[实用新型]一种高效生物反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及生物反应器技术领域，具体涉及一种高效生物反应器及薯蓣皂苷高效生物水解方法或其他生物医药如青霉菌发酵生产青霉素、青蒿细胞发酵生产青蒿素等等。

背景技术

生物反应器是在一个可以控制培养条件的容器中培养生活细胞或组织或生命体生产人类需要的生物活性物质或组织或个体的培养设备的总称。在酒类、生物医药、食品生产、环境治理等方面有着广泛的应用。目前人类所应用的生物反应器的控制条件有：培养基配方、溶氧率、酸碱度、渗透势、温度、光照等。近些年研究发现磁场对生物细胞的生长代谢有显著的促进作用，磁场被认为对细胞生长和次生代谢具有显著的调节作用，但是在生物技术上如何科学地利用磁场来促进培养细胞的生长代谢仍然是个未解的技术难题，尤其是在大型生物反应器中，使用简单的外加磁场必然导致反应器内的培养细胞受磁不均匀；尽管可以通过搅拌来实现培养细胞接受外加磁场作用，但是，对于固定化培养的生物反应器则无法实现这一要求，如何将磁场和固定化培养科学结合起来，也是生物技术中的一个难题；同时在生物反应器中，固定化细胞培养并最大限度地增加反应面积可以提高反应效率，如何增加反应面积也是一个技术难题，本实用新型提供了该项技术。负离子气体一方面可以提高细胞活力，另一方面可以提高溶液的pH值。目前还没有将这些新发现科学地用于生物反应器的设备和技术。本实用新型将固定化材料与永磁体结合在一起，解决了固定化生物反应器中磁场利用的问题，大大提高了固定化生物反应器的工作效率，也为相关科学研究提供了新的研究工具。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供了一种高效生物反应器。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：

一种高效生物反应器，包括发酵罐、进气系统、发酵罐外的循环管道、发酵罐顶部的出气管道、发酵罐底部的出入口管道、发酵罐顶部的出气口和底部的出入口，所述出气口在出气管道的上端，所述出入口在出入口管道的下端，所述进气系统包括进气管道、高压气泵、进气口无菌过滤器和进气口阀门，进气管道、出入口管道、循环管道三者相连通，所述循环管道上开设有取样口，取样口上设有取样口阀门，底部的出入口上设有出入口阀门；

所述循环管道中设置有氧电极和pH计，用以监测循环管道中发酵液或培养液的溶氧率和pH值；

其特征在于：所述循环管道的两端分别与发酵罐顶部的出气管道和底部的出入口管道连通，发酵罐内的发酵液通过循环管道循环；

所述发酵罐内设置有磁珠，所述发酵罐的底部或/和顶部为可以分离的漏斗形结构，便于填充和取出磁珠。

在所述进气管道上设置有负离子发生器，高压气泵、进气口无菌过滤器、负离子发生器、进气口阀门沿着进气管道的进气方向依次设置，进气系统通入的气体可以是自然空气，也可以是人工高纯度氧气，也可以是人工氮气，具体使用什么气体根据不同的培养要求而定。

所述负离子发生器可通过向循环管道中循环的发酵液中通入负离子氧气以促进好氧细胞的生长代谢和调节发酵液酸碱度，防止发酵液酸化，或通入其他组分的负离子气体来调节发酵液的酸碱度；

所述负离子发生器、氧电极和pH计与一个总控制器相连，由该总控制器根据氧电极和pH计输出的数据来调节负离子发生器的通气工作。

所述总控制器为一个微型电子计算机模块，可以接受pH计和氧电极发出的检测电信号，并根据设置的信号范围控制高压气泵和负离子发生器的电源，从而控制发酵液的pH值和溶氧率在设置的范围内。如果发酵液的pH值低于设置的范围，总控制器就会自动开启负离子发生器的电源，该负离子发生器开始工作将通入发酵罐的空气负离子化，负离子空气进入发酵罐可以升高pH值，当发酵液的pH值超过设置的范围时，总控制器断开负离子发生器的电源；如果发酵液的溶氧率低于设置的范围，总控制器自动开启高压气泵，发酵液的溶氧率开始上升，当发酵液的溶氧率超过设置的范围时，总控制器自动减弱高压气泵的电源电流或电压，高压气泵鼓气速度下降，发酵液的溶氧率也慢慢下降，如此自动循环控制。

所述高效生物反应器还包括一个与出入口相连通的气体加热装置，该气体加热装置可拆卸，该气体加热装置包括空气加热器和鼓风机；

通过出入口可以向发酵罐内通入高温气体或者有机溶剂或者消毒剂。

进一步，所述磁珠自下而上填充在发酵罐内或者所述磁珠悬浮于发酵罐内的液体中；