CN220485667U - 一种一次性微生物发酵袋 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种一次性微生物发酵袋，属于微生物培养技术领域，一次性微生物发酵袋包括袋体，所述袋体的顶部设置有培养基入口、菌液入口和补料入口，所述袋体的底部设置有进气口和放液口，且所述袋体内设置有搅拌装置，所述搅拌装置位于所述袋体的底部；所述袋体内还设置有补料管，所述补料管位于所述袋体内，所述补料管的一端与所述补料入口连接，所述补料管的另一端延伸至所述袋体的底部。本申请提供的一次性微生物发酵袋能够避免交叉污染的问题，通过控制发酵袋的规格能够用于大规模发酵，能够更好的实现补料工艺的稳定性，得到高质量、高产量的质粒DNA。

Description

一种一次性微生物发酵袋

技术领域

本实用新型涉及微生物培养技术领域，具体而言，涉及一种一次性微生物发酵袋。

背景技术

质粒DNA在基因工程、转基因生物、基因治疗、农业和DNA疫苗等方面具有关键作用。近年来，随着生物制品的不断发展，质粒DNA正在越来越多地被应用于新的基因疗法，如DNA疫苗、基因替代载体和用于病毒载体生产等。因此，持续生产大量高纯度、高质量质粒DNA地能力也变得愈发重要。目前，质粒DNA主要是采用大肠杆菌发酵后，再通过提取、层析等一系列下游工艺来获得，而发酵是质粒DNA生产的关键环节。

现有技术通常采用摇瓶或玻璃发酵罐进行微生物的发酵培养，但摇瓶培养只能适用于毫克级质粒的生产，且质粒的产率较低，难以满足临床前和临床研究所用质粒的数量和质量需求，无法实现工业化规模生产。为了提高质粒产率，可以通过发酵补料的方式实现大肠杆菌的高密度培养。通过玻璃发酵罐能够实现发酵补料，但目前玻璃发酵罐的容量一般在5L以下，也无法满足对质量的需求，且由于发酵菌种种类繁多，工艺复杂，采用玻璃发酵罐存在产品间交叉污染的风险，此外，现有技术中直接将补料加入培养基上层的方式容易导致补料在培养基的上层堆积，不能及时进入下层培养基中，补料效果较差。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是如何提供一种能够发酵量较大，补料效果好，且不存在交叉污染风险的一次性微生物发酵袋。

为解决上述问题，本实用新型提供一种一次性微生物发酵袋，包括袋体，所述袋体的顶部设置有培养基入口、菌液入口和补料入口，所述袋体的底部设置有进气口和放液口，且所述袋体内设置有搅拌装置，所述搅拌装置位于所述袋体的底部；

所述袋体的内部还设置有补料管，所述补料管的一端与所述补料入口连接，所述补料管的另一端延伸至所述袋体的底部。

优选地，所述补料管上设置有单向阀。

优选地，所述袋体内的侧壁上设置有限位件，所述限位件用于将所述补料管固定在所述袋体的侧壁上。

优选地，所述搅拌装置包括磁力搅拌轴。

优选地，所述袋体的材质为多层共挤膜。

优选地，所述多层共挤膜包括内层、中间层和外层，所述内层为超低密度聚乙烯层，所述中间层为阻气层，所述外层为低密度聚乙烯层。

优选地，所述袋体顶部还设置有碱液入口、酸液入口和消泡剂入口。

优选地，所述袋体顶部还设置有尾气出口。

优选地，所述袋体侧壁的底部还设置有取样口、pH检测口、溶解氧检测口和温度检测口。

优选地，所述进气口与除菌过滤器连接。

本实用新型提供的一次性微生物发酵袋的顶部设置有培养基入口、菌液入口和补料入口，底部设置有进气口和放液口，在培养微生物时，培养基和菌液能够分别通过培养基入口和菌液入口加入发酵袋内，发酵过程中，能够通过补料入口进行补料，发酵开始前和发酵过程中能够通过进气口向袋体内通入空气，发酵完成的发酵液则能够通过放液口放出，除此之外，袋体内还设置有搅拌装置及补料管，搅拌装置位于袋体的底部，补料管的一端与补料入口连接，另一端则延伸至袋体的底部，发酵过程中的补料能够直接进入袋体的底部，然后在搅拌装置的作用下，与袋体内原来的培养基充分混合，避免了补料直接滴加至培养基上层所导致的难以充分混匀问题，补料的加入既能够限制微生物在快速生长时代谢副产物的积累，又能给予质粒充足的复制时间，保持微生物及质粒呈平稳状态增长，而本申请提供的一次性微生物发酵袋能够避免交叉污染的问题，通过控制发酵袋的规格能够用于大规模发酵，能够更好的实现补料工艺的稳定性，得到高质量、高产量的质粒DNA。

附图说明

图1为本实用新型实施例中一次性微生物发酵袋的结构示意图一；

图2为图1中A处的放大结构示意图；

图3为本实用新型实施例中一次性微生物发酵袋的结构示意图二。

附图标记说明：

1、袋体；11、培养基入口；12、菌液入口；13、补料入口；131、补料管；1311、单向阀；1312、限位件；14、碱液入口、15、酸液入口；16、消泡剂入口；17、尾气出口；21、进气口；22、放液口；23、搅拌装置；31、取样口；32、pH检测口；33、溶解氧检测口；34、温度检测口。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

如图1所示，本实用新型实施例提供一次性微生物发酵袋，包括袋体1，所述袋体1的顶部设置有培养基入口11、菌液入口12和补料入口13，所述袋体1的底部设置有进气口21和放液口22，且所述袋体1内设置有搅拌装置23，所述搅拌装置23位于所述袋体1的底部；

所述袋体1内还设置有补料管131，所述补料管131的一端与所述补料入口13连接，所述补料管131的另一端延伸至所述袋体1的底部。

本实用新型实施例中袋体1的顶部设置有培养基入口11、菌液入口12和补料入口13，培养基入口11、菌液入口12和补料入口13分别用于将培养基、菌液和补料加入袋体1内，袋体1的底部设置有进气口21和放液口22，发酵开始前和发酵过程中能够通过进气口21向袋体内通入空气，放液口22用于将培养完成后的发酵液放出；袋体1的内部还设置有搅拌装置23和补料管131，搅拌装置23位于袋体1的底部，重心更加稳定，力臂较短，稳定性较好，且对不同体积、不同补料策略的兼容性更好。相对而言，若将搅拌装置23设置于顶部，由于其重心不稳定，容易由于工艺或运输等原因导致偏心问题，高速搅拌条件下稳定性较差，且当溶氧消耗较大时，需要补料至较高的搅拌液位，难以适应不同的补料策略，当发酵液与搅拌装置23的搅拌桨叶接触过程中，容易导致发酵液被打飞的问题，引起污染的风险。袋体内设置的补料管131能够将补料直接引入袋体1底部，配合底部的搅拌装置23，能够使补料与袋体1内原来的培养基充分混匀，及时为微生物提供营养，避免了补料直接滴加至培养基上层所导致的难以充分混匀问题，补料的加入既能够限制微生物在快速生长时代谢副产物的积累，又能给予质粒充足的复制时间，保持微生物及质粒呈平稳状态增长，更好的实现补料工艺的稳定性，从而得到高质量、高产量的质粒DNA。

一次性微生物发酵袋的规格能够根据需要进行调整，例如，可以设置容量为50L，从而显著提高发酵规模和产量。相对于传统的发酵瓶和发酵罐，由于一次性微生物发酵袋采用了一次性使用技术，能够更好地防止交叉污染的问题，无需在转产过程中进行残留检测，降低了清洁工艺难度。

在一个实施例中，如图1和图2所示，所述补料管131上设置有单向阀1311。补料能够顺利从补料入口13进入袋体1的底部，但是袋体1底部的培养基无法通过补料管131从补料入口13排出，避免了倒吸的问题。

在一个实施例中，所述袋体1内的侧壁上设置有限位件1312，所述限位件1312用于将所述补料管131固定在所述袋体1的侧壁上。

将补料管131固定在袋体1内的侧壁上，能够提高补料管131的稳定性，且能够避免补料管131和搅拌装置23之间相互干扰。

在一个实施例中，所述搅拌装置23包括磁力搅拌轴。

示例性地，磁力搅拌轴的轴内含有磁铁，外部的驱动装置能够通过磁力耦合方式驱动磁力搅拌轴，使磁力搅拌轴转动，产生搅拌作用。磁力搅拌轴的设置避免了在袋体1上开孔，提高了整体的密封性。

在一个实施例中，所述袋体1的材质为多层共挤膜。多层共挤膜具有良好的阻隔性能，多层复合提高了袋体1的性能。

进一步地，所述多层共挤膜包括内层、中间层和外层，所述内层为超低密度聚乙烯层(ULDPE)，所述中间层为阻气层，所述外层为低密度聚乙烯层。ULDPE作为内层与发酵液直接接触，具有良好的生物兼容性和化学兼容性，阻气层能够阻隔氧气、二氧化碳和水蒸气等，保证微生物发酵所需的条件，外层的低密度聚乙烯能够对内层和中间层起到良好的保护作用。

示例性地，所述多层共挤膜为RENOLIT 9101多层共挤膜。

在一个实施例中，如图3所示，所述袋体1顶部还设置有碱液入口14、酸液入口15和消泡剂入口16。在微生物发酵过程中，需要通过加入碱液或酸液调节pH，以及加入消泡剂避免产生大量气泡，碱液入口14、酸液入口15和消泡剂入口16则分别用于加入碱液、酸液和消泡剂。

在一个实施例中，如图3所示，所述袋体1顶部还设置有尾气出口17。微生物发酵过程中会产生气体，产生的气体能够通过袋体1顶部的尾气出口17排出，避免气体在袋体内积累，影响袋体1内的气压。

尾气出口17可以为一个，也可以为多个。示例性地，如图3所示，尾气出口17为两个，分布于袋体1顶部的不同位置。

在一个实施例中，如图3所示，所述袋体1侧壁的底部还设置有取样口31、pH检测口32、溶解氧检测口33和温度检测口34。微生物发酵过程中需要取样检测，取样口31能够用于取样，微生物发酵过程中需要控制pH、溶解氧和温度，为了能够实现指标的监测，袋体的底部设置有pH检测口32、溶解氧检测口33和温度检测口34，通过将pH电极、溶解氧电极和温度检测电极分别插入pH检测口32、溶解氧检测口33和温度检测口34，实现对发酵过程中pH、溶解氧和温度的监测。

在一个实施例中，所述进气口21与除菌过滤器连接。

空气或氧气通过除菌过滤器去除杂菌后，通过进气口21进入袋体内，保证通入袋体1的空气或氧气不会导致污染。

应该说明的是，为了使一次性微生物发酵袋更容易运输和保存，一次性微生物发酵袋初始为折叠状态，将其用于发酵时，将其放入罐体中，通过进气口21向袋体内通入无菌的空气或氧气，使袋体1膨胀并挤压形成柱状，发酵过程中，通过进气口21通入无菌空气或氧气，保证溶解氧含量，尾气则通过尾气出口17排出，维持了袋体内的正压环境，避免污染。

在一个实施例中，尾气出口17与空气过滤器连接，对排出的尾气进行过滤。

在一个实施例中，袋体1顶部和底部设置的碱液入口14、酸液入口15、消泡剂入口16、培养基入口11、菌液入口12、补料入口13和放液口22在袋体1外部均连接有一段无菌封闭的热缩管，从而实现微生物发酵的全封闭形式。

为了使本实用新型提供的一次性微生物发酵袋的结构和功能更加清楚，对一次性微生物发酵袋的使用过程进行描述：

将一次性微生物发酵袋放入罐体中，将一次性微生物发酵袋顶部和底部的各个入口和出口分别与上下游设备连接，通过进气口21向袋体1内通入无菌空气，使袋体1膨胀，并在罐体的限制作用下形成柱形，磁力搅拌轴与罐体底部的驱动装置磁力耦合，分别通过培养基入口11和菌液入口12将培养基和菌液通入袋体内，将pH电极、溶解氧电极和温度检测电极通过pH检测口32、溶解氧检测口33和温度检测口34插入袋体1内，根据pH检测结果，通过碱液入口14或酸液入口15分别加入碱液或酸液调节pH，通过消泡剂入口16向袋体1内加入消泡剂；发酵开始后，磁力搅拌轴不断搅拌，并根据溶解氧电极的检测结果，通过进气口21通入空气或氧气调节溶解氧含量，当发酵至一定阶段后，通过补料入口13向袋体1内加入补料，补料通过补料入口13和补料管131直接进入袋体1的底部，通过磁力搅拌轴的搅拌作用以及进气口21通入气体的剪切作用，使补料与袋体1内原来的培养基充分混合；发酵过程中可以通过取样口31取样检测，发酵完成后的发酵液，通过放液口22放出，进入后续工艺。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种一次性微生物发酵袋，其特征在于，包括袋体(1)，所述袋体(1)的顶部设置有培养基入口(11)、菌液入口(12)和补料入口(13)，所述袋体(1)的底部设置有进气口(21)和放液口(22)，且所述袋体(1)内设置有搅拌装置(23)，所述搅拌装置(23)位于所述袋体(1)的底部；

所述袋体(1)的内部还设置有补料管(131)，所述补料管(131)的一端与所述补料入口(13)连接，所述补料管(131)的另一端延伸至所述袋体(1)的底部。

2.根据权利要求1所述的一次性微生物发酵袋，其特征在于，所述补料管(131)上设置有单向阀(1311)。

3.根据权利要求1所述的一次性微生物发酵袋，其特征在于，所述袋体(1)内的侧壁上设置有限位件(1312)，所述限位件(1312)用于将所述补料管(131)固定在所述袋体(1)的侧壁上。

4.根据权利要求1所述的一次性微生物发酵袋，其特征在于，所述搅拌装置(23)包括磁力搅拌轴。

5.根据权利要求1所述的一次性微生物发酵袋，其特征在于，所述袋体(1)的材质为多层共挤膜。

6.根据权利要求5所述的一次性微生物发酵袋，其特征在于，所述多层共挤膜包括内层、中间层和外层，所述内层为超低密度聚乙烯层，所述中间层为阻气层，所述外层为低密度聚乙烯层。

7.根据权利要求1所述的一次性微生物发酵袋，其特征在于，所述袋体(1)顶部还设置有碱液入口(14)、酸液入口(15)和消泡剂入口(16)。

8.根据权利要求7所述的一次性微生物发酵袋，其特征在于，所述袋体(1)顶部还设置有尾气出口(17)。

9.根据权利要求1所述的一次性微生物发酵袋，其特征在于，所述袋体(1)侧壁的底部还设置有取样口(31)、pH检测口(32)、溶解氧检测口(33)和温度检测口(34)。

10.根据权利要求9所述的一次性微生物发酵袋，其特征在于，所述进气口(21)与除菌过滤器连接。