CN201241144Y - 多功能生化反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种多功能生化反应器，罐体下端设置附有放料口的下封头，上端设置附有精物出料口的上封头，罐体侧壁上部设置进料口，罐体内设有混合及过滤装置，进料口上方设有粗过滤器和精过滤器，由二过滤器将罐体内自下而上依序分为混合反应室、粗过滤液腔，粗过滤液腔侧壁设一粗物料出口，精过滤器设在粗过滤液腔与上封头的接口处，上封头上设有一精物料出料口，在混合反应室内竖直设置一与进料管连通的文丘管作为其内循环管，进料管通过外循环管连接外循环泵和粗物料出口。针对已有生化反应器内循环慢、固定化材料脱落严重的问题，提供一种内循环充分、固定化材料损失少的多功能生化反应器。其优点是：既减少生物材料损失，又确保了大循环量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种无搅拌类型的床式生物反应器，尤其涉及一种多功能生化反应器。
背景技术
生物反应器是利用生物催化剂进行化学反应的设备，是实现生物技术产品工业化最重要的技术之一。生物反应器如果从物料混合方式分类，可以分为有搅拌和无搅拌两种形式。床式生物反应器属于无搅拌形式的反应器，床式生物反应器分为固定床、流化床和悬浮床三类。
生物反应器的传质性是需要首先考虑的因素。一般固定床的粒子填充率高，但是排气困难，传质差，流化床传质好，但是粒子填充率低；悬浮床处于两者之间。
另外，生物反应器无论采取什么形式的固定化，都存在固定化材料的脱落，这些材料的脱落一方面造成生物催化剂的损失，另外造成后提取的困难。因此，如何降低生物催化剂的流失也是生物反应器的难题。
另外，如何使反应器能够结构简洁，制造容易，同时适应多种形式的生物催化，也是生物反应器设计的重点之一。
为了解决传质问题，有人在反应器内设置一段管道，增加内循环，强化传质量，但是因采用直径一致的管道，需要较大的管道内流速，否则混合效果不理想，而这一方法也需要增加能量消耗。
为了解决生物材料损失问题，有人在反应器上增加过滤装置，因为采用单一过滤材料，如果孔径太大，依然有生物材料的损失，如果孔径太小，过滤器压降太大，过滤困难，影响循环速度。
因此，有必要新开发一种新的生物反应器，克服上述缺陷。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，针对已有生化反应器内循环慢、固定化材料脱落严重的问题，提供一种内循环充分、固定化材料损失少的多功能生化反应器。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用下列技术方案：一种多功能生化反应器，包括一罐体，罐体下端设置附有放料口的下封头，上端设置附有精物出料口的上封头，罐体侧壁上部设置进料口，罐体内设有混合及过滤装置，其中，所述的进料口上方设有粗过滤器和精过滤器，由二过滤器将罐体内自下而上依序分为混合反应室、粗过滤液腔，粗过滤液腔侧壁设一粗物料出口，所述的精过滤器设在粗过滤液腔与上封头的接口处，上封头上设有一精物料出料口，在混合反应室内竖直设置一与进料管连通的文丘管作为其内循环管，进料管通过外循环管连接外循环泵和粗物料出口，从而形成一对粗物料的循环体。
在上述基础上，所述的罐体自中部向下有一夹套，在夹套底部下封头处设置一夹套排液口。
上述罐体的侧壁上对称设有挂耳。
上述罐体的长径比H/D为2～10：1，包括：2：1、4：1、6：1、8：1、10：1，文丘管的直径在1/20D～2/5D之间。
其中，所述粗过滤器材料孔径为0.01mm-1mm。过滤材料为不锈钢或者塑料。
所述的精过滤器过滤材料为超滤膜，孔径为0.01mm-50um。所述的超滤膜为金属、烧结陶瓷、或聚砜材料中的一种或其组合。
本实用新型的工作流程是：
流体在外循环泵的作用下，与生物粒子(细胞，酶，固定化生物粒子)混合，以一定流速进入文丘式内循环管，经过加压减压通过内循环管，内循环管与罐体间的物料因为文丘式内循环管的物料上升而向下运动，并进入文丘式内循环管形成内循环。流体与生物离子经过粗过滤器，孔径大的粒子被截流在罐体内混合反应室中，粗滤液经过粗物料出口进入外循环管，并且经过外循环泵形成循环，重新泵入混合反应室中。
在连续进料形式下，粗过滤物料部分经过精过滤器进入上封头，生物粒子被截留在粗过滤液腔，通过精过滤器的物料由精物料出口进入后续的工序流程。
本实用新型与已有同类装置相比，其优点是：一、采用文丘管作为内循环管，强化了内循环，同时，采用两道过滤器，解决了生物材料损失和大循环量之间的矛盾。二、应用广泛，本实用新型可广泛应用于固定化细胞转化、固定化酶转化、游历酶转化、自由细胞转化、偶联转化、细胞培养、污水处理等生物催化过程。
附图说明
附图1为本实用新型的整体结构示意图。
图中标记说明
1——罐体 11——进料口
12——夹套 13、13’——挂耳
2——下封头
21——放料口 22——夹套排液口
3——粗过滤器
4——粗过滤液腔 41——粗物料出口
5——精过滤器
6——上封头 61——精物料出口
7——文丘管 8——进料管
9——外循环管 10——外循环泵
具体实施方式
如附图1本实用新型的整体结构示意图所示：本实用新型一种多功能生化反应器，包括一罐体1，罐体1下端设置附有放料口21的下封头2，上端设置附有精物料出口61的上封头6，罐体1侧壁上部设置进料口11，罐体1内设有混合及过滤装置，其中，所述的进料口11上方设有粗过滤器3和精过滤器5，由二过滤器将罐体1内自下而上依序分为混合反应室、粗过滤液腔4，粗过滤液腔4侧壁设一粗物料出口41，所述的精过滤器5设在粗过滤液腔4与上封头6的接口处，上封头6上设有一精物料出料口61，在混合反应室内竖直设置一与进料管8连通的文丘管7作为其内循环管，进料管8通过外循环管9连接外循环泵10和粗物料出口41，从而形成一对粗物料的循环通道。
本实施方式中，上述的罐体1自中部向下有一夹套12，在夹套12底部下封头2处设置一夹套排液口22。
上述罐体1的侧壁上对称设有挂耳13、13’。
上述罐体1的长径比H/D为2～10：1，文丘管7的直径为1/20D～2/5D。
上述粗过滤器3的过滤材料为不锈钢或者塑料。粗过滤器材料孔径为0.01mm-1mm。
上述的精过滤器过滤材料为超滤膜，孔径为0.01mm-50um。所述的超滤膜为金属、烧结陶瓷、或聚砜材料中的一种或其组合。
本实施例中，流体在外循环泵10的作用下，与生物粒子(细胞，酶，固定化生物粒子)混合，以一定流速进入内循环式文丘管7，经过加压减压通过内循环式的文丘管7，文丘管7与罐体1间的物料因为文丘管7的物料上升而向下运动，并进入文丘管7形成内循环。流与生物离子经过粗过滤器3，孔径大的粒子被截流在罐体1的混合反应室内，粗滤液经过粗物料出口41进入外循环管9，并且经过外循环泵10形成循环重新泵入罐体1内。
在连续进料形式下，粗过滤物料部分经过精过滤器5进入上封头6，生物粒子被截留在粗过滤液腔4，通过精过滤器5的物料经精物料出口61进入后续的工序流程。
Claims (8)
1.一种多功能生化反应器，包括一罐体，罐体下端设置附有放料口的下封头，上端设置附有精物出料口的上封头，罐体侧壁上部设置进料口，罐体内设有混合及过滤装置，其特征在于：所述的进料口上方设有粗过滤器和精过滤器，由二过滤器将罐体内自下而上依序分为混合反应室、粗过滤液腔，粗过滤液腔侧壁设一粗物料出口，所述的精过滤器设在粗过滤液腔与上封头的接口处，上封头上设有一精物料出料口，在混合反应室内竖直设置一与进料管连通的文丘管作为其内循环管，进料管通过外循环管连接外循环泵和粗物料出口。
2.根据权利要求1所述的多功能生化反应器，其特征在于：所述的罐体自中部向下有一夹套，在夹套底部下封头处设置一夹套排液口。
3.根据权利要求1或2所述的多功能生化反应器，其特征在于：所述罐体的侧壁上对称设有挂耳。
4.根据权利要求1所述的多功能生化反应器，其特征在于：所述罐体的长径比H/D为2～10：1，文丘管的直径为1/20D～2/5D。
5.根据权利要求1所述的多功能生化反应器，其特征在于：所述粗过滤器材料孔径为0.01mm-1mm。
6.根据权利要求5所述的多功能生化反应器，其特征在于：所述的粗过滤器的过滤材料为不锈钢或者塑料。
7.根据权利要求1所述的多功能生化反应器，其特征在于：所述的精过滤器过滤材料为超滤膜，孔径为0.01mm-50um。
8.根据权利要求1所述的多功能生化反应器，其特征在于：所述的超滤膜为金属、烧结陶瓷、或聚砜材料中的一种或其组合。
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Publications (1)
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| CN101831385A (zh) * | 2010-04-27 | 2010-09-15 | 惠识瑶 | 罐外循环的填充床式细胞反应器及培养动物细胞方法 |
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2008
- 2008-05-26 CN CN 200820058949 patent/CN201241144Y/zh not_active Expired - Lifetime
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