CN208632521U - 用于rhEGF生产的生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于rhEGF生产的生物反应器，该技术方案将罐体的构成模式加以改进，以法兰连接的封头简化了反应器的开启步骤；在此基础上，本实用新型利用半环状的杆体和连接杆构成了镂空式的搅拌桨结构，既提升了上、下层液体的传质效果，又不会对菌体造成较大的机械性损伤；此外，本实用新型将气体分布模块设置于搅拌杆一侧，使上升气流在罐体内形成更加理想的旋流，从而增进了溶氧分布的均匀性。应用本实用新型有助于促进重组大肠杆菌的高密度培养，尤其适用于重组大肠杆菌表达rhEGF的规模化发酵工艺。

Description

用于rhEGF生产的生物反应器

技术领域

本实用新型涉及生物反应器技术领域，具体涉及一种用于rhEGF生产的生物反应器。

背景技术

基因重组人表皮生长因子(recombinant human Epidermal Growth Factor，rhEGF)，在医学上具有显著的创伤修复、愈合伤口等功效，目前已广泛应用于化妆品、药品等领域。现有技术中，rhEGF主要依靠微生物进行生产，其原理是将rhEGF表达基因与大肠杆菌自身基因组整合，而后培养重组大肠杆菌，rhEGF作为胞外产物分泌至发酵液中，再经过除菌、纯化、冻干等手段得到rhEGF产品。

在rhEGF的规模化生产中，重组大肠杆菌的培养效率至关重要，为了获得更高的rhEGF产量，不仅要提供适于目标产物表达的环境而且应当具有较高的培养密度。大肠杆菌虽然属于兼性厌氧微生物，但要获得较高的培养密度，仍需要主动的氧气供给，同时，在高密度培养条件下，伴随培养液粘度升高、传质效率下降，普遍存在着溶氧分布不均匀的问题，这种现象在常规的气升式发酵罐中尤为明显。在这种情况下，如何提升布气效率成为了大肠杆菌高密度培养工艺中亟待解决的技术问题。此外，目前发酵罐普遍呈一体式封闭结构，对内部进行维护时操作极为不便，而且，对于部分具有夹套的发酵罐而言，夹套内同样处于封闭状态，当夹套内混入空气造成循环不畅时，难以及时排除故障。

发明内容

本实用新型旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种用于rhEGF生产的生物反应器，以解决现有技术中用于重组大肠杆菌高密度培养的发酵罐其气体分布效果不理想。

本实用新型要解决的另一技术问题是当发酵罐夹套内混有空气造成循环不畅时，难以及时排出空气。

本实用新型要解决的再一技术问题是现有技术中的发酵罐在使用前灭菌效果不理想。

为实现以上技术目的，本实用新型采用以下技术方案：

用于rhEGF生产的生物反应器，包括罐体，封头，法兰，夹套，搅拌杆，半环部，连接杆，中轴，电动机，壳体，布气管，气体分布器，卸料管，肋板，支座，端盖，插口，电热棒，观察窗，蒸汽入口，其中封头通过法兰连接在罐体的上端，在罐体的外壁上连接有夹套，搅拌杆的下端竖直的伸入至罐体中，所述搅拌杆与罐体的轴线相重合，搅拌杆的下端连接有半环部，所述半环部的两个末端各通过一个连接杆与搅拌杆连接，搅拌杆的上端通过中轴与电动机的传动连接，中轴的外周固定连接有壳体，在罐体的底部分别具有布气管和卸料管，所述卸料管位于搅拌杆的正下方，布气管到罐体轴线的垂直距离是罐体内径的1/2，布气管的上端口位于罐体内部，在布气管的上端口处连接有气体分布器；在夹套的外壁上固定连接有肋板，罐体通过肋板置于支座上，在封头的上端分别设置有端盖，插口，观察窗以及蒸汽入口，所述插口具有若干个，其中一个插口中插接有电热棒。

作为优选，另外的插口中插接有温度电极，pH电极，消泡电极，溶氧电极。

作为优选，所述封头上还设置有取样口，所述取样口处由法兰盖封闭。

作为优选，所述布气管上分别连接有止回阀和球阀，所述止回阀的位置高于球阀的位置。

作为优选，所述蒸汽入口呈开启状态，在所述蒸汽入口处插接有滤芯。

在以上技术方案中，罐体和封头构成了反应器的主体结构，封头通过法兰连接在罐体的上端，因而可较为便捷的开启。位于罐体外壁上的夹套用于通过循环水对反应器降温。搅拌杆在电动机和中轴的传动作用下旋转，从而带动下端的桨叶对培养液起到搅拌作用，其中，桨叶由一半环部和连接杆构成，半环状的杆体有助于提升搅拌范围，并促进上、下层液体的物质交换，而连接杆则对桨叶的自身结构起到加强作用，而且不会形成面板状的拍击作用，因此对菌体影响较小。罐体底端的卸料管用于培养后排出培养液，布气管用于向反应器内冲入空气为微生物供氧，位于布气管出口端的气体分布器用于将气体分散为小气泡，起到增加溶氧的作用；由于本实用新型将布气管设置于搅拌杆的一侧而非搅拌杆的正下方，因此上升的气流受搅拌作用更加充分，在有限的停留时间内气体呈旋流状上升，因此溶氧在培养液中的分布更加均匀。壳体用于对中轴起到保护作用。夹套侧壁的肋板用于将装置整体放置于支座上。封头上端的端盖可根据工艺需求适时打开，用于在培养后对罐体执行清洗操作。插口用于插接电热棒、检测电极等配套组件。观察窗用于操作者对培养液情况进行直接观察。蒸汽入口用于在培养前向反应器内从冲入蒸汽进行灭菌，培养开始后，该开口用于上升空气的排放。夹套上的开口可在发生气体堵滞现象时由此排出气体，平时该开口通过堵头密封，以保持夹套正常的封闭状态。

在优选技术方案中，在另外的插口中插接温度电极、pH电极、消泡电极、溶氧电极从而完善了反应器的基本功能；在封头上进一步设置取样口，可由此进行取样检测或执行补料操作，平时由法兰盖封闭，取样或补料时打开；布气管上的球阀用于控制气体路径的通断，而止回阀避免培养液由此倒灌；在培养过程中将蒸汽入口开启用于从此处排出上升空气，而在此处插接气体滤器则有利于避免杂菌由此处侵入，因而降低了染菌风险。

本实用新型提供了一种用于rhEGF生产的生物反应器，该技术方案将罐体的构成模式加以改进，以法兰连接的封头简化了反应器的开启步骤；在此基础上，本实用新型利用半环状的杆体和连接杆构成了镂空式的搅拌桨结构，既提升了上、下层液体的传质效果，又不会对菌体造成较大的机械性损伤；此外，本实用新型将气体分布模块设置于搅拌杆一侧，使上升气流在罐体内形成更加理想的旋流，从而增进了溶氧分布的均匀性。应用本实用新型有助于促进重组大肠杆菌的高密度培养，尤其适用于重组大肠杆菌表达rhEGF的规模化发酵工艺。

附图说明

图1是本实用新型的纵剖面结构示意图；

图2是本实用新型的俯视图；

图3是图1中A处的局部放大图；

图中：

1、罐体 2、封头 3、法兰 4、夹套

5、搅拌杆 6、半环部 7、连接杆 8、中轴

9、电动机 10、壳体 11、布气管 12、气体分布器

13、卸料管 14、肋板 15、支座 16、端盖

17、插口 18、电热棒 19、观察窗 20、蒸汽入口

41、开口 42、堵头。

具体实施方式

以下将对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。以下实施例中所使用的近似性语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本实用新型所属领域技术人员普遍理解的相同含义。

实施例1

用于rhEGF生产的生物反应器，如图1～3所示，包括罐体1，封头2，法兰3，夹套4，搅拌杆5，半环部6，连接杆7，中轴8，电动机9，壳体10，布气管11，气体分布器12，卸料管13，肋板14，支座15，端盖16，插口17，电热棒18，观察窗19，蒸汽入口20，其中封头2通过法兰3连接在罐体1的上端，在罐体1的外壁上连接有夹套4，搅拌杆5的下端竖直的伸入至罐体1中，所述搅拌杆5与罐体1的轴线相重合，搅拌杆5的下端连接有半环部6，所述半环部6的两个末端各通过一个连接杆7与搅拌杆5连接，搅拌杆5的上端通过中轴8与电动机9的传动连接，中轴8的外周固定连接有壳体10，在罐体1的底部分别具有布气管11和卸料管13，所述卸料管13位于搅拌杆5的正下方，布气管11到罐体1轴线的垂直距离是罐体1内径的1/2，布气管11的上端口位于罐体1内部，在布气管11的上端口处连接有气体分布器12；在夹套4的外壁上固定连接有肋板14，罐体1通过肋板14置于支座15上，在封头2的上端分别设置有端盖16，插口17，观察窗19以及蒸汽入口20，所述插口17具有若干个，其中一个插口17中插接有电热棒18；所述夹套4上设置有开口41，在开口41处丝接有堵头42。

该装置的工作原理如下：罐体1和封头2构成了反应器的主体结构，封头2通过法兰3连接在罐体1的上端，因而可较为便捷的开启。位于罐体1外壁上的夹套4用于通过循环水对反应器降温。搅拌杆5在电动机9和中轴8的传动作用下旋转，从而带动下端的桨叶对培养液起到搅拌作用，其中，桨叶由一半环部6和连接杆7构成，半环状的杆体有助于提升搅拌范围，并促进上、下层液体的物质交换，而连接杆7则对桨叶的自身结构起到加强作用，而且不会形成面板状的拍击作用，因此对菌体影响较小。罐体1底端的卸料管13用于培养后排出培养液，布气管11用于向反应器内冲入空气为微生物供氧，位于布气管11出口端的气体分布器12用于将气体分散为小气泡，起到增加溶氧的作用；由于本实用新型将布气管11设置于搅拌杆5的一侧而非搅拌杆5的正下方，因此上升的气流受搅拌作用更加充分，在有限的停留时间内气体呈旋流状上升，因此溶氧在培养液中的分布更加均匀。壳体10用于对中轴8起到保护作用。夹套4侧壁的肋板14用于将装置整体放置于支座15上。封头2上端的端盖16可根据工艺需求适时打开，用于在培养后对罐体1执行清洗操作。插口17用于插接电热棒18、检测电极等配套组件。观察窗19用于操作者对培养液情况进行直接观察。蒸汽入口20用于在培养前向反应器内从冲入蒸汽进行灭菌，培养开始后，该开口用于上升空气的排放。夹套4上的开口41可在发生气体堵滞现象时由此排出气体，平时该开口41通过堵头42密封，以保持夹套4正常的封闭状态。

实施例2

用于rhEGF生产的生物反应器，如图1～3所示，包括罐体1，封头2，法兰3，夹套4，搅拌杆5，半环部6，连接杆7，中轴8，电动机9，壳体10，布气管11，气体分布器12，卸料管13，肋板14，支座15，端盖16，插口17，电热棒18，观察窗19，蒸汽入口20，其中封头2通过法兰3连接在罐体1的上端，在罐体1的外壁上连接有夹套4，搅拌杆5的下端竖直的伸入至罐体1中，所述搅拌杆5与罐体1的轴线相重合，搅拌杆5的下端连接有半环部6，所述半环部6的两个末端各通过一个连接杆7与搅拌杆5连接，搅拌杆5的上端通过中轴8与电动机9的传动连接，中轴8的外周固定连接有壳体10，在罐体1的底部分别具有布气管11和卸料管13，所述卸料管13位于搅拌杆5的正下方，布气管11到罐体1轴线的垂直距离是罐体1内径的1/2，布气管11的上端口位于罐体1内部，在布气管11的上端口处连接有气体分布器12；在夹套4的外壁上固定连接有肋板14，罐体1通过肋板14置于支座15上，在封头2的上端分别设置有端盖16，插口17，观察窗19以及蒸汽入口20，所述插口17具有若干个，其中一个插口17中插接有电热棒18；所述夹套4上设置有开口41，在开口41处丝接有堵头42。其中，另外的插口17中插接有温度电极，pH电极，消泡电极，溶氧电极；所述封头2上还设置有取样口，所述取样口处由法兰盖封闭；所述布气管11上分别连接有止回阀和球阀，所述止回阀的位置高于球阀的位置；所述蒸汽入口20呈开启状态，在所述蒸汽入口20处插接有滤芯。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.用于rhEGF生产的生物反应器，其特征在于包括罐体(1)，封头(2)，法兰(3)，夹套(4)，搅拌杆(5)，半环部(6)，连接杆(7)，中轴(8)，电动机(9)，壳体(10)，布气管(11)，气体分布器(12)，卸料管(13)，肋板(14)，支座(15)，端盖(16)，插口(17)，电热棒(18)，观察窗(19)，蒸汽入口(20)，其中封头(2)通过法兰(3)连接在罐体(1)的上端，在罐体(1)的外壁上连接有夹套(4)，搅拌杆(5)的下端竖直的伸入至罐体(1)中，所述搅拌杆(5)与罐体(1)的轴线相重合，搅拌杆(5)的下端连接有半环部(6)，所述半环部(6)的两个末端各通过一个连接杆(7)与搅拌杆(5)连接，搅拌杆(5)的上端通过中轴(8)与电动机(9)的传动连接，中轴(8)的外周固定连接有壳体(10)，在罐体(1)的底部分别具有布气管(11)和卸料管(13)，所述卸料管(13)位于搅拌杆(5)的正下方，布气管(11)到罐体(1)轴线的垂直距离是罐体(1)内径的1/2，布气管(11)的上端口位于罐体(1)内部，在布气管(11)的上端口处连接有气体分布器(12)；在夹套(4)的外壁上固定连接有肋板(14)，罐体(1)通过肋板(14)置于支座(15)上，在封头(2)的上端分别设置有端盖(16)，插口(17)，观察窗(19)以及蒸汽入口(20)，所述插口(17)具有若干个，其中一个插口(17)中插接有电热棒(18)；所述夹套(4)上设置有开口(41)，在开口(41)处丝接有堵头(42)。

2.根据权利要求1所述的用于rhEGF生产的生物反应器，其特征在于另外的插口(17)中插接有温度电极，pH电极，消泡电极，溶氧电极。

3.根据权利要求1所述的用于rhEGF生产的生物反应器，其特征在于所述封头(2)上还设置有取样口，所述取样口处由法兰盖封闭。

4.根据权利要求1所述的用于rhEGF生产的生物反应器，其特征在于所述布气管(11)上分别连接有止回阀和球阀，所述止回阀的位置高于球阀的位置。

5.根据权利要求1所述的用于rhEGF生产的生物反应器，其特征在于所述蒸汽入口(20)呈开启状态，在所述蒸汽入口(20)处插接有滤芯。