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生物反应器进气与补料用的无污染灭菌系统
 
 
 
技术领域
  本实用新型涉及到生物技术中采用的无污染灭菌系统,特别涉及生物反应器进气与补料用的无污染灭菌系统。
 
背景技术
  生物反应器是利用酶或生物体(如微生物)所具有的生物功能,在体外进行生化反应的装置系统,它是一种生物功能模拟机,如发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器等。生物反应器的作用就是要为生物体代谢提供一个优化的物理及化学环境,使其能够更快更好的生长,从而得到更多的需要的生物量或代谢产物。
只有保证生物反应器中的环境符合生物体繁殖的要求,才能得到更多的生物量或代谢产物,为此必须对进气过滤器(包括滤壳和滤芯)、反应器、培养基、相关管路以及接口进行彻底灭菌。
目前采用的灭菌方法为高温蒸汽灭菌,即将高温蒸汽送入反应器后排出,送入和排出的途径包括:1)从进气过滤器送入;2)从补料管排出。图1示出了现有的一种生物反应器进气管路与补料管路的无污染灭菌系统,在该系统中,高温蒸汽通过进气过滤器B1送入生物反应器B2,此时阀门K9和K3开启。高温蒸汽通过进气过滤器B1进入生物反应器B2并流经补料管路后排出,此时阀门K6开启。
不过,对于上述高温蒸汽灭菌方法,由于进气管路、补料管路与反应器灭菌必须同步操作,因此极大地限制了反应器的用途,主要体现在以下方面:
第一、当滤芯消毒后经过检测不合格时,滤芯需连同培养基一起进行第二次消毒,从而进一步破坏了培养基的营养成分,造成了培养基的浪费。
第二、补料管路和反应器必须同时进行纯蒸汽消毒,并且每次补料之前需要对补料管路消毒,因此在一次发酵过程中只能补一次料,限制了反应器的使用范围。
第三、纯蒸汽在压力、温度上不够稳定、难以控制,当用纯蒸汽对进气过滤器的滤芯进行消毒时,会对滤芯造成一定的损害,从而缩短了滤芯的使用寿命。
因此,需要对传统生物反应器进气与补料管路的灭菌系统进行改进,以期开发出具有能够分别独立操作的进气管路与补料管路的灭菌系统,进一步扩大生物反应器的应用范围。
实用新型内容
  为了解决上述问题,本发明人进行了锐意研究,结果发现,通过在灭菌系统中设置两个三通装置,即:在生物反应器与进气过滤器之间设置一个三通装置以及在活接头与生物反应器之间设置另一个三通装置,可以不同步的进行补气、补料或消毒操作,有效延长了滤芯的使用寿命,减少培养基浪费,扩大了应用范围,从而完成本实用新型。
  本实用新型的目的在于提供以下方面:
  一种生物反应器进气与补料用的无污染灭菌系统,包括:生物反应器,分别与生物反应器相连通的进气(汽)装置和补料装置;进气(汽)装置包含有进气管道(或进汽管道),进气阀门和进气过滤器,进气过滤器位于进气阀门(或进汽阀门)和生物反应器之间;补料装置包含有补料管道、排汽阀门和活接头,所述活接头将补料管道和排汽阀门相连接;其中,在生物反应器与进气过滤器之间设有一个三通装置,该三通装置与生物反应器、进气过滤器及纯蒸汽进汽及排汽支路互通;在活接头与生物反应器之间设有另一个三通装置,该三通装置与生物反应器、补料管道及纯蒸汽进汽支路互通。
  作为本实用新型优选的结构,设置在生物反应器与进气过滤器之间的三通装置含有三个通道阀门,其中第一通道阀门连通进气过滤器,第二通道阀门连通生物反应器,第三通道阀门连通纯蒸汽进汽及排汽支路。
  所述的纯蒸汽进汽及排汽支路包括:相连通的纯蒸汽进汽管和排汽管,其中,在排汽管上设置排汽阀门。
  作为本实用新型优选的结构,在活接头与生物反应器之间所设置的三通装置含有三个通道阀门,其中,第一通道阀门与生物反应器相通,且第一通道阀门与生物反应器相连通的管道开口设置于生物反应器顶部;第二通道阀门与纯蒸汽进汽管道相通,第三通道阀门与补料管道相通。
  作为本实用新型优选的结构,本实用新型中所述的两个三通结构均优选为T形的三通结构。
  作为本实用新型优选的结构,在生物反应器内设置搅拌器;所述进气装置的进气管出口设置在生物反应器的底部。
  作为本实用新型优选的结构,所述进气装置的进气过滤器包括滤壳和滤芯。
  具体而言,根据本实用新型提供的生物反应器进气与补料用无污染灭菌系统的优点体现在以下方面:
  第一、进气过滤器进行在线纯蒸汽消毒一次合格后,下一次或者以后更多次的发酵都无需对进气过滤器进行再次消毒,不仅有效延长了进气过滤器的使用寿命,同时也保证了发酵的顺利进行,不会造成污染;
  第二、如果滤芯经过消毒后在线检测不合格,也只需要重新更换滤芯并对进气过滤器单独进行消毒即可,不用再对生物反应器中的培养基进行二次消毒,保证了培养基的营养成分不会遭到破坏;
  第三、对于本系统中的补料管路,不需要与生物反应器一起进行同步消毒,可以在发酵过程中随时补料随时消毒,不会影响发酵进程,对于半连续发酵有重要意义。

(注:该实用新型专利已获得授权)