生物培养过程固形物截留器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及生物培养过程固形物截留器，采用该截留器的生物培养生产装 置。
【背景技术】
[0002] 目前，在含氧气气氛存在下将种子动物细胞贴壁于微载体上悬浮于培养液中进行 细胞生物培养，或者在含氧气气氛存在下菌种分散于悬浮有固形营养物的培养液进行细菌 培养，均是常见的；它们的一个共同特点是生物培养体系中具有固形物，例如前述微载体或 者固形营养物等。
[0003]在生物培养过程中，经常涉及从培养体系中分离出液体，而截留前述固形物。作为 非限制性的举例，例如在动物细胞生物培养过程中采收不含微载体等固形物的产出液，或 者当在反应器外的增氧塔对培养液进行增氧之前，为防止堵塞增氧塔，也需要将微载体等 固形物隔离于增氧塔之外，或者在细菌培养过程中需要采收不含固形营养物的产出液。在 本领域，这个分出液相同时截留固形物的过程可采用沉降器或过滤器进行。但沉降器沉降 速度较慢，当采用过滤材料进行过滤操作时，容易造成固相物质堵塞过滤材料，不利于长周 期连续运转。 【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题之一是现有采用过滤材料进行过滤操作时，容易造 成固相物质堵塞过滤材料的问题，提供一种新的生物培养过程固形物截留器，该截留器具 有不易堵塞，有利于长周期连续运转的优点。
[0005]本实用新型要解决的技术问题之二是提供采用上述截留器的生物培养生产装置。
[0006] 为解决上述技术问题之一，本实用新型的技术方案如下：生物培养过程固形物截 留器，包括过滤材料8、由所述过滤材料8为分界的待过滤生物反应液外室9和滤过液内室 10 ;所述滤过液内室10设置转轴13和与所述转轴相接的桨叶14。
[0007] 上述技术方案中，所述滤过液内室10优选具有旋转体的形状，所述旋转体侧面为 过滤部件，所述转轴13位于或大体位于所述旋转体轴心。对所述旋转体的几何形状没有特 另IJ限制，例如可以是但不限于圆柱形、圆台形、倒置圆台形、圆锥形、倒置圆锥形等等。
[0008] 上述技术方案中，所述滤过液内室10的过滤部件优选为过滤网。
[0009] 上述技术方案中，桨叶与转轴的连接方式无论是直接连接还是通过连接部件（例 如但不限于连接杆）间接连接均没有特别限制，无论固定连接还是可拆卸连接没有特别限 制。对桨叶的形状和数量没有特别限制，只要在随转轴转动时能使与桨叶接触到的液体产 生离心力均可；关于桨叶的形状例如可以是但不限于选自矩形、正方形、圆形、椭圆形、弧形 或螺旋形。更加优选的是，桨叶的形状和设置使得桨叶在随转轴转动时能使与桨叶接触到 的液体产生离心力的同时还能产生向下的推力，为满足这个要求，本领域技术人员知道例 如但不限于通过使桨叶稍倾斜设置，从而桨叶在行进过程中可以产生向下的推力。
[0010] 为解决上述技术问题之二，本实用新型的技术方案如下：一种生物培养生产装置， 包括生物培养反应器和上述技术问题之一的技术方案中任一项所述的截留器。
[0011] 上述技术方案中，所述截留器可选位于所述生物培养反应器的外部（简称外置截 留器），所述截留器的反应液外室9由所述过滤材料和截留器壳体围拢而成；所述生产装置 具有从所述反应器中取出流体并输送至所述反应液外室9的输送通道5。作为本领域的技 术常识，此时所述的反应器带有任何形式的混合机构，这样便于正在培养的生物和培养液 充分接触，有利于生物反应的进行。所述混合机构可以是但不限于搅拌桨混合机构、气升式 混合机构，湍动式混合机构。例如所述的反应器为搅拌式反应器；再例如所述的反应器为具 有从反应器的底部进行通气的生物培养搅拌式生物反应器；再例如所述的反应器为湍动床 式生物培养反应器或气升式生物培养反应器等等。
[0012] 对于外置截留器的情况，本领域技术人员知道，可以方便地采用各种形式设置产 出液出料口 11，而不限于图1所示的产出液出料口具体设置形式（图1是通过深入滤过液 内室10的产出液采出管道进行的），也可以方便地设置富含固相物料出料口 12 ;本领域技 术人员可以明了，为了防止固相物质在截留器壳体内壁累积，较优的是在壳体下部做成下 凹的形式，例如但不限于球冠形、锥形等，并且将所述富含固相物料出料口 12设置在下凹 的最低点。本领域技术人员还可以想到，富含固相物料出料口 12还可以外接固液分离器 (例如但不限于沉降器、离心机等）对富含固相物料进一步固液分离，而可以通过液体回输 管道将得到的液体回输反应液外室9进行循环过滤处理。当采用与出料口 12密接的固定 容积的沉降器为所述固液分离器时，随着进入沉降器内固相物质体积的增加，析出并由增 加的固相物质等体积置换出的液体可以出料口 12所在的通道作为液体回输管道回输反应 液外室9进行循环过滤处理。
[0013] 上述技术方案中，所述截留器可选位于所述生物培养反应器的内部（简称内置截 留器）。此时，可以将图1所示外置具有独立壳体的截留器置于反应器内，但优选所述反应 器内允许反应混合物占用的空间通过所述过滤材料8与滤过液内室10相隔。（也即，此时 反应器内允许反应混合物占据的空间与所述截留器的反应液外室合二为一，截留器的壳体 与反应器的壳体合二为一，省去了外置截留器那样的独立的壳体）。此时所述生产装置优选 进一步包括滤过液增氧塔18 ;所述增氧塔18内部具有如下布置：上部空间设置液体分布器 19、下部设置有与增氧气体入口相连通的增氧塔气体分布器16,液体分布器19和增氧塔气 体分布器16之间设置填料层15 ;所述增氧塔顶部具有增氧塔尾气排放口 17 ;所述生产装 置具有从所述滤过液内室10取出液体物料并输送至所述增氧塔顶部与液体分布器19相通 的增氧塔进料通道I20 ;所述生产装置具有从所述增氧塔底部取出液体物料并输回所述 反应器的液体物料回输通道II21。
[0014] 虽然本实用新型关于截留器内置时的【具体实施方式】中未采用反应器混合机构 (参见图1)，但本领域技术人员知道，为便于生物反应更好地进行，当截留器内置时，所述 的反应器自身可以带有混合机构。所述混合机构可以是但不限于搅拌桨混合机构、气升式 混合机构，湍动式混合机构。例如所述的反应器为搅拌式反应器；再例如所述的反应器为具 有从反应器的底部进行通气的生物培养搅拌式生物反应器；再例如所述的反应器为湍动床 式生物培养反应器或气升式生物培养反应器等等。
[0015] 上述技术方案中，对增氧塔内的填料层15中填料的材质和形状没有特别限制，均 可以采用现有技术中已有的那些。例如可选填料的材质可以为但不限于316L不锈钢、高硼 玻璃、聚四氟乙烯；填料的形状可以是但不限于波纹板、丝网、鞍状、拉西环、泡罩板、筛板、 纤维堆积体等。
[0016] 对于反应器内置本实用新型截留器的情况，通道I和通道II采用的输送动力的 来源和种类没有特别要求，在本实用新型说明书记载的基础上本领域技术人员能够合理选 择。例如通道I和通道II之一可以采用反应器和增氧塔的位置高低使得其中一个通道通过 液位差提供输送动力，而另一个通道的输送动力需要借助于输送栗或压力罐或真空栗。例 如通过调高增氧塔的高度或者调低反应器的高度的方法可以实现通道II的输送动力来自 液位差，而通道I借助输送栗；或者通过调低增氧塔的高度或者调高反应器的高度的方法 可以实现通道I的输送动力来自液位差，而通道II借助输送栗。还可以通道I和通道II 均采用输送栗等提供输送动力。本实用新型装置的产出液出料口 11没有特别限制，本领域 技术人员可以合理确定，例如但不限于设置在通道I或通道II。当通道I设置输送栗时可 将放料口设置在邻近输送栗的出口端（例如图3所示装置的产出液出料口 11)。
[0017] 作为本实用新型的优选方案之一，所述通道I设置输送栗22。
[0018] 本领域技术人员知道，在通道I和/或通道II使用输送栗的场合，为了降低在生 物培养过程中流量的波动，从而有利于培养过程更平稳地运行，还可以在相应的通道中设 置中间槽，使中间槽与输送栗的入口相连通；本领域技术人员还知道，为了提高增氧塔的生 产负荷，还可以为增氧塔自身建立循环回路。
[0019] 为了更方便监测细胞培养过程中反应器内的培养液的温度，还可以在反应器上设 置温度电极，从而有利于调节反应器内培养液的温度；为监测装置运行过程中装置内由于 液体与气体混合造成的泡沫情况，还可以在生物反应器设置消泡电极，从而有利于通过适 时加入适量的消泡剂将装置内的泡沫控制在较小的范围内；为了更方便监测生物培养过程 中反应器内的压力，还可以在反应器上设置压力表；为了将反应器中所有物料排空，可以采 用多种方法实现，但为了更加方便地进行排空操作，可以为反应器设置专门用于排空物料 的物料排空口，从而能够将反应器最底部的物料排空，而反应器上的物料排空口的位置也 没有特别要求，例如可以设置在反应器顶部而通过管道直达反应器内的最底部物料，当然 还可以把物料排空口设置在反应器的最底部位置；等等。
[0020] pH检测装置和溶解氧电极不是本实用新型生产装置的必需配置，但为了控制pH 和溶解氧的快捷便利，本实用新型实施例和比较例中使用了pH检测装置和溶解氧电极，但 未在相应的说明书附图中标出。
[0021] 本实用新型中【具体实施方式】和实施例中所涉及的溶解氧浓度，以相对饱和溶解度 来表示，刚经过121°C灭菌后