CN110551602A - 一种旋转式生物反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转式生物反应器，包括反应器本体和嵌设在反应器本体内壁四周的电加热板，所述反应器本体内安装有用于为反应物输送氧气和营养液的供给机构、用于搅拌反应物的搅拌机构和用于驱动供给机构以及搅拌机构动作的动力机构。本发明通过设置搅拌机构、动力机构和供给机构，可以通过电加热板恒温加热反应物的热量使旋转筒间歇转动，从而驱动供给机构与搅拌机构工作，无需工作人员定期打开盖体相反应器中添加营养液以及对反应物进行搅拌，来维持反应进行以及使反应物保持恒温，不仅减少了人工成本，并且避免了反应物与外界空气直接接触，防止细菌进入反应物中，影响反应的成功率。

Description

一种旋转式生物反应器

技术领域

本发明涉及生物工程设备技术领域，尤其涉及一种旋转式生物反应器。

背景技术

生物反应器是用来进行微生物培养、发酵中最常用的装置，在实验室中经常会运用到小型的生物反应器来进行微生物培养、发酵等生物实验，这类生物反应器一般都需要对反应物恒温加热，并往反应腔中输送空气以及营养液来维持生物反应。

现有的用于实验室的生物反应器一般都采用专门的气泵为反应物输送洁净的空气，同时还需要工作人员定期打开盖体检查，并向反应物中添加营养液维持反应的进行，以及对反应物进行搅拌来使其内部温度保持恒定，这种方式人工成本较高，同时打开反应器的盖体会导致反应物与外界空气直接接触，空气中的细菌容易进入反应器中与反应物结合，进而影响到生物反应，容易导致实验失败。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种旋转式生物反应器，其通过设置搅拌机构、动力机构和供给机构，可以通过电加热板恒温加热反应物的热量使圆弧形散热片受热较快，温控片控制周期较短，故旋转筒可以间歇转动，从而驱动供给机构与搅拌机构工作，无需工作人员定期打开盖体相反应器中添加营养液以及对反应物进行搅拌，来维持反应进行以及使反应物保持恒温，不仅减少了人工成本，并且避免了反应物与外界空气直接接触，防止细菌进入反应物中，影响反应的成功率。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种旋转式生物反应器，包括反应器本体和嵌设在反应器本体内壁四周的电加热板，所述反应器本体内安装有用于为反应物输送氧气和营养液的供给机构、用于搅拌反应物的搅拌机构和用于驱动供给机构以及搅拌机构动作的动力机构。

优选地，所述供给机构包括开设在反应器本体内的装置腔、滑塞腔、储液腔和与储液腔连通的供给槽，所述装置腔内顶部转动连接有转轮，所述转轮的边缘处转动连接有连杆，所述滑塞腔内密封滑动连接有滑塞，且滑塞上安装有仅允许空气从左往右流动的第二单向阀，所述滑塞的侧壁固定连接有贯穿至装置腔内且与连杆转动连接的滑杆，所述滑塞腔的左端部与外界连通且连通处安装有仅允许空气进入滑塞腔内的第一单向阀，所述滑塞腔的右端部通过导液管与储液腔连通，且导液管没入储液腔内的液面下，所述导液管上安装有仅允许液体从下往上流动的第三单向阀，所述反应器本体的内底部均布有与供给槽连通的供给口。

优选地，所述动力机构包括开设在反应器本体内壁的动力腔和嵌设在动力腔内的具有铁磁性的导热板，所述动力腔安装有与转轮同轴固定连接的旋转筒，所述旋转筒侧壁沿其周向等间距设有多个电磁刷片，每个所述电磁刷片的磁感线方向沿所述旋转筒的径向方向，每个所述电磁刷片的外端固定安装有与导热板相配合的圆弧形散热片，每个所述圆弧形散热片随旋转筒转动的过程中，每个述圆弧形散热片的侧面从所述导热板的内弧面扫过，每个所述圆弧形散热片上还固定有温控片，各所述温控片与和它顺时针相邻的电磁刷片电连接并控制该电磁刷片电流的通断。

优选地，所述搅拌机构包括转动连接在反应器本体内底部的搅拌轴和安装在搅拌轴上的搅拌叶，所述搅拌轴与旋转筒传动连接。

本发明具有以下有益效果：

1、通过设置动力机构驱动的供给机构，利用生物反应本身所需要电加热板产生的热能，可以使旋转筒始终保持旋转，驱动转轮工作，从而时刻向反应器内通入新鲜空气并且定量向反应器内加入营养液，无需工作人员定期向反应器内添加营养液，减少人工成本。

2、通过设置动力机构驱动的搅拌机构，可以使搅拌轴间歇转动，带动搅拌叶反应物进行搅拌，使添加的营养液与反应物混合更均匀，同时可以使反应物内部温度更加恒定，无需工作人员定期搅拌来使反应物保持恒温。

3、通过设置搅拌机构和供给机构，可以无需工作人员定期打开盖体进行添加营养液和搅拌操作，避免了反应物与外界空气直接接触，防止空气中的细菌进入反应器中，从而影响到生物反应，增加了实验的成功率。

附图说明

图1为本发明提出的一种旋转式生物反应器的结构示意图；

图2为本发明提出的动力机构的结构示意图。

图中：1动力腔、2反应器本体、3装置腔、4散热槽、5温控片、6导热板、7搅拌叶、8搅拌轴、9圆弧形散热片、10电加热板、11供给槽、12储液腔、13转轮、14连杆、15滑杆、16第一单向阀、17滑塞、18第二单向阀、19滑塞腔、20导液管、21气孔、22第三单向阀、23供给口、24旋转筒、25电磁刷片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1-2，一种旋转式生物反应器，包括反应器本体2和嵌设在反应器本体2内壁四周的电加热板10。

反应器本体2内安装有用于为反应物输送氧气和营养液的供给机构，供给机构包括开设在反应器本体2内的装置腔3、滑塞腔19、储液腔12和与储液腔12连通的供给槽11，装置腔3内顶部转动连接有转轮13，转轮13的边缘处转动连接有连杆14，滑塞腔19内密封滑动连接有滑塞17，且滑塞17上安装有仅允许空气从左往右流动的第二单向阀18，滑塞17的侧壁固定连接有贯穿至装置腔3内且与连杆14转动连接的滑杆15，滑塞腔19的左端部与外界连通且连通处安装有仅允许空气进入滑塞腔19内的第一单向阀16，滑塞腔19与外界连通的进气口处安装有滤网，可以将空气中的杂质以及细菌过滤在外部，防止细菌杂质进入反应物中影响到反应进行。

滑塞腔19的右端部通过导液管20与储液腔12连通，且导液管20没入储液腔12内的液面下，导液管20上安装有仅允许液体从下往上流动的第三单向阀22，反应器本体2的内底部均布有与供给槽11连通的供给口23，供给口23内安装有仅允许空气和营养液从下往上流动的第四单向阀，导液管20位于液面上的部分开设有气孔21，气孔21用于降低导液管20的气密性，使每次抽入滑塞腔19的营养液的量很少，以到达多次抽取后才能将营养液输送至反应器本体2内的目的，起到定量供给营养液的作用。

反应器本体2内安装有用于驱动供给机构以及搅拌机构动作的动力机构，动力机构包括开设在反应器本体2内壁的动力腔1和嵌设在动力腔1内的具有铁磁性的导热板6，动力腔1安装有与转轮13同轴固定连接的旋转筒24。

旋转筒24侧壁沿其周向等间距设有多个电磁刷片25，每个电磁刷片25的磁感线方向沿旋转筒24的径向方向，每个电磁刷片25的外端固定安装有与导热板6相配合的圆弧形散热片9，每个圆弧形散热片26随旋转筒24转动的过程中，每个述圆弧形散热片9的侧面从导热板6的内弧面扫过，每个圆弧形散热片9上还固定有温控片5，各温控片5与和它顺时针相邻的电磁刷片25电连接并控制该电磁刷片25电流的通断，动力腔1远离导热板6的内壁开设有散热槽4，用于为圆弧形散热片9快速散热。

反应器本体2内还安装有用于搅拌反应物的搅拌机构，搅拌机构包括转动连接在反应器本体2内底部的搅拌轴8和安装在搅拌轴8上的搅拌叶7，搅拌轴8与旋转筒24传动连接。

本发明中，在安装时将导热板6紧贴在动力腔1的内壁，当反应器开始工作时，电加热板10开始恒温加热，导热板6的温度随之上升，贴近导热板6的圆弧形散热片9受热后温度上升，当温度上升到一定值时，此圆弧形散热片9上的温控片5开始工作，使与其顺时针相邻的圆弧形散热片9上的电磁刷片25通电，从而在磁力作用下，通电的电磁刷片25被牵引转向导热板6，而原本贴近导热板6的圆弧形散热片9被推离导热板6，由于该块圆弧形散热片9被推离至靠近动力腔1温度较低的一侧内壁，并且该内壁上开设有散热槽4，所以该块圆弧形散热片9上的热量得以快速散发，片刻之后，已被推离导热板6的圆弧形散热片9上的温度降至温控片5临界值以下，而被牵引至贴近导热板6的圆弧形散热片9上的温度达到温控片5临界值，从而又一次推转各圆弧形散热片9，使高温圆弧形散热片9从导热板6表面移走，而低温圆弧形散热片9则接近导热板6表面，如此循环，使各圆弧形散热片9在依序转过导热板6表面的过程中，带动旋转筒24转动。

旋转筒24同时驱动搅拌轴8和转轮13旋转，转轮13旋转推动滑杆15沿水平方向往复滑动，从而推动滑塞17在滑塞腔19内往复滑动，将外界空气和储液腔12中的营养液抽入滑塞腔19中，并流入供给槽11中，通过供给口23输送至反应物内部，为反应物供给空气和营养液；同时搅拌轴8带动搅拌叶7旋转，对反应物进行充分搅拌，使输送的空气和营养液与反应物更均匀接触，并且使电加热板10对反应物均匀加热，使反应物内部温度保持恒定。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种旋转式生物反应器，包括反应器本体(2)和嵌设在反应器本体(2)内壁四周的电加热板(10)，其特征在于，所述反应器本体(2)内安装有用于为反应物输送氧气和营养液的供给机构、用于搅拌反应物的搅拌机构和用于驱动供给机构以及搅拌机构动作的动力机构。

2.根据权利要求1所述的一种旋转式生物反应器，其特征在于，所述供给机构包括开设在反应器本体(2)内的装置腔(3)、滑塞腔(19)、储液腔(12)和与储液腔(12)连通的供给槽(11)，所述装置腔(3)内顶部转动连接有转轮(13)，所述转轮(13)的边缘处转动连接有连杆(14)，所述滑塞腔(19)内密封滑动连接有滑塞(17)，且滑塞(17)上安装有仅允许空气从左往右流动的第二单向阀(18)，所述滑塞(17)的侧壁固定连接有贯穿至装置腔(3)内且与连杆(14)转动连接的滑杆(15)，所述滑塞腔(19)的左端部与外界连通且连通处安装有仅允许空气进入滑塞腔(19)内的第一单向阀(16)，所述滑塞腔(19)的右端部通过导液管(20)与储液腔(12)连通，且导液管(20)没入储液腔(12)内的液面下，所述导液管(20)上安装有仅允许液体从下往上流动的第三单向阀(22)，所述反应器本体(2)的内底部均布有与供给槽(11)连通的供给口(23)。

3.根据权利要求2所述的一种旋转式生物反应器，其特征在于，所述动力机构包括开设在反应器本体(2)内壁的动力腔(1)和嵌设在动力腔(1)内的具有铁磁性的导热板(6)，所述动力腔(1)安装有与转轮(13)同轴固定连接的旋转筒(24)，所述旋转筒(24)侧壁沿其周向等间距设有多个电磁刷片(25)，每个所述电磁刷片(25)的磁感线方向沿所述旋转筒(24)的径向方向，每个所述电磁刷片(25)的外端固定安装有与导热板(6)相配合的圆弧形散热片(9)，每个所述圆弧形散热片(26)随旋转筒(24)转动的过程中，每个述圆弧形散热片(9)的侧面从所述导热板(6)的内弧面扫过，每个所述圆弧形散热片(9)上还固定有温控片(5)，各所述温控片(5)与和它顺时针相邻的电磁刷片(25)电连接并控制该电磁刷片(25)电流的通断。

4.根据权利要求2所述的一种旋转式生物反应器，其特征在于，所述搅拌机构包括转动连接在反应器本体(2)内底部的搅拌轴(8)和安装在搅拌轴(8)上的搅拌叶(7)，所述搅拌轴(8)与旋转筒(24)传动连接。