[发明专利]用于将气体溶解到液体中的设备

说明书

一种用于将气体溶解在液体中的设备(2)包括：用于将液体供应到该设备中的进液口(4)、用于将气体供应到该设备内的液体中的进气口(6)和被布置为将该气体溶解在通过文丘里管的液体中的文丘里管(52)。该设备还包括文丘里管下游的液体和溶解气体的出口(18)。该进液口的至少一部分、该进气口的至少一部分、该文丘里管的至少一部分和该出口的至少一部分形成在一块整体形成的材料(42)中。

本发明涉及一种用于将气体溶解到液体中的设备，例如用于液体的氧合，特别是涉及一种用于生产其中溶解有气体的液体的设备，例如，用于生物反应器例如小型生物反应器中的充氧液体。

可用于在液体中培养细胞或生物体的生物反应器通常需要将氧气加入到液体中，例如，用于需氧发酵和生物医药生产，或需要通过将一种不同气体溶解到液体中来进行脱氧的液体，例如，用于厌氧发酵。用于向液体中加入氧气或其他气体的常用技术是气体喷射的技术，其中氧气或其他气体冒泡通过液体，使得氧气或其他气体的一部分溶解到液体中，从那里可以例如由细胞或生物体使用。

然而，存在与气体喷射相关的许多问题，特别是在生物反应器中。一个问题是，由于例如氧气在例如水中的溶解性差，所以能够溶解在液体中的氧气的量比用于培养细胞或生物体的理想期望的氧气水平在37摄氏度下低大致30mg/l，从而限制正在培养的细胞或生物体的产生。

第二个问题是，例如氧气在液体中的溶解性差意味着必须将大量气泡注入到液体中以试图尽可能地使气体充氧、或者尽可能地将气体溶解到液体中。然而，通过生物反应器中的液体的大量气泡的存在干扰了液体中存在的细胞或生物体，再次限制正在培养的细胞或生物体的产生，并且在一些情况下导致死亡。

第三个问题是通过生物反应器产生气泡引起泡沫，其可引发受外源性细菌的感染，例如这再次破坏生物反应器中的细胞或生物体的培养。

本发明的目的是提供一种用于将气体溶解到液体中例如充氧的改进的设备和方法。

当从第一方面观察时，本发明提供了一种用于对液体充氧的设备，该设备包括：

用于将液体供应到该设备中的进液口；

用于向该设备内的液体中供应氧气的氧气进口，该氧气进口与该进液口流体连通并且在其下游；

与该进液口和该氧气进口流体连通并且在其下游的文丘里管，其中，该文丘里管被布置为将氧气溶解到通过该文丘里管的液体中；以及

与该文丘里管流体连通并在其下游的充氧液体出口；

其中，该进液口的至少一部分、该氧气进口的至少一部分、该文丘里管的至少一部分和该出口的至少一部分形成在一块整体形成的材料中。

本发明涉及一种对通过该设备的液体进行充氧的设备。该设备包括进液口和氧气进口以及出口，其间具有文丘里管。液体和氧气通过相应的进口被供应到该设备中，该氧气进口定位于该进液口的下游，使得氧气被注入到液体流中。然后将该液体和氧气混合物通到文丘里管，例如通过与该进液口和该氧气进口流体连通并且在其下游的导管，该导管被布置为将该液体和该氧气供应到该文丘里管。由于该文丘里管在流动路径中产生的限制，这导致液体和氧气混合物通过文丘里管加速，并且然后在另一侧减速，从而在液体和氧气混合物中产生冲击波，其迫使氧气溶解在液体中，从而对液体充氧。

然后，充氧液体通过出口从该设备输出，其中可以在下游装置中使用，例如，生物反应器，供后续使用，例如，细胞培养。由于氧气在其被供应到消耗装置例如生物反应器之前已被溶解到液体中，所以避免了例如与干扰生物反应器中的细胞的气泡的存在相关联的上述问题，并且与常规喷射相比，使用本发明的设备实现了更高的溶解氧体浓度。