[實用新型]鼓泡式列管生物反應器

有效

• 申請號: 201720112758.3
• 申請日: 2017-02-07
• 公開（公告）號: CN206502821U
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 胡鵬;劉志昱;張猛;胡凡
• 申請（專利權）人: 上海吉態來生物技術有限公司
• 主分類號: C12M1/34
• 分類號: C12M1/34;C12M1/24;C12M1/02
• 代理公司: 北京市正見永申律師事務所11497
• 代理人: 黃小臨,馮玉清

技術領域

本實用新型總體上涉及生物反應器領域，更特別地，涉及一種鼓泡式列管生物反應器，其能夠提高氣體在液體中的傳質系數，改善生物反應效率，并且降低能耗。

背景技術

隨著世界人口的不斷增長和全球經濟的飛速發展，生物技術越來越受到重視，并且已經在醫藥、化工、食品、農業以及釀造等行業中得到越來越廣泛的應用，生物反應器的開發也得到了相應的發展。

圖1示出一種現有技術的標準型鼓泡式生物反應器10。如圖1所示，生物反應器10包括有罐體11，其一般具有類似膠囊的形狀，包括圓筒狀的主體部分和球形或弧形的兩端部分。罐體11中可裝有反應液體，例如發酵液等，罐體11的下端部附近設置有進氣口12，氣體經進氣口12進入設置在罐體11內的氣體分布器13。氣體分布器13可以是例如多孔板或多孔管等，其使氣體分散成均勻的小氣泡，進入反應液體中，并且由于浮力而向上鼓泡。氣體在鼓泡過程中可以部分溶解到反應液體中，從而參與、促進或催化反應過程。罐體11的上端可設置有排氣口14，用于排出剩余氣體，罐體11的下端可設置有排料口15，用于排出反應之后的液體。罐體11的上端還可以設置有一個或多個補料口16，其可用于向罐體11內補充各種所需源材料，例如補充反應液體，補充酸液或堿液以調節反應液體的pH值，或者補充消泡劑以抑制由于鼓泡而產生的大量泡沫等。罐體11內的上部可設置有消泡板19，其用于使消泡劑均勻分布。罐體11內還可以設置有攪拌器17，其在致動或傳動裝置18的帶動下攪拌罐體11內的反應液體和氣泡的混合物，提高氣體在反應液體中的傳質速度，其是影響反應過程的重要因素。罐體11的下端附近還可以設置有取樣口20，并且罐體11上還可以設置有一個或多個檢測電極21以用于檢測罐體11內的各種狀況，例如反應液體的pH值、溶氧值等。

鼓泡式生物反應器10適用于液體和氣體參與的中速和慢速生物反應過程，其儲液量大，操作和維護簡單。此外，鼓泡式生物反應器10的結構簡單，造價低，用于高壓反應條件時也無困難，因此得到了廣泛使用。然而，現有技術的鼓泡式生物反應器10仍存在許多缺陷。例如，氣泡在反應液體中容易發生聚合，由許多小氣泡聚合成一個大氣泡，這大大降低了傳質速度，影響了氣體吸收度和反應速度。雖然在罐體11內設置了攪拌器17，但是其抑制氣泡聚合的效果并不明顯。由于傳質速度的降低，大大影響了氣體的利用率，降低了反應速度。因此，需要延長通氣時間以增大通氣量，然而延長通氣時間又會消耗大量的電能，增大了反應成本。

因此，需要一種鼓泡式生物反應器，其能夠提高氣體在液體中的傳質速度，改善反應效率，并且能夠降低能耗。

實用新型內容

本實用新型的一個方面在于提供一種鼓泡式生物反應器，其能夠提高鼓泡時的傳質速度，從而改善反應效率，并且還能夠降低能耗。

根據一示例性實施例，一種鼓泡式列管生物反應器可包括：罐體，具有高徑比R，所述高徑比R在3<R<100的范圍；進料口，設置在所述罐體的上端或上端附近，用于向所述罐體內加入反應所需的原料；排料口，設置在所述罐體的下端或下端附近，用于從所述罐體排出反應產物；進氣口，用于向所述罐體內通氣；以及排氣口，設置在所述罐體的上端或上端附近，用于從所述罐體排出氣體。

在一示例中，所述罐體的高徑比R在5<R<80的范圍，優選地在8<R<40的范圍，更優選地在12<R<20的范圍。

在一示例中，所述進氣口設置在所述罐體的下端或下端附近。

在一示例中，所述進氣口設置在所述罐體的上端或上端附近，并且經由設置在所述罐體內的管路延伸到所述罐體的下端附近。

在一示例中，所述鼓泡式列管生物反應器還包括：從所述罐體的下端或下端附近起，設置于不同高度處的一個或多個氣體分布器。所述氣體分布器可以是多孔板。

在一示例中，所述氣體分布器通過旋轉軸安裝到所述罐體上，從而所述氣體分布器能夠在水平和垂直位置之間旋轉。

在一示例中，所述鼓泡式列管生物反應器還包括設置在所述罐體上的一個或多個檢測電極或傳感器。所述一個或多個檢測電極或傳感器選自pH值檢測電極、溶氧電極、溫度傳感器和壓力傳感器。