CN111534420A - 一种生物反应器 - Google Patents

一种生物反应器 Download PDF

Info

Publication number
CN111534420A
CN111534420A CN202010266063.7A CN202010266063A CN111534420A CN 111534420 A CN111534420 A CN 111534420A CN 202010266063 A CN202010266063 A CN 202010266063A CN 111534420 A CN111534420 A CN 111534420A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bioreactor
spiral cover
cover provided
tank
miniaturization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010266063.7A
Other languages
English (en)
Inventor
汪保卫
陈涛
王智文
赵学明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN202010266063.7A priority Critical patent/CN111534420A/zh
Publication of CN111534420A publication Critical patent/CN111534420A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/38—Caps; Covers; Plugs; Pouring means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/02—Stirrer or mobile mixing elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
    • C12M33/04—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus by injection or suction, e.g. using pipettes, syringes, needles

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种生物反应器，包括罐体、罐盖和搅拌器，所述罐盖上设置有四个对称分布的连接管；连接管分别与设置有加料管的旋盖、设置有取样管和气体分布器的旋盖、设置有接种口的旋盖、设置有参数测定电级的旋盖或密封旋盖活动连接。本发明的生物反应器，通过相似结构功能单元合并以及采用多参数监测传感器(过程状态参数测定电级)的方式最大程度降低外界与反应器内部的联接通道数，实现生物反应器结构的极简设计及部件功能的集成化，从而有利于加工制造、使用操作、降低污染机会以及并行小型化。在生物反应器的小型化过程中，由于顶部开口较少，所以容易保留各功能部件接口，从而保证小型化过程中功能不受影响。

Description

一种生物反应器
发明领域
本发明涉及生物反应器，属于微生物培养、发酵用生物反应器的领域。
背景技术
生物反应器在很多领域有着广泛的应用，包括环境保护部门的废水处理、医疗部门的细胞培养和组织工程、工业生物技术中的高价值产品和大宗化学品生产、基础生命科学研究以及空间探索中用于氧气生成的藻类培养等等(Fraser&Endres,2014；Li,Xu,Wang,Chen, &He,2016；Pirasaci,Manisali,Dogaris,Philippidis,&Sunol,2017；Wang,Wang,Chen,&Zhao, 2020；Zhuo,Abass,&Zhang,2018)。近年来代谢工程与合成生物学的发展极大的促进了工业生物技术研究和应用的发展，在此过程中，菌株和细胞的生长生产性能研究以及生产工艺的开发与优化依赖于性能优良的生物反应器，对生物反应器的结构及其控制等多个方面提出了新的要求，也成为生物反应器研究的热点。在传统的生物反应器结构设计中，执行接种、补料、取样、通气、多个状态参数的监测等结构通常都是单一功能的，单独与罐内建立连接通道。这种设计导致的结果是生物反应器顶部或罐身多处开口，增加了加工制造过程的复杂度和使用过程发生污染的机率，同时也增加了小型化的困难。
因此，亟需一种能够很方便地进行生产制造、易于使用、降低污染机会的新型生物反应器，用于生物反应器的生产制造以及相关生物技术的生物细胞培养研究和应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种能够很方便地进行生产制造、易于使用、降低污染机会的生物反应器。
本发明的技术方案概述如下：
一种生物反应器，包括罐体1、罐盖2和搅拌器3，所述罐盖上设置有四个对称分布的连接管4；连接管分别与设置有加料管的旋盖5、设置有取样管和气体分布器的旋盖6、设置有接种口的旋盖7、设置有参数测定电级的旋盖8或密封旋盖9活动连接。
密封旋盖9的个数为1-3个。
其中的加料管可以集成补料、加酸、加碱、加消泡剂等至少一种的流加通道。
参数测定电级可以集成测定溶氧、pH、温度和光浊度电极的至少一种。
本发明的生物反应器，通过相似结构功能单元合并以及采用多参数监测传感器(过程状态参数测定电级)的方式最大程度降低外界与反应器内部的联接通道数，实现生物反应器结构的极简设计及部件功能的集成化，从而有利于加工制造、使用操作、降低污染机会以及并行小型化。在生物反应器的小型化过程中，由于顶部开口较少，所以容易保留各功能部件接口，从而保证小型化过程中功能不受影响。
附图说明
图1为一种生物反应器中罐体、罐盖、搅拌器和连接管结构示意图。
图2为一种生物反应器罐顶设置连接管示意图。
图3为一种生物反应器通过一个连接管与设置有加料管的旋盖5连接示意图。
图4为一种生物反应器通过一个连接管与设置有取样管和气体分布器的旋盖6连接示意图。
图5为一种生物反应器通过一个连接管与设置有接种口的旋盖7连接示意图。
图6为一种生物反应器通过一个连接管与设置有多种参数测定电级的旋盖8连接示意图。
图7为密封旋盖9示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进一步说明。
一种生物反应器(见图1、2、3、4、5、6和7)，包括罐体1、罐盖2和搅拌器3，所述罐盖上设置有四个对称分布的连接管4；连接管分别与设置有加料管的旋盖5、设置有取样管和气体分布器的旋盖6、设置有接种口的旋盖7、设置有参数测定电级的旋盖8或密封旋盖9活动连接。
密封旋盖9的个数为1-3个。
其中的加料管可以集成补料、加酸、加碱、加消泡剂等至少一种的流加通道。
参数测定电级可以集成测定溶氧、pH、温度和光浊度电极的至少一种。
通过采用极简设计的思路将相似结构功能单元合并为多个功能集合体(见图3、4、5、6)，从而最大程度降低外界与反应器内部的联接通道数，生物反应器结构简化，从而有利于加工制造、使用操作以及小型化、并行化。同时在生物反应器的小型化过程中，由于顶部开口较少，所以方便保留各功能部件接口，从而保证小型化过程中功能不受影响。
所述生物反应器，根据具体的使用目的、规格以及搅拌方式，可以采用电动搅拌器(见图1、2)或带磁子的磁力搅拌器。所述生物反应器，其中的加料管可以集成补料、加酸、加碱、加消泡剂等至少一种的流加通道设置在旋盖上，通过与控制系统的补料泵、酸碱泵及消泡剂泵等结合实现向生物反应器内的物质流加操作。
所述生物反应器，其中的设置有取样管和气体分布器的旋盖6，通过与控制系统的供气线路连接实现培养过程中向反应器内的通气；通过与取样瓶及其吸管配合实现发酵过程中的取样操作。
所述生物反应器，其中的设置有接种口的旋盖7，可实现培养起始时的接种操作，以及发酵过程中的一次性手动大量补料操作。
所述生物反应器，其中的设置有多参数测定电级的旋盖8，可实现对培养过程中多种状态参数(溶氧、pH、温度和光浊度)的至少一种的实时监测。
所述生物反应器，罐盖上的连接管4直径统一，旋盖可互换，可以根据培养过程的具体需要实现这些集成功能组件的组合以满足实验、生产培养要求，也可以用密封旋盖(图7)与连接管4连接。密封旋盖的个数为1-3个。
所述生物反应器，罐盖整体可以通过多种方式与罐体紧固密封为一个整体工作，如包括采用螺杆及耐高温密封圈密封方式将罐盖与罐体密封连接。
所述生物反应器，可适用于不同规格的实验室、工业生产水平生物反应器；也可适用于小型化平行生物反应器的制造，如50～100mL规格、1L规格、2L规格、5L、7.5L、 10L、15L规格等生物反应器。
所述生物反应器，可采用多种搅拌模式、控温模式等实施生物反应器的制造。
所述生物反应器，可采用多种类型的控制系统，包括传统的层级式控制系统，也可以适用于结合智能传感器与执行器的扁平化控制系统。
本发明所述新的生物反应器，有利于生产制造、易于使用、降低培养物污染机率；且在生物反应器小型化、并行化过程中方便保留各功能部件接口，从而保证小型化过程中功能不受影响等特点，利于生物反应器的研究开发与应用。
应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
参考文献:
Fraser,S.J.,&Endres,C.(2014).Quorus Bioreactor:A New Perfusion-BasedTechnology for Microbial Cultivation.In D.Eibl&R.Eibl(Eds.),DisposableBioreactors Ii(Vol.138,pp. 149-177).
Li,X.,Xu,Q.,Wang,Y.,Chen,F.,&He,J.(2016).Development ofa newminiaturized bioreactor for axon stretch growth.JIntegrNeurosci,15(3),365-380.doi: 10.1142/s0219635216500230
Pirasaci,T.,Manisali,A.Y.,Dogaris,I.,Philippidis,G.,&Sunol,A.K.(2017).Hydrodynamic design ofan enclosed Horizontal BioReactor(HBR)for algaecultivation.AlgalResearch- Biomass Biofuels andBioproducts,28,57-65.doi:10.1016/j.algal.2017.10.009
Wang,B.,Wang,Z.,Chen,T.,&Zhao,X.(2020).Development ofNovel BioreactorControl Systems Based on Smart Sensors and Actuators.Frontiers inBioengineering and Biotechnology,8.doi:10.3389/fbioe.2020.00007
Zhuo,M.,Abass,O.K.,&Zhang,K.(2018).New insights into the treatmentofreal N,N- dimethylacetamide contaminated wastewater using a membranebioreactor and its membrane fouling implications.RscAdvances,8(23),12799-12807.doi: 10.1039/c8ra01657g。

Claims (2)

1.一种生物反应器，包括罐体、罐盖和搅拌器，其特征是所述罐盖上设置有四个对称分布的连接管；所述连接管分别与设置有加料管的旋盖、设置有取样管和气体分布器的旋盖、设置有接种口的旋盖、设置有参数测定电级的旋盖或密封旋盖活动连接。
2.根据权利要求1所述的一种生物反应器，其特征是所述密封旋盖的个数为1-3个。
CN202010266063.7A 2020-04-07 2020-04-07 一种生物反应器 Pending CN111534420A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010266063.7A CN111534420A (zh) 2020-04-07 2020-04-07 一种生物反应器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010266063.7A CN111534420A (zh) 2020-04-07 2020-04-07 一种生物反应器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111534420A true CN111534420A (zh) 2020-08-14

Family

ID=71976887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010266063.7A Pending CN111534420A (zh) 2020-04-07 2020-04-07 一种生物反应器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111534420A (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2301847Y (zh) * 1997-07-14 1998-12-30 中国科学院化工冶金研究所 植物器官生物培养反应器
US20060199260A1 (en) * 2002-05-01 2006-09-07 Zhiyu Zhang Microbioreactor for continuous cell culture
CN102352304A (zh) * 2011-09-26 2012-02-15 中国科学院过程工程研究所 一种光强在线调控的气升式光生物反应器
CN102703313A (zh) * 2012-05-14 2012-10-03 上海交通大学 一种分批式生物反应器
CN104379722A (zh) * 2012-06-15 2015-02-25 艾本德有限公司 一次性使用的生物反应器和顶板以及它们的制造方法
US20150218501A1 (en) * 2012-09-18 2015-08-06 Bayer Technology Services Gmbh Disposable bottle reactor tank
CN205099687U (zh) * 2015-09-25 2016-03-23 浙江理工大学 毛状根专用生物反应器
CN205576152U (zh) * 2015-10-27 2016-09-14 苏州迪欧益生物科技有限公司 中试规模台式动物细胞生物反应器
CN207079241U (zh) * 2017-08-08 2018-03-09 上海海路生物技术有限公司 生物反应器用无菌排液装置
CN207259520U (zh) * 2017-09-25 2018-04-20 苏州迪欧益生物科技有限公司 中试规模台式固定床生物反应器

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2301847Y (zh) * 1997-07-14 1998-12-30 中国科学院化工冶金研究所 植物器官生物培养反应器
US20060199260A1 (en) * 2002-05-01 2006-09-07 Zhiyu Zhang Microbioreactor for continuous cell culture
CN102352304A (zh) * 2011-09-26 2012-02-15 中国科学院过程工程研究所 一种光强在线调控的气升式光生物反应器
CN102703313A (zh) * 2012-05-14 2012-10-03 上海交通大学 一种分批式生物反应器
CN104379722A (zh) * 2012-06-15 2015-02-25 艾本德有限公司 一次性使用的生物反应器和顶板以及它们的制造方法
US20150218501A1 (en) * 2012-09-18 2015-08-06 Bayer Technology Services Gmbh Disposable bottle reactor tank
CN205099687U (zh) * 2015-09-25 2016-03-23 浙江理工大学 毛状根专用生物反应器
CN205576152U (zh) * 2015-10-27 2016-09-14 苏州迪欧益生物科技有限公司 中试规模台式动物细胞生物反应器
CN207079241U (zh) * 2017-08-08 2018-03-09 上海海路生物技术有限公司 生物反应器用无菌排液装置
CN207259520U (zh) * 2017-09-25 2018-04-20 苏州迪欧益生物科技有限公司 中试规模台式固定床生物反应器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2649554C (en) Process analysis system with sterile sampling of mechanically sensitive material from a bioreactor
US20110201100A1 (en) Single use cell culture bioreactor manifold system
CN103937662B (zh) 微生物分离培养装置及其方法
EP2898059A1 (de) Einweg-flaschenreaktortank
CN102008930A (zh) 一种脱除烟气中二氧化碳的光生物反应装置
CN103146575B (zh) 一种带液路和电气接口的小型二氧化碳细胞培养箱
CN101952456A (zh) 用于检测微生物污染的系统
CN111808723A (zh) 一种采用需氧菌的发酵设备及发酵方法
CN111534420A (zh) 一种生物反应器
CN102816684B (zh) 一种可密封的恒压式微藻培养装置
CN1480110A (zh) 口腔生物膜模型装置及其口腔生物膜形成方法
CN112342130A (zh) 容纳件及具有容纳件的生物反应器和制造生物材料的方法
CN104560688A (zh) 一种用于培养混合微生物的装置及其培养方法
CN203559051U (zh) 一种用于培养混合微生物的装置
CN216106461U (zh) 一种用于光催化膜循环光催化过滤的反应装置
CN215712991U (zh) 一种微生物发酵罐无菌取样装置
CN109913366B (zh) 一种培养瓶以及丝状真菌的培养装置
CN203269947U (zh) 一种带液路和电气接口的小型二氧化碳细胞培养箱
CN214361440U (zh) 一种不锈钢细胞培养罐
JP6705725B2 (ja) 細胞分離装置および培養装置
CN217385315U (zh) 一种用于发酵液pH检测的电极系统
CN212128203U (zh) 一种适用于研究培养物间通过气体交流互作的培养装置
CN214654831U (zh) 好氧光合微生物培养罐
CN218249187U (zh) 一种发酵罐通气过滤器
CN220812477U (zh) 一种3d细胞培养的环境仓

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200814

RJ01 Rejection of invention patent application after publication