[实用新型]用于生物反应器的旋转过滤器及包括其的生物反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种旋转过滤器及包括该过滤器的生物反应器，具体涉及一种用于生物反应器的旋转过滤器及包括该旋转过滤器的生物反应器。

背景技术

在生物体(例如细菌、真菌、病毒等的各种微生物)、生物体的离体器官(例如植物的根尖、茎尖、子叶、叶原基、花原基等)生物体的离体组织(例如植物的愈伤组织)或生物体的细胞(例如各种动物细胞)的液体培养过程中，都需要定期更换培养基以保证供应给被培养物足够的营养，并及时排出被培养物的代谢废物。同时还需要从被培养物所在的培养基中随时取样，以监测被培养物的生长情况。因此对进行生物液体培养的装置——生物反应器的要求很高，比如在进行所述更换培养基和取样检测过程中，严格防止杂菌从各种渠道进入到生物反应器中引起被培养物的污染。

如图1所示，现有的生物反应器包括培养罐102、进料储罐103、收集储罐104以及位于培养罐102内的旋转过滤器101，其中，旋转过滤器101固定在培养罐102的实心搅拌轴109上。实心搅拌轴109的转动带动固定在其上的搅拌叶110和旋转过滤器101一起转动，防止培养基中的被培养物或其碎片堵塞旋转过滤器的过滤网。培养罐102与进料储罐103通过进料管105相连；培养罐102与收集储罐104通过收集管107相连。进料管105一端开口从进料储罐103顶部伸入进料储罐103底部，另一端开口位于培养罐102顶部，并且进料管105上装有进料泵106，可以将新鲜培养基泵入培养罐102。收集管107一端开口经培养罐102顶盖从旋转过滤器101顶部伸入旋转过滤器101底部，另一端开口位于收集储罐104顶部，并且收集管107上装有收集泵108，可以将过滤掉被培养物或其碎片后的培养基泵入收集储罐104。收集管中的培养基可以用于(a)检测被培养物代谢产物含量以监测被培养物生长情况；(b)分离由被培养物新陈代谢产生的有用产物(比如青霉素、抗体等)；(c)通过净化处理等处理步骤回收其中营养成分重新利用等。

现有用于生物反应器的旋转过滤器缺点包括：旋转过滤器上端开口，限制培养罐内培养液的液面高度。

如图1所示，现有技术的生物反应器旋转过滤器，下端封闭，上端开口，以保证收集管可以插入到过滤器底部并不必随旋转过滤器的转动而转动。因此培养罐中培养液的液面不能超过旋转过滤器上端的开口，否则培养罐中带有被培养物或其碎片的培养液将混入旋转过滤器内，达不到获得滤液的目的。因此现有技术的生物反应器必须包括精确控制生物反应器中的培养基液面高度的装置，比如液位电极等，大大增加了生物反应器的成本。

如图1所示，使用现有旋转过滤器的生物反应器的缺点包括：

(1)旋转过滤器安装拆卸操作复杂。

生物反应器常常用于大规模的生物体或其离体器官、组织和细胞的液体培养。根据实际生产的需要，生物反应器的规模可以从几升到几千升，甚至达到上万吨，数百万吨(比如抗生素生产所需发酵罐)。由于生物反应器运行一定时间后，被培养物或其碎片可能会堵塞旋转过滤器的过滤网，必须拆卸旋转过滤器清洗其过滤网。现有的生物反应器在首次安装时，必须先安装旋转过滤器，再安装培养罐顶盖；在拆卸旋转过滤器时，必须首先打开顶盖。但是如果在被培养物生长周期过程中，生物反应器的顶盖一旦打开，其中的被培养物与外界接触，会导致污染事故的发生。

(2)无法在线清洗

生物反应器的优点在于可以连续大规模培养生物体及其离体器官、组织和细胞，但每种被培养物都有其一定的生长周期。如果在被培养物生长周期内发生旋转过滤器的堵塞，现有的生物反应器无法实现不终止生物反应器内的培养而进行旋转过滤器的清洗。此外，即使是一个生长周期结束，可以终止培养，也必须将按照上述复杂操作将旋转过滤器拆卸下来，进行超声清洗。

(3)搅拌轴负荷大，增加密封难度，且其马达占用培养罐上方空间

由于现有技术的旋转过滤器是由培养罐实心搅拌轴带动的，因而搅拌轴不仅要带动搅拌叶转动，而且还要负荷旋转过滤器的转动，因而需要大功率的马达提供动力。而马达的功率越大，其占用的体积也越大，因而现有技术生物反应器搅拌轴的马达会占用生物反应器培养罐上方的有限空间，使对生物反应器配套设施的要求提高，比如对设备所在厂房的高度的要求增加，维修保养难度增加。

此外，由于搅拌轴的负荷增大，搅拌轴与培养罐顶盖的机械密封难度也必然增加，容易造成生物反应器密封不完全，导致污染事故的发生。