[發明專利]一種氣升式磁負離子生物反應器

有效

• 申請號: 201310645712.4
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103627636A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 董靜洲;朱蕾;雷燦;王瑛;艾訓儒;鄭小江
• 申請（專利權）人: 湖北民族學院
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/42;C12M1/38;C12M1/36;C12M1/34;C12M1/04
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

技術領域

本發明屬于生命科學實驗室生化培養技術領域，更具體涉及一種氣升式磁負離子生物反應器，適用自養細胞、異養細胞和動植物細胞或組織的液體培養研究。

背景技術

生化工程是生命科學領域高新技術方向之一。通過生化工程手段生產人類需要的藥品、食品乃至組織或器官是生命科學發展趨勢之一。在生化反應的基礎研究和工業化應用中，細胞培養是最常用的一種研究野生型細胞和工程細胞合成目的產物的手段。氣升式液體培養由于攪拌溫和，易于控制而被廣泛使用。然而，目前的好氧微生物和動植物細胞氣升式培養方式主要是采用外界空氣供氧的。這勢必由于大氣污染而引起液體培養效率大大降低，例如空氣中的二氧化硫超標將導致菌種或細胞迅速衰退或中毒，目的產物產量急劇減少。而且空氣中的氧氣比率是固定的，因此傳統氣升式液體培養罐不利于調節氧氣比率的液體培養研究需要和生產需要。

本裝置除了解決目前傳統的氣升式液體培養罐采用空氣供氧的缺陷外，還重點解決了細胞培養過程中采用可控的氧氣濃度進行供氧的技術問題和不需要添加堿性鹽類就能控制pH值的問題，并能維持液體培養液的還原態，對通入發酵液的氣體分子進行磁化，可以延緩細胞、組織衰老和提高細胞、組織活力。

該裝置除了用來進行微生物和動植物細胞與組織的好氧培養之外，還可以用于厭氧液體培養研究或生產，無論在好氧液體培養還是厭氧液體培養中，都能夠直接調節pH值和氧化還原電位，而不需要通過添加堿性鹽類，該方法可以大大提高細胞的活力和延長代謝產物生產時間及產量。

發明內容

本發明的目的是在于針對現有氣升式液體培養罐存在的上述問題，提供一種氣升式磁負離子生物反應器，適用自養細胞、異養細胞和動植物組織或器官的液體培養研究與生產，還可以用于水生動植物培養等。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種氣升式磁負離子生物反應器，包括液體培養罐，液體培養罐的頂部設置有罐頂蓋，液體培養罐的底部通過空氣循環通道與液體培養罐的頂部連通，空氣循環通道內設置有用于循環空氣的氣泵和用于加熱空氣循環通道內溫度的溫度控制器，空氣循環通道上還套設有磁場-高壓發生器，還包括電解氧水槽，電解氧水槽的電解正電極的輸出管道與空氣循環通道連通，還包括設置在液體培養罐內的用于檢測溶氧率的氧電極和用于檢測pH值和溫度的pH計及溫度計。

如上所述的磁場-高壓發生器的高壓電極以犬牙交錯的方式深入到空氣循環通道內。

如上所述的罐頂蓋上設置有取樣管和進料管，取樣管上設置有取樣閥門，進料管上設置有空氣過濾器，所述的空氣循環通道內設置有空氣過濾器，液體培養罐的底部與空氣循環通道連通的部分設置有底部閥門。

如上所述的溫度控制器、磁場-高壓發生器、氣泵和空氣循環通道內的空氣過濾器從液體培養罐的頂部到底部依次排列設置，且溫度控制器、磁場-高壓發生器、氣泵和空氣循環通道內的空氣過濾器均高于液體培養罐內的液面高度，電解氧水槽的電解正電極的輸出管道與空氣循環通道上溫度控制器與磁場-高壓發生器之間的部分連通。

本發明與現有技術相比，本裝置具有以下優點和效果：

1、通過電解氧來供應培養液中的細胞、組織或生物體所需的氧，氧濃度可調，可以很方便地通過氧濃度調節培養液中的細胞、組織或生物體的生長和代謝，達到研究或生產的目的；

2、氣升式攪拌所用的空氣循環采用內循環氣體，避免了大氣污染（如二氧化硫）對培養液中的細胞、組織或生物體帶來的不利影響；

3、無論在好氧培養還是厭氧培養，都可以采用發生負離子的方式調節培養液的pH值和氧化還原電位，而不需要添加酸堿調節劑，而且全程可調pH值和氧化還原電位，解決了傳統發酵過程中難于控制pH值變化的問題和避免了添加酸堿調節試劑的環節；

4、無論在好氧培養還是厭氧培養，都可以采用發生負離子的方式中和細胞生長過程中產生的氧化劑或自由基，從而提高細胞的活力和代謝產物生產時間及產量；

5、內循環氣體中含有大量的水汽分子等氣體，通過高強磁場對這些氣體尤其是水汽分子進行磁化，再將這些磁化的分子通入到發酵罐內，可以顯著地提高細胞生長活力和生長量并促進代謝。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。