[实用新型]一种生物反应器

说明书

本实用新型提出一种生物反应器，包括罐体、搅拌轴、搅拌电机、气泡分布器、搅拌桨及消泡桨；该搅拌轴设置于罐体内部中轴线上，下端穿过罐体底部与搅拌电机同轴连接；气泡分布器设置于罐体底部并环绕该搅拌轴；搅拌桨设置于搅拌轴上，包括一层或多层，每层含有至少两个绕轴均布的桨叶；消泡桨设置于搅拌轴上，位于搅拌桨的上方，包括至少两个绕轴均布的桨叶，该桨叶上均布有竖直向下的多个栅杆。

技术领域

本实用新型属于生物机械领域，具体涉及一种生物反应器。

背景技术

利用反应器进行动物细胞的大规模微载体悬浮培养时，培养过程中需要消耗大量氧气，所以采用气泡分布器的通气方式进行通气。一方面，满足细胞生长及代谢过程的氧气需求，另一方面，通气可以带走代谢过程产生的废气，并提供部分搅拌动力使反应体系搅拌更充分。同时，通气装置一方面给系统带来较好的溶氧传质效应，但也容易产生大量泡沫，如果泡沫在培养基表面积聚过多，对表层传质有一定的阻碍作用，限制了氧的供应速率，不利于细胞的生长。

目前细胞培养反应器培养阶段的常用的通气方式为膜供氧，即使用无气泡硅胶管，气体在膜管内透过膜扩散至外侧的液相中，并不产生肉眼可见的气泡，对细胞损伤较小，但其对氧气的利用率较低，细胞培养后期溶氧可能降至10％左右，不能满足细胞生长需求。

在生物反应器培养动植物细胞，采用何种通气和消泡方式，在成本和能耗一定的情况下，最大程度地提高气体传质效果，同时将细胞损伤程度降至最低，成为重要的课题。

发明内容

本实用新型目的为提供一种生物反应器，应用于动物细胞培养，其结构简单，通气效果好，细胞损伤低。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种生物反应器，包括罐体、搅拌轴、搅拌电机、气泡分布器、搅拌桨及消泡桨；该搅拌轴设置于罐体内部中轴线上，下端穿过罐体底部与搅拌电机同轴连接；气泡分布器设置于罐体底部并环绕该搅拌轴；搅拌桨设置于搅拌轴上，包括一层或多层，每层含有至少两个绕轴均布的桨叶；消泡桨设置于搅拌轴上，位于搅拌桨的上方，包括至少两个绕轴均布的桨叶，该桨叶上均布有竖直向下的多个栅杆。

进一步地，气泡分布器为圆环状。

进一步地，气泡分布器的中心与搅拌轴轴心重合。

进一步地，气泡分布器上均布有多个圆孔，圆孔的孔口向下。

进一步地，气泡分布器的圆孔个数为20～40个，直径为2.5-4.5mm。

进一步地，气泡分布器的中空管路的外径为17～23mm，壁厚为1～2mm。

进一步地，气泡分布器距离罐底为6-10cm。

进一步地，气泡分布器选用不锈钢材质，优选SS316L。

进一步地，消泡桨下方设置有至少一个固定架，固定架上均布有竖直向上的栅杆；消泡桨的栅杆与固定架的栅杆当处于同一列时相离交错分布，且消泡桨的栅杆的下端低于固定架的栅杆的上端。

进一步地，固定架固定于罐体内壁上。

本实用新型取得的效果如下：

1、消泡效果好。消泡桨能够提供更高的剪切力，对泡沫的冲击力更强，能够很好地消除泡沫，并防止发酵液外溢，同时避免了产生大量泡沫而阻碍传质，提高氧的供应速率。

2、溶氧效果好。在反应器中进行大规模细胞培养时，将压缩空气过滤除菌除水后，通过气泡分布器进入反应器内，气泡通过向下的圆孔在反应器内先往下走，增加了气泡在反应器中溶解的路径和时间，使气体更加充分溶解，从而进入细胞满足供氧需求；以直径毫米级小气泡从小孔中喷射而出，再通过高速旋转的搅拌桨将小气泡击碎成微米级小气泡，使气泡上升过程中充分溶解氧气于溶液。