物反应器，其中的设置有取样管和气体分布器的旋盖6，通过与控制系统的供气线路连接实现培养过程中向反应器内的通气；通过与取样瓶及其吸管配合实现发酵过程中的取样操作。所述生物反应器，其中的设置有接种口的旋盖7，可实现培养起始时的接种操作，以及发酵过程中的一次性手动大量补料操作。所述生物反应器，其中的设置有多参数测定电级的旋盖8，可实现对培养过程中多种状态参数(溶氧、pH、温度和光浊度)的至少一种的实时监测。所述生物反应器，罐盖上的连接管4直径统一，旋盖可互换，可以根据培养过程的具体需要实现这些集成功能组件的组合以满足实验、生产培养要求，也可以用密封旋盖(图7)与连接管4连接。密封旋盖的个数为1-3个。所述生物反应器，罐盖整体可以通过多种方式与罐体紧固密封为一个整体工作，如包括采用螺杆及耐高温密封圈密封方式将罐盖与罐体密封连接。所述生物反应器，可适用于不同规格的实验室、工业生产水平生物反应器；也可适用于小型化平行生物反应器的制造，如50～100mL规格、1L规格、2L规格、5L、7.5L、10L、15L规格等生物反应器。所述生物反应器，可采用多种搅拌模式、控温模式等实施生物反应器的制造。所述生物反应器，可采用多种类型的控制系统，包括传统的层级式控制系统，也可以适用于结合智能传感器与执行器的扁平化控制系统。本专利技术所述新的生物反应器，有利于生产制造、易于使用、降低培养物污染机率；且在生物反应器小型化、并行化过程中方便保留各功能部件接口，从而保证小型化过程中功能不受影响等特点，利于生物反应器的研究开发与应用。应理解的是，以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。参考文献:Fraser,S.J.,&Endres,C.(2014).QuorusBioreactor:ANewPerfusion-BasedTechnologyforMicrobialCultivation.InD.Eibl&R.Eibl(Eds.),DisposableBioreactorsIi(Vol.138,pp.149-177).Li,X.,Xu,Q.,Wang,Y.,Chen,F.,&He,J.(2016).Developmentofanewminiaturizedbioreac本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物反应器，包括罐体、罐盖和搅拌器，其特征是所述罐盖上设置有四个对称分布的连接管；所述连接管分别与设置有加料管的旋盖、设置有取样管和气体分布器的旋盖、设置有接种口的旋盖、设置有参数测定电级的旋盖或密封旋盖活动连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物反应器，包括罐体、罐盖和搅拌器，其特征是所述罐盖上设置有四个对称分布的连接管；所述连接管分别与设置有加料管的旋盖、设置有取样管和气体分布器的旋盖、设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪保卫，陈涛，王智文，赵学明，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12