一种植物细胞培养发酵罐的制作方法

本实用新型涉及发酵罐领域，具体涉及一种植物细胞培养发酵罐。

背景技术：

植物细胞培养技术包括植物器官（根、枝叶、发根、胚等）、组织、细胞以及原生质体培养，并以此发展起来的各种植物细胞培养技术。

植物细胞培养具有以下优点：一是代谢产物的生产完全在人工控制条件下进行，通过改变培养条件和选择优良培养体系得到超整株植物产量的代谢产物；二是培养在无菌条件下进行，可排除病菌和虫害侵扰；三是可以进行特定的生物转化反应；四是可以探索新的合成路线和获得新的有用物质。

植物细胞培养一般在发酵罐内进行，植物细胞属于自养型，要求发酵罐具有良好的氧传递、良好的流动性和较低的剪切力。为了保证发酵罐内的氧传递和流动性，一般通过搅拌转速对植物细胞培养去进行混合，但是现有的搅拌装置在高转速条件下剪切力会严重损伤细胞膜并导致细胞溶解，从而造成植物细胞培养失败。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种植物细胞培养发酵罐，具有剪切力小、细胞培养成功率高的特点。

本实用新型解决上述问题的技术方案为：一种植物细胞培养发酵罐，包括罐体、底座、罐盖、搅拌装置、支撑台；

罐盖、封板均为不锈钢材质，罐体为玻璃材质，罐盖与罐体上端面密封连接；封板与罐体下端面连接；

罐盖上设有进料口，进罐盖上设有多个接口；罐体下部设有出料口；罐体底部设有空气分布器，空气分布器通过管道与空气罐连接，管道上设有阀门；

搅拌装置位于罐体内，搅拌装置包括搅拌轴、第一搅拌组件、第二搅拌组件；

第一搅拌组件沿z方向均匀分布，第一搅拌组件包括中心板、第一搅拌叶、搅拌翅片

中心板固定在搅拌轴上，中心板中心轴线与搅拌轴中心轴线重合；中心板包括圆弧面a、圆弧面b，圆弧面a与圆弧面b上下对称，圆弧面a位于圆弧面b上方，圆弧面a与圆弧面b连接为一体，连接处圆弧过渡；

第一搅拌叶围绕中心板中心轴线环形阵列，第一搅拌叶包括上搅拌叶、下搅拌叶，上搅拌叶与下搅拌叶关于中心板上下对称；上搅拌叶包括搅拌叶a、搅拌叶b，搅拌叶a一端与圆弧面a连接，另一端与搅拌叶b连为一体，搅拌叶a与搅拌叶b上下对称，搅拌叶a为上凸的圆弧结构，搅拌叶a在垂直面方向的截面为圆形；

上搅拌叶与下搅拌叶之间设有多个搅拌翅片，搅拌翅片两端分别与上搅拌叶、下搅拌叶连接；搅拌翅片为向外凸的圆弧结构，搅拌翅片在水平面方向的截面为圆形；

上搅拌叶上方设有辅助翅片a，辅助翅片a为圆弧结构，辅助翅片a两端分别与搅拌叶b连接；

下搅拌叶下方设有辅助翅片b，辅助翅片b为圆弧结构，辅助翅片b两端分别与搅拌叶b连接；搅拌叶b与搅拌叶a上下对称；

搅拌轴下端连有第二搅拌组件，第二搅拌组件位于第一搅拌组件下方。

进一步的，第二搅拌组件包括中间件、搅拌片，中间件固定在搅拌轴上，中间件包括环形板、底板，环形板为内凹环形结构，环形板的内径沿z方向从上到下逐渐增加；环形板下端面与底板连接，连接处圆弧过渡；环形板上设有多个搅拌片，搅拌片围绕环形板中心轴线环形阵列，搅拌片为向外凸的圆弧结构，搅拌片在水平面方向的截面为圆形。

进一步的，搅拌轴上端穿出罐盖与传动轴连接，搅拌轴与罐盖转动连接，连接处机械密封；传动轴远离搅拌轴的一端与轴承座转动连接，轴承座固定在支撑架上，支撑架固定在罐盖上；

传动轴上连有第一齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合，第二齿轮固定在第一电机轴上，第一电机固定在支撑架上；

传动轴上连有滚动轴承，滚动轴承位于第一齿轮下方，滚动轴承上连有u形架，u形架远离滚动轴承的一端连有驱动杆，驱动杆与第二电机轴连接，第二电机固定在支撑架上。

进一步的，第一电机、第二电机均为步进电机。

本实用新型具有有益效果：

（1）本实用新型通过搅拌装置达到增加溶氧量、提高流动性的作用；利用圆弧形状的第一搅拌组件、第二搅拌组件减小剪切力，避免植物细胞发生自溶；利用辅助翅片a、、辅助翅片b、搅拌片增大搅拌面积，保证在低转速下，能充分溶氧，保证植物细胞培养液充分发酵。

（2）本实用新型通过第一电机、第二电机、第一齿轮、第二齿轮等组成了搅拌装置的驱动结构；利用第一电机带动第二齿轮转动，第二齿轮与第一齿轮啮合，搅拌轴转动，从而第一搅拌组件、第二搅拌组件对发酵罐内的植物细胞液进行搅拌；利用第二电机的转动，带动传动轴高度变化，使传动轴在z方向座往复运动，运动的同时第一齿轮与第二齿轮一直处于啮合状态，使搅拌装置在上升或下降过程中，可以对发酵罐内的植物细胞培养液进行翻转，利用中间件的结构保证在充分翻转的时候不破坏植物细胞壁，避免自溶现象的发生；提高发酵罐的流动性，使罐体底部的培养液与其他部位的培养液混合，从而达到增加溶氧量、均匀氧气的目的。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型第一搅拌组件结构示意图。

图3为本实用新型中心板结构示意图，

图4为本实用新型上搅拌叶结构示意图。

图5为本实用新型第二搅拌组件结构示意图。

图6为本实用新型u形架结构示意图。

图中：1-罐体，2-封板，3-罐盖，4-支撑柱，5-进料口，6-接口，7-搅拌装置，8-空气分布器，9-空气罐，10-出料口，12-传动轴，13-轴承座，14-支撑架，15-第一齿轮，16-第二齿轮，17-第一电机，18-滚动轴承，19-u形架，20-驱动杆，21-第二电机，701-搅拌轴，702-第一搅拌组件，703-中心板，704-第一搅拌叶，705-圆弧面a，706-圆弧面b，707-上搅拌叶，708-下搅拌叶，709-搅拌叶a，710-搅拌叶b，711-搅拌翅片，712-辅助翅片a，713-辅助翅片b，714-第二搅拌组件，715-中间件，716-搅拌片，717-环形板，718-底板。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

一种植物细胞培养发酵罐，包括罐体1、底座、罐盖3、搅拌装置7、支撑柱4、第一电机17、第二电机21、支撑架14；

罐盖3、封板2均为不锈钢材质，罐体1为玻璃材质，罐盖3与罐体1上端面密封连接；封板2与罐体1下端面连接，封板2固定在支撑柱4；

罐盖3上设有进料口5，进罐盖3上设有多个接口6，接口6用于接入压力传感器、温度传感器等，压力传感器、温度传感器与plc控制器之间电连接，通过plc控制器监控调节培养条件；压力传感器、温度传感器、plc控制器均为外购件，且属于现有技术，本申请不做赘述；

罐体1下部设有出料口10；罐体1底部设有空气分布器8，空气分布器8通过管道与空气罐9连接，管道上设有阀门；

搅拌装置7位于罐体1内，搅拌装置7包括搅拌轴701、第一搅拌组件702、第二搅拌组件714；

第一搅拌组件702沿z方向均匀分布，第一搅拌组件702包括中心板703、第一搅拌叶704、搅拌翅片711

中心板703固定在搅拌轴701上，中心板703中心轴线与搅拌轴701中心轴线重合；中心板703包括圆弧面a705、圆弧面b706，圆弧面a705与圆弧面b706上下对称，圆弧面a705位于圆弧面b706上方，圆弧面a705与圆弧面b706连接为一体，连接处圆弧过渡；

第一搅拌叶704围绕中心板703中心轴线环形阵列，第一搅拌叶704包括上搅拌叶707、下搅拌叶708，上搅拌叶707与下搅拌叶708关于中心板703上下对称；上搅拌叶707包括搅拌叶a709、搅拌叶b710，搅拌叶a709一端与圆弧面a705连接，另一端与搅拌叶b710连为一体，搅拌叶a709与搅拌叶b710上下对称，搅拌叶a709为上凸的圆弧结构，搅拌叶a709在垂直面方向的截面为圆形；

上搅拌叶707与下搅拌叶708之间设有多个搅拌翅片711，搅拌翅片711两端分别与上搅拌叶707、下搅拌叶708连接；搅拌翅片711为向外凸的圆弧结构，搅拌翅片711在水平面方向的截面为圆形；

上搅拌叶707上方设有辅助翅片a712，辅助翅片a712为圆弧结构，辅助翅片a712两端分别与搅拌叶b710连接；

下搅拌叶708下方设有辅助翅片b713，辅助翅片b713为圆弧结构，辅助翅片b713两端分别与搅拌叶b710连接；搅拌叶b710与搅拌叶a709上下对称；

搅拌轴701下端连有第二搅拌组件714，第二搅拌组件714位于第一搅拌组件702下方；

第二搅拌组件714包括中间件715、搅拌片716，中间件715固定在搅拌轴701上，中间件715包括环形板717、底板718，环形板717为内凹环形结构，环形板717的内径沿z方向从上到下逐渐增加；环形板717下端面与底板718连接，连接处圆弧过渡；环形板717上设有多个搅拌片716，搅拌片716围绕环形板717中心轴线环形阵列，搅拌片716为向外凸的圆弧结构，搅拌片716在水平面方向的截面为圆形；

通过搅拌装置7达到增加溶氧量、提高流动性的作用；利用圆弧形状的第一搅拌组件702、第二搅拌组件714减小剪切力，避免植物细胞发生自溶；利用辅助翅片a712、、辅助翅片b713、搅拌片716增大搅拌面积，保证在低转速下，能充分溶氧，保证植物细胞培养液充分发酵；

搅拌轴701上端穿出罐盖3与传动轴12连接，搅拌轴701与罐盖3转动连接，连接处机械密封；传动轴12远离搅拌轴701的一端与轴承座13转动连接，轴承座13固定在支撑架14上，支撑架14固定在罐盖3上；

传动轴12上连有第一齿轮15，第一齿轮15与第二齿轮16啮合，第二齿轮16固定在第一电机17轴上，第一电机17固定在支撑架14上；

传动轴12上连有滚动轴承18，滚动轴承18位于第一齿轮15下方，滚动轴承18上连有u形架19，u形架19远离滚动轴承18的一端连有驱动杆20，驱动杆20与第二电机21轴连接，第二电机21固定在支撑架14上；

第一电机17、第二电机21均为步进电机；第二电机21与电源开关之间电连接；

第二电机21与步进电机驱动器电连接，步进电机驱动器与控制器电连接，利用控制器控制第二电机21每次转动一定角度；第二电机21、步进电机驱动器、控制器均为外购件，第一电机、第二电机、步进电机驱动器品牌为雷赛，控制器品牌为西门子，其具体结构本申请不再赘述，属于现有技术；

通过第一电机17、第二电机21、第一齿轮15、第二齿轮16等组成了搅拌装置7的驱动结构；利用第一电机17带动第二齿轮16转动，第二齿轮16与第一齿轮15啮合，搅拌轴701转动，从而第一搅拌组件702、第二搅拌组件714对发酵罐内的植物细胞液进行搅拌，即第一电机17的功能是完成搅拌装置7的转动运动；利用第二电机21的转动，带动传动轴12在z方向实现往复运动，第二电机21逆时针转动一定角度，使传动轴12在z方向直线上升，然后第二电机21再顺时针转动一定角度，使传动轴12在z方向直线下降，回到原来高度；

传动轴运动的同时可以继续使第一齿轮15与第二齿轮16啮合，即第二电机21的功能是完成搅拌装置7的直线运动；从而使搅拌装置7在上升或下降过程中，可以对发酵罐内的植物细胞培养液进行翻转，利用中间件715的结构保证在充分翻转的时候不破坏植物细胞壁，避免自溶现象的发生；提高发酵罐的流动性，使罐体1底部的培养液与其他部位的培养液混合，从而达到增加溶氧量、均匀氧气的目的；

不脱离本实用新型的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本实用新型不限于特定的实施方式，本实用新型的范围由所附权利要求限定。