[發明專利]連續固定化的內置攪拌微膜曝氣內循環氣升式生物反應器

有效

• 申請號: 201910374493.8
• 申請日: 2019-05-07
• 公開（公告）號: CN110042046B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 李干祿;魏國光;李輝;陳可泉;許晟;張阿磊;郝寧;李艷;韋策;歐陽平凱
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C12M1/04
• 分類號: C12M1/04;C12M1/12;C12M1/02;C12M1/00;C12N9/56;C12R1/125
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 徐蓓;尹妍

1.一種連續固定化的內置攪拌微膜曝氣內循環氣升式生物反應器，其特征在于，包括氣升式細胞固定化反應器主體（100）、設置于反應器主體（100）內部的攪拌微膜曝氣裝置、環繞攪拌微膜曝氣裝置設置的內導流桶換熱器（8）、內導流桶換熱器（8）和反應器主體（100）間填充的細胞固定化材料（10）；

所述反應器主體（100）頂部設有進料口（1）、氣相出口（2）和補料口（3），底部設置出料口（16）；反應器主體（100）橫截面為方形；

所述攪拌微膜曝氣裝置從上到下依次包括相連接的氣管（4）、潛水電機（9）、聯軸器（11）、攪拌軸（12）、葉輪軸（13）和微膜曝氣葉輪（18）；氣管（4）另一端連接反應器主體（100）側壁的進氣口，用于進氣；潛水電機（9）外部通過密封桶（20）密封，潛水電機（9）電纜通過潛水電機電纜導出管（5）引出反應器主體（100）；

所述內導流桶換熱器（8）頂端連接蒸汽進口/冷卻水出口（7），底端連接蒸汽出口/冷卻水進口（15）；

所述細胞固定化材料（10）上下端設有多孔板（19），下端多孔板（19）上部設有連續出料口/取樣口（14）；

所述微膜曝氣葉輪（18）的攪拌速度為1000~2000r/min。

2.根據權利要求1所述的生物反應器，其特征在于，所述內導流桶換熱器（8）為表面安裝翅片的內導流桶。

3.根據權利要求1所述的生物反應器，其特征在于，所述氣管（4）和潛水電機電纜導出管（5）上設有活動接頭（6）。

4.根據權利要求1所述的生物反應器，其特征在于，所述攪拌軸（12）外部設有機械密封（17）。

5.根據權利要求1所述的生物反應器，其特征在于，所述微膜曝氣葉輪（18）和葉輪軸（13）間呈30~45度角連接。

6.根據權利要求5所述的生物反應器，其特征在于，所述微膜曝氣葉輪（18）為等邊梯形結構。

7.根據權利要求1所述的生物反應器，其特征在于，所述細胞固定化材料為耐150~180℃溫度的有機、無機或金屬材質。

8.權利要求1~7任一項所述生物反應器用于細胞連續固定化培養的方法，其特征在于，包括如下步驟：

從進料口（1）將物料投入反應器主體（100）中，通過氣管（4）通入空氣，打開潛水電機（9）攪拌，同時向蒸汽進口/冷卻水出口（7）通入蒸汽進行升溫；

當溫度達到100℃時，關閉潛水電機（9），向氣管（4）通入蒸汽進行滅菌，同時關閉蒸汽進口/冷卻水出口（7）和蒸汽出口/冷卻水進口（15），當溫度升至滅菌溫度時，調整氣管（4）、出料口（16）、連續出料口/取樣口（14）處的閥門，保溫滅菌；

冷卻時，向氣管（4）通入無菌空氣，并關閉出料口（16）和連續出料口/取樣口（14）處的閥門，打開潛水電機（9）攪拌，調整氣相出口（2）處閥門，維持反應器為正壓，打開向蒸汽出口/冷卻水進口（15）通入冷卻水，進行冷卻；

冷卻達到培養溫度后，進行發酵培養，待發酵液菌體和產品濃度達到要求，此時大部分菌體都自絮凝在細胞固定化材料（10）上，從補料口（3）開始補料，從連續出料口/取樣口（14）排出合格發酵液及淘汰菌體，維持稀釋率，進行連續化培養。