专利名称：一种耦合式生物反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种耦合式生物反应器，属于生物工程所用设备装置。
背景技术：
生物反应器，通常也称之为发酵罐，是生物工程中常用的一种反应装置。在动、植物的离体细胞培养和微生物培养过程中，我们需进行两种物种间相互关系的研究，或某些培养过程中会出现有毒有害代谢物(对于所培养的细胞来说)，或会出现产物抑制的情况，或根据需要进行连续或半连续培养，现有的所有生物反应器不能满足这种特殊工艺的要求。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种耦合式生物反应器，它能满足生物工程技术领域中某些特殊工艺的要求。
本实用新型技术方案将搅拌式通气生物反应系统-气升式生物反应系统，或将两个搅拌式通气生物反应系统通过膜分隔，组成一个耦合式生物反应器。
本实用新型的有益效果为研究两种生物(包括寄生、共生、病原生物与宿主)间的相互关系，它们之间的物质传递、信号传递、代谢调控等规律性或特异性关系而提供了合适的生物反应器；或通过双相培养，一种生物为另一种生物提供合适的生长条件，如前体、中间体、信号物质、激素等；或在一种生物的培养过程中，通过膜分隔的液-液分配萃取、介质吸附、层析分离等达到提取产物、消除某些产物抑制、清除有毒有害代谢物，实现特殊产物生产的连续化或半连续化的效果。
本实用新型在现今世界上尚无类似设计，其在结构和使用上有独特的原理，其使用领域为动、植物细胞和微生物培养，也可用作培养过程中的物质萃取。
图1为搅拌式通气-气升式生物反应系统的耦合生物反应器正面剖视示意图。
图2为搅拌式通气-气升式生物反应系统的耦合生物反应器罐顶俯视示意图。
图3为搅拌式通气-搅拌式通气生物反应系统的耦合生物反应器正面剖视示意图。
图4为搅拌式通气-搅拌式通气生物反应系统的耦合生物反应器罐顶俯视示意图。
1、罐底，2、下密封圈，3、吊紧螺栓，4、罐体，5、腰箍，6、大容积部分，7、搅拌桨，8、搅拌轴，9、消泡桨，10、上密封圈，11、罐顶，12、电机，13、搅拌传动座，14、机械密封件，15、机座，16、蒸汽分布管，17、挡板，18、小容积部分，19、膜，20、取样放料口，21、过滤式取样口，22、罐顶开孔，23、搅拌孔，24、内套桶。
具体实施方式
其具体构造为由罐体4、罐顶11、罐底1三部分组成，罐体通过上密封圈10、下密封圈2分别和罐顶、罐底以吊紧螺栓3或焊接连接。
罐体为圆柱体或双圆柱并联体，由膜19垂直分隔成两部分，大容积部分6为搅拌式通气生物反应系统，小容积部分18为气升式生物反应系统或亦为搅拌式通气生物反应系统；搅拌式通气生物反应系统装有搅拌轴8，搅拌轴上装有连轴节、消泡桨9、搅拌桨7；罐体壁上装有4-12片挡板17，罐体内还装有蒸汽分布管16和/或空气或氧气分布管。
气升式生物反应系统，适用于植物或动物细胞(或组织)的培养，也可根据需要加入溶剂进行萃取等操作；搅拌式通气生物反应系统主要适用于微生物培养。
本生物反应器可在位或离位蒸汽灭菌。
罐顶上装有1-2套搅拌装置，供搅拌式通气生物反应系统配置；搅拌装置从上往下顺序装有电机12、搅拌传动座13、机械密封件14、机座15，搅拌传动座连接搅拌轴，也可采用下搅拌形式，罐顶上开有3-24个孔22。
罐底上对应于两个系统各装有1-2个取样放料口20、过滤式取样口21。
双圆柱并联体罐体则在其外壁增加2-6条腰箍5。
膜的安装，膜的四周装有夹条，垂直的两边通过夹条与罐体壁上垂直的两个固定装置连接，水平的两边通过密封条密封，罐体由膜垂直分隔成两个部分。两部分之间通过膜进行部分或全部物质的双向或单向交换。膜可以更换。
总容积为1L-150m3，径高比为1∶1.5-1∶6，小容积部分占总容积的10-50％，大容积部分占总容积的90-50％。
搅拌轴上所装搅拌桨为2-6档。
罐体材质总容积1L-30L，所用材质为玻璃、无毒耐压高分子材料或不锈钢，总容积30L-150m3，所用材质为不锈钢。
罐顶上开孔，视搅拌装置的套数而定，设1-2个搅拌轴孔，其余视需要而定，在两部分系统的对应位置的罐顶上分别各设置进料口、补料口、消泡剂口、蒸汽分布管口、空气或氧气分布管口、压力表口、排气口、温度计口、pH电极口、溶氧电极口、传感器接口。
内置探头穿过传感器接口连接外设传感器，实现反应过程的自动记录和自动控制。
设计使用罐压为0-0.1MPa，最高安全使用罐压为0.15MPa。
膜的选择使用，控制通透活力，采用半透膜、单向膜或组合膜，以及根据物质选择性通透或吸附要求选择合适的介质材料。
总容积2.5m3-150m3时，罐顶增开1-2个人孔。
权利要求1.一种生物反应器，其特征是将搅拌式通气生物反应系统-气升式生物反应系统，或将两个搅拌式通气生物反应系统通过膜分隔，组成一个耦合生物反应器，其具体构造为由罐体(4)、罐顶(11)、罐底(1)三部分组成，罐体通过上密封圈(10)、下密封圈(2)分别和罐顶、罐底以吊紧螺栓(3)或焊接连接；罐体为圆柱体或双圆柱并联体，由膜(19)垂直分隔成两部分，大容积部分(6)为搅拌式通气生物反应系统，小容积部分(18)为气升式生物反应系统或亦为搅拌式通气生物反应系统；搅拌式通气生物反应系统装有搅拌轴(8)，搅拌轴上装有连轴节、消泡桨(9)、搅拌桨(7)；罐体壁上装有4-12片挡板(17)，罐体内还装有蒸汽分布管(16)和/或空气或氧气分布管；罐顶上装有1-2套搅拌装置，供搅拌式通气生物反应系统配置，搅拌装置从上往下顺序装有电机(12)、搅拌传动座(13)、机械密封件(14)、机座(15)，搅拌传动座连接搅拌轴，也可采用下搅拌形式，罐顶上开有3-24个孔(22)；罐底上对应于两个系统各装有1-2个取样放料口(20)、过滤式取样口(21)；双圆柱并联体罐体则在其外壁增加2-6条腰箍(5)。
2.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征是膜的安装，膜的四周装有夹条，垂直的两边通过夹条与罐体壁上垂直的两个固定装置连接，水平的两边通过密封条密封，罐体由膜垂直分隔成两个部分，膜可以更换。
3.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征是总容积为1L-150m3，径高比为1∶1.5-1∶6，小容积部分占总容积的10-50％，大容积部分占总容积的90-50％。
4.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征是搅拌轴上所装搅拌桨为2-6档。
5.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征是罐体材质总容积1L-30L，所用材质为玻璃、无毒耐压高分子材料或不锈钢，总容积30L-150m3，所用材质为不锈钢。
6.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征是罐顶上开孔，视搅拌装置的套数而定，设1-2个搅拌轴孔，其余视需要而定，在两部分系统的对应位置的罐顶上分别各设置进料口、补料口、消泡剂口、蒸汽分布管口、空气或氧气分布管口、压力表口、排气口、温度计口、pH电极口、溶氧电极口、传感器接口。
7.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征是通过传感器接口连接传感器。
8.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征是设计使用罐压为0-0.1MPa，最高安全使用罐压为0.15MPa。
9.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征是膜的选择使用，控制通透活力，采用半透膜、单向膜或组合膜，以及根据物质选择性通透或吸附要求选择合适的介质材料。
10.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征是总容积2.5m3-150m3时，罐顶增开1-2个人孔。
专利摘要一种耦合式生物反应器，属于生物工程所用设备装置。本实用新型将搅拌式通气生物反应系统－气升式生物反应系统，或将两个搅拌式通气生物反应系统通过膜分隔，组成一个耦合生物反应器。它可以满足生物工程中特殊工艺的要求，为动植物细胞、微生物培养，为培养发酵过程中的物质萃取，为相关科学研究或工业规模生产提供了一种理想的生物工程设备装置。
文档编号C12M1/02GK2682083SQ200420025200
公开日2005年3月2日 申请日期2004年3月4日 优先权日2004年3月4日
发明者陶文沂, 程龙 申请人:江南大学