专利名称：生物反应器的供气装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种生物反应器的供气装置，该供气装置具有带第一尺寸的气体逸出 ロ的第一供气件，并且具有至少ー个带第二尺寸的气体逸出ロ的第二供气件。
背景技术：
供氧是细胞新陈代谢过程中的重要的关键因素。虽然动物細胞消耗的氧明显少于細菌和酵母培养，但有效的供给是細胞-生物反应器运行中的最大挑战。除了細胞的供氧外，溶解的ニ氧化碳的浓度作为被控量也起到重要作用。存在两种传统的供气方法生物反应器顶部空间的供气和通过供气环直接吹入气体。在此方面，既使用由发酵槽公知的具有例如0. 8mm的孔或者说气体逸出ロ的供气环，也使用同样构成气体逸出ロ的、具有例如20 μ m至45 μ m的气孔大小的、烧结塑料构成的所谓微型分布器。两种类型具有特有的优缺点。供气环产生较大的气泡，因此对于相同的“氧气传输率”来说需要更大的气体通过率。环形分布器利用其相对大的气泡适用于通过例如空气进行CO2分离或驱除。具有相对小的气泡的微型分布器特別适用于供氧。但在此方面不利的是，由于气泡相对小在不利的条件下可能发生泡沫的形成。供气装置作为生物反应器的(例如一次性反应器的)自动化的供气系统的部件使用，其中，空气、氧、ニ氧化碳和氮的输送可以彼此独立调节。氧局部压カ和PH值的传感器可以调节这些重要的过程參数。由 WO 2009/122310A2、WO 2009/115926A2 和 WO 2009/116002A1 公知具有混合器
的并且具有在反应器内部空间的底部处的布置供气装置的一次性生物反应器。在此方面， 公知的是，在底部处布置两个构造为相对套嵌的环形弧段的供气件。这种已经证明基本上有效的供气装置中不利的是，它一方面相对高消耗地固定在反应器底部处，并且另一方面很难最佳地相对于搅拌器或混合器布置大量这样的供气件。此外由WO 2008/088371A2公知ー种生物反应器的供气装置，在该供气装置中，例如两个具有不同气体逸出ロ的供气件可以固定在反应器底部处。在此，不利的是，供气件相对高消耗地固定在反应器底部处。在此，不利的还有，单个供气件在此不能最佳地相对混合器没有布置。
发明内容
本发明的目的因此在干，如此的改进用于生物反应器的公知的供气装置，使得其一方面更加简单地固定和另一方面每个供气件相对于布置在反应器内部空间中的混合器元件具有最佳位置。该目的结合权利要求1前序部分由以下方式得以实现，S卩，供气件由具有分开的供气通道的共同壳体构成。通过共同的壳体，供气装置在少的空间需求的情况下可以简单地并切相对于混合器在中心布置。
依据本发明一种优选的实施方式，壳体构造为环形盘，在该环形盘中彼此同心地布置有至少两个供气件。供气件的同心布置使混合器或搅拌器的最佳布置成为可能。按照本发明ー种优选的实施方式，第一供气件构造为具有直径大于0. Imm的气体逸出ロ的环形分布器，而第二供气件则构造为具有直径小于0. Imm的气体逸出ロ的微型分布器。在此方面，微型分布器的气体逸出ロ由多孔材料(例如烧结的塑料)构成。由此，在共同壳体中的狭窄空间上节省空间地既布置有环形分布器，也布置有微型分布器。依据本发明的另ー种优选的实施方式，第一供气件和第二供气件构造为各自具有两种不同大小气体逸出ロ的环形分布器，其中，气体逸出ロ大于0. 1mm。依据本发明的另ー种优选的实施方式，第一供气件和第二供气件构造为各自具有两种不同大小气体逸出ロ的微型分布器，其中，气体逸出ロ小于0. 1mm。按照本发明的另ー种优选的实施方式，壳体具有下部部件，在该下部部件中布置有各自具有径向分布的注入ロ的供气通道。由此，每个彼此分开地布置的供气通道具有自己的径向分布的注入ロ。依据本发明的另ー种优选的实施方式，下部部件由上部部件覆盖，该上部部件覆盖环形分布器的供气通道并具有气体逸出ロ。在微型分布器的区域中，上部部件朝向供气通道具有弧段状开ロ，其中供气通道由构成气体逸出ロ的多孔材料制成的通风环覆盖或填塞。但原则上通风环也可以直接装入上部部件中。上部部件可以相对于下部部件简单地通过密封件(例如绳圈密封件或0形圏)密封。在其他优选的实施方式中，上部部件与下部部件要么焊接，要么粘接。依据本发明的另ー种优选的实施方式，注入ロ为了对供气通道的独立供给而各自具有带止回阀的软管接头。止回阀可靠地阻止由反应器内部空间到供气装置中的介质回流。依据本发明的另ー种优选的实施方式，壳体具有与生物反应器的搅拌器法兰协调一致的中心开ロ，并且能够在搅拌器上游布置在生物反应器内部空间的底部处。通过供气装置的中心开ロ，该供气装置可相对于布置在反应器内部空间中的搅拌器最佳定位。通过不同的尺寸，供气件的体积流量可与反应器容积配合。特別是在环形分布器上孔数量可以与反应器容积或有效容积协调一致。例如每10公升有效容积可以在环形分布器中布置一个孔。在微型分布器上，其面积同样与反应器容积配合，例如每10公升有效容积2cm2至 2. 5cm2。因此可在反应器容积任意的可伸縮性情况下达到恒定的气泡尺寸分布。除了气体逸出ロ或孔的数量外，其尺寸也可与所要求的体积流量配合。相应在微型分布器上气孔大小及其面积可以调整。按照本发明的另ー种优选的实施方式，下部部件具有连续的圆形底部并可以通过旋拧连接、卡ロ连接(Bajonettverbindung)、卡位连接aastverbindung)、夹紧连接、粘接或箝接密封地装入生物反应器的底部中。
本发明的其他细节来自后面的详细说明和举例示出本发明的优选实施方式的附图。其中图1示出中等尺寸的供气装置俯视图的放大图；图2示出图1的供气装置沿线段II至II剖面的侧视图；图3示出图1的供气装置沿线段III至III剖面的侧视图；图4示出与图1的供气装置相比尺寸较小的另ー供气装置的俯视图；图5示出与图1的供气装置相比尺寸较大的另ー供气装置的俯视图；图6示出具有搅拌器和供气装置的生物反应器的侧视图；图7示出具有供气装置的另一生物反应器的侧视图，供气装置的底部可以通过贯通底部的旋拧连接装入生物反应器的底部中；以及图8示出具有供气装置的另一生物反应器的侧视图，供气装置的底部可以通过贯通底部的卡位连接装入生物反应器的底部中。
具体实施例方式供气装置1基本上由具有第一供气件3和第二供气件4的壳体2組成。壳体2由下部部件5和可以套装在下部部件5上的上部部件6組成。下部部件5 具有两个彼此同心地布置的供气通道7、8。供气通道7、8在竖直方向上向下由下部部件5 的底部9限定。第一供气通道7侧面地由外壁10和朝向第二供气通道8由隔板11限定。 相应地，第二供气通道8朝向第一供气通道7由隔板11并且在其远离第一供气通道7的侧上通过下部部件5的内壁12限定。第二供气通道8在其远离底部9的侧上具有可以在其中装入环形通风环14的环形凸台13，该通风环在竖直方向上向上封闭第二供气通道8。通风环14由烧结的多孔材料組成，该多孔材料构成构造为所谓的微型分布器15的第二供气件4的气体逸出ロ。通风环 14相应地具有直径小于0. Imm的气体逸出ロ。可以套装在下部部件5上的上部部件6封闭第一供气通道7并与该第一供气通道构成第一供气件3。为此上部部件6在供气通道7的区域中具有直径大于0. Imm的气体逸出口 36。第一供气件3在此构成所谓的环形分布器16。上部部件6在第二供气通道8的区域中具有弧段状开ロ 17，该弧段状开ロ将通风环14在其具有气体逸出ロ 36的主要区域中开放。为在下部部件5与上部部件6之间密封，在壁10、11、12上各自布置有构造为绳圈密封件或0形圈的密封件18、19、20。第一供气通道7具有通入软管接头22中的径向分布的第一注入ロ 21。第二供气通道8相应地具有通入软管接头M中的径向分布的第二注入ロ 23。在软管接头22、24中或注入ロ 21、23中可以布置未示出的止回阀。图4和5示出供气装置的另外两个实施例，所述两个实施例使从较小的反应器有效容积向较大的反应器有效容积过渡的、供气装置的任意可伸縮性成为可能。这种可伸縮性一方面通过改变环形分布器3中的气体逸出ロ 36的数量达到，并且另一方面通过多孔透气材料处于其中的通风环14的弧段状开ロ 17的数量和面积延展达到。优选地，通风环14 每101反应器有效容积具有一个气体逸出ロ 36，而具有多孔材料的弧段状开ロ 17的面积延展则优选为每101反应器有效容积2cm2至2. 5cm2。
图6示例性地示出生物反应器25，该生物反应器例如构造为一次性使用的柔性袋，并且具有带搅拌器叶片27的、可以从外部驱动的搅拌器26。生物反应器25具有内部空间30，在该内部空间的底部四处布置有搅拌器法兰31。搅拌器法兰中，可转动支承有搅拌器杆观。利用其中心孔32，供气装置1插接在搅拌器法兰31的联接部33处。经由第一注入管34向第一注入ロ 21输送气体，并且经由第二注入管35向第二注入ロ 23输送气体，该气体由供气装置1逸出并在内部空间30的液态介质37中构成气泡。其他存在的注入口和排出ロ以及控制装置和调节装置没有示出。在一种优选的实施方式中，供气装置1的直径与生物反应器25的直径之间的尺寸比例优选在0. 1到0. 5之间，特別优选为0. 2400供气装置1与搅拌器叶片27的直径之间的尺寸比例在0. 4到0. 7之间，优选为0. 622。在供气装置的ー种优选构造方式中，供气装置的上部部件和下部部件由利用Y辐射可杀菌的塑料，优选聚碳酸酯制成，而弧段状开ロ 17中的多孔材料由聚乙烯組成。在按照图7和8的其他实施方式中，供气装置1可以通过旋拧连接、卡ロ连接、卡位连接、夹紧连接、粘接或箝接固定在供气装置1的下部部件5上，必要时在使用密封件的情况下固定在生物反应器25下部部分中的圆形开口中，并且必要时使用后更换。在这种实施方式中，下部部件5具有连贯的圆形底部(9’)。底部9’与底部9固定连接，或者取代图 2和3中所示的环形底部9，构成下部部件5的底部。为将供气装置装入生物反应器的下部部分中，有利的是，生物反应器25的底部四的至少一部分绕着圆形开ロ由刚性材料制成。 通过经由环绕的卡位凸缘38的卡位，或通过经由供气装置1的定心件39、40的螺纹41与夹紧件41、42的旋拧，供气装置1流体密封地固定在生物反应器底部四中。这种实施方式允许灵活地使用和更换供气装置，无论是在一次性使用的还是可重复使用的生物反应器中。
权利要求
1.生物反应器(25)的供气装置(1)，所述供气装置具有带第一尺寸的气体逸出ロ(36) 的第一供气件(3)，并且具有带第二尺寸的气体逸出ロ的第二供气件(4)，其特征在干，所述供气件(3、4)由具有分开的供气通道(7、8)的共同的壳体(2)构成。
2.按权利要求1所述的供气装置，其特征在干，所述壳体(2)构造为环形盘，在所述环形盘中布置有所述供气件(3、4)。
3.按权利要求1或2所述的供气装置，其特征在干，所述第一供气件(3)构造为具有直径大于0. Imm的气体逸出ロ(36)的环形分布器(16)，并且所述第二供气件(4)构造为具有直径小于0. Imm的气体逸出ロ(36)的微型分布器(15)。
4.按权利要求1或2所述的供气装置，其特征在干，所述第一供气件(3)和所述第二供气件(4)构造为各自具有两种不同大小的气体逸出ロ(36)的环形分布器(16)，其中，所述气体逸出ロ(36)大于0. 1mm。
5.按权利要求1或2所述的供气装置，其特征在干，所述第一供气件(3)和所述第二供气件(4)构造为各自具有两种不同大小的气体逸出ロ(36)的微型分布器(15)，其中，所述气体逸出ロ(36)小于0. Imm0
6.按权利要求3或5所述的供气装置，其特征在干，所述微型分布器(15)的气体逸出 ロ由多孔材料构成。
7.按权利要求1至6之一所述的供气装置，其特征在干，所述壳体(2)具有下部部件 (5)，在所述下部部件里布置有各自具有径向分布的注入ロ(21、23)的所述供气通道(7、 8)。
8.按权利要求7所述的供气装置，其特征在干，所述下部部件(5)由上部部件(6)覆盖， 所述上部部件覆盖所述环形分布器(16 )的供气通道(8 )，并且具有所述气体逸出口( 36 )。
9.按权利要求8所述的供气装置，其特征在干，所述上部部件(6)在所述微型分布器 (15)的区域中朝向所述供气通道(8)具有弧段状开ロ(17)，并且所述供气通道(8)由构成所述气体逸出ロ的多孔材料制成的通风环(14)覆盖。
10.按权利要求8或9所述的供气装置，其特征在干，所述上部部件(6)相对于所述下部部件(5)通过密封件(18、19、20)密封。
11.按权利要求8或9所述的供气装置，其特征在干，所述上部部件(6)与所述下部部件(5)焊接。
12.按权利要求8或9所述的供气装置，其特征在干，所述上部部件(6)与所述下部部件(5)粘接。
13.按权利要求7至12之一所述的供气装置，其特征在干，所述注入口(21、23)为了对所述供气通道(7、8)的独立供给而各自具有带止回阀的软管接头(22、对)。
14.按权利要求1至13所述的供气装置，其特征在干，所述壳体(2)具有与所述生物反应器(25)的搅拌器法兰(31)协调一致的中心开ロ(32)，并且能够在搅拌器(26)上游布置在所述生物反应器(25)的内部空间(30)的底部(29)处。
15.按权利要求1至14之一所述的供气装置，其特征在干，所述下部部件(5)具有连续的圆形底部(9’)，并且能够通过旋拧连接、卡ロ连接、卡位连接、夹紧连接、粘接或箝接密封地装入所述生物反应器(25)的底部(29)中。
全文摘要
生物反应器的供气装置，具有第一尺寸气体逸出口的第一供气件和第二尺寸气体逸出口的第二供气件，供气件由具有分开的供气通道的共同壳体构成。
文档编号C12M1/04GK102597210SQ201080050660
公开日2012年7月18日 申请日期2010年10月28日 优先权日2009年11月12日
发明者乌特·诺亚克, 京特·普拉德尔, 斯特凡·魏斯哈尔, 格哈德·格雷勒 申请人:赛多利斯司特蒂姆生物工艺公司