一种生物反应器的制作方法

本实用新型涉及一种生物反应器。

背景技术：

目前在生物好氧发酵的过程中，如氨基酸、有机酸、抗生素、酶制剂产品、糖醇类产品等等，都是属于液态深层好氧发酵。在好氧发酵生产的过程中，为了使菌体能够得到充分的有氧呼吸，使菌体获得充足的氧气及营养成分，以达到提高菌体的生长速度，获得高质量的生物产品的目的。

此外，在具体的发酵罐的使用过程中，为得到更均匀的浓度、更好的传热、传质和混合效果，通常采用在反应器内壁上设置挡板，以防止产生大漩涡和增加流体乱流程度。传统的生物反应器存在着空气分布不均匀，搅拌死角，使得氧和菌料不能充分吸收，造成溶氧不足的缺陷，从而影响产品品质以及生产效率，也不利于清洗工作的进行。

综上所述，传统的生物反应器在结构上存在明显的不足，仅仅可以通过一个点给生物反应器内供气，无法将空气中的氧气均匀分布在发酵罐的发酵液中，特别是大直径发酵罐，存在搅拌死角，使氧和菌体料液菌体不能充分融合，造成溶氧不足的缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种一种生物反应器，用以解决现有的生物反应器溶氧量不足，存在反应死角的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型一种生物反应器，所述生物反应器包括罐体、设置在所述罐体内的搅拌桨叶、与所述罐体连接的供气装置、给所述搅拌桨叶提供动力的动力装置，以及设置在所述罐体内的气液混合器；

其中，所述搅拌桨叶间隔安装在位于所述罐体中间的搅拌轴上，所述搅拌轴的一端伸出所述罐体与所述动力装置连接；

所述气液混合器包括环设在所述罐体内侧壁且与所述供气装置连接的供气管道，以及安装在所述供气管道上的多个喷嘴，多个所述喷嘴的出口与所述搅拌桨叶在搅拌轴上的间隙相对应。

优选的，所述喷嘴包括第一喷管、第二喷管、第三喷管以及第四喷管；

所述第四喷管的进口套置于所述第三喷管的出口处，所述第三喷管和所述第四喷管之间设有环形间隙；

所述第三喷管的进口套置于所述第二喷管的出口处，所述第二喷管和所述第三喷管之间设有环形间隙；

所述第二喷管的进口套置于所述第一喷管的出口处，所述第一喷管与所述第二喷管之间设有环形间隙，且所述第一喷管的进口与所述供气管道连通。

优选的，所述搅拌桨叶包括第一搅拌桨叶、第二搅拌桨叶以及第三搅拌桨叶，所述搅拌桨叶包括轮盘以及环设在所述轮盘上的多个桨叶片，所述桨叶片相对于所述搅拌轴的横截面的夹角范围在8°到12°范围内。

优选的，所述罐体的内侧壁上还安装有温度传感器。

优选的，所述罐体的外侧壁上设有液位显示管。

优选的，所述搅拌轴伸出所述罐体的底部的穿孔，所述搅拌轴与所述穿孔之间设置有机械密封。

优选的，所述驱动装置设为驱动电机，所述驱动电机通过减速器、联轴器与所述搅拌轴连接。

优选的，所述供气管道设置在所述罐体的侧壁和底部。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型的生物反应器可将空气中的氧与料液最大程度的混合，有助于菌体或细胞快速均匀的溶解吸收，提高了料液的溶氧率，大幅度提高发酵指标，提高产物的量。同时，使得整个反应器不存在反应死角。

附图说明

图1为本实用新型生物反应器的结构示意图。

图2为本实用新型的气液混合器结构示意图。

图3为本实用新型的喷嘴的结构示意图。

图4为本实用新型的搅拌桨叶的结构示意图。

图5为本实用新型的桨叶片的结构示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

下面将更详细地描述本实用新型的具体实施例。提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种生物反应器，其包括罐体100、设置在罐体100内的搅拌桨叶200、与罐体100连接的供气装置400、给搅拌桨叶200提供动力的动力装置300，以及设置在罐体100内的气液混合器500；其中，搅拌桨叶200间隔安装在位于罐体100中间的搅拌轴240上，搅拌轴240的一端伸出罐体100与动力装置300连接；气液混合器500包括环设在罐体100内侧壁且与供气装置400连接的供气管道510，以及安装在供气管道510上的多个喷嘴520，喷嘴520的出口与搅拌桨叶200相对应，具体的，气液混合器的喷嘴520的出口与搅拌桨叶200在搅拌轴240之间的间隙相对，在气液混合器500喷出料液时，恰好可以在搅拌桨叶200的作用下进一步搅拌，使得氧气可以充分的溶解到料液中去，达到料液中的溶氧度处于最佳状态。

其中，如图3所示，本实用新型的喷嘴520包括第一喷管521、第二喷管522、第三喷管523以及第四喷管524；第四喷管524的进口套置于第三喷管523的出口处，第三喷管523和第四喷管524之间设有环形间隙；第三喷管523的进口套置于第二喷管522的出口处，第二喷管522和第三喷管523之间设有环形间隙；第二喷管522的进口套置于第一喷管521的出口处，第一喷管521与第二喷管522之间设有环形间隙，且第一喷管521的进口与供气管道510连通。供气管道510中的空气具有一定的速度喷入第一喷管521内后，在第一喷管521和第二喷管522环形间隙之间形成负压，使得气液混合器周围的料液通过该环形间隙进入到第二喷管522内，同理，在第二喷管522和第三喷管523之间，以及第三喷管523与第四喷管524之间形成负压区，进一步的将料液和空气中的氧气混合，使得料液和氧气充分混匀的目的，同时也使得料液在罐体不存在反应死角，充分使得料液在罐体内运转。使菌体或细胞料液往复循环中，将空气中的氧与菌体料液中的菌体细胞快速均匀的溶解吸收，提高溶氧速率，大幅度提高发酵指标并有效增加装罐系数，大幅度提高产量。

作为可变换的实施方式，第一喷管521、第二喷管522、第三喷管523以及第四喷管524的形状为喇叭口状，该形状的喷管更利于气液的混合。

具体的，如图4和图5所示，本实用新型的搅拌桨叶包括第一搅拌桨叶210、第二搅拌桨叶220以及第三搅拌桨叶230，搅拌桨叶200包括轮盘212以及环设在轮212盘上的多个桨叶片211，桨叶片211相对于搅拌轴240的横截面的夹角范围在8°到12°范围内。桨叶片211在该角度范围内，可以取得最佳的翻滚剧烈程度，使得料液的混合更加均匀和充分，从而使得反应溶液与氧气充分的混合。

罐体100的内侧壁上还安装有温度传感器600，可以时刻检测生物反应器罐体内的温度，通过监测的温度，实时控制着罐体内部的温度情况，方便外界工作人员对罐体内相关温度的控制。此外，罐体100的外侧壁上设有液位显示管120，用于检测罐体内的反应料液在罐体内的液位。

本实用新型的搅拌轴240伸出罐体100的底部的穿孔，搅拌轴240与穿孔之间设置有机械密封。动力装置300设为驱动电机，驱动电机通过减速器、联轴器与搅拌轴连接。在罐体100底部设置动力装置，生物反应器的结构稳定可靠，可适用于大规模培养细胞，且能实现良好的混合和传质效果。

较佳的，供气管道500设置在罐体的侧壁和底部，气液混合器500可以分布在罐体100侧壁和底部的供气管道上，这样在罐体的不同深度，不同位置均设置有空气混合器，充分的将空气的氧气与料液混合，有助于菌体或细胞的生长，提高溶氧量，提高培养物的产量。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。