專利名稱:一種模塊式多用途生化反應(yīng)組合系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
一種模塊式多用途生化反應(yīng)組合系統(tǒng),屬于生物工程裝備領(lǐng)域。
背景技術(shù):
在生物技術(shù)實驗研究過程中,以及某些生物產(chǎn)品的生產(chǎn)系統(tǒng)中,往往需要 在同一裝置中分別產(chǎn)出不同研究目的物或產(chǎn)品。由于需要提取分離的研究目的 物或產(chǎn)品的品種和性質(zhì)的差別,整個裝置往往需要配套不同的提取、分離操作 設(shè)備,這樣就會使裝置所配套的設(shè)備多,占地大,投資多。或者是由于系統(tǒng)配 套的提取、分離設(shè)備不足而限制裝置功能的發(fā)揮。因此,開發(fā)研制具有較大的 生化反應(yīng)操作范圍并可以在不同的提取分離操作中使用的裝置具有重要的意 義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種模塊式多用途生化反應(yīng)組合系統(tǒng),這樣的裝置可 以在較少的投資和較小的場地的情況下,適合不同工藝需要,完成較多的研究 目的物或產(chǎn)品的制造,使整個系統(tǒng)可以滿足不同研究或產(chǎn)品生產(chǎn)的需要。
本發(fā)明的技術(shù)方案 一種模塊式多用途生化反應(yīng)組合系統(tǒng),是由反應(yīng)模塊、
提取模塊、分離模塊和控制模塊組合構(gòu)成,反應(yīng)模塊采用容積為400 1000L的 常規(guī)的機(jī)械通風(fēng)攪拌生物反應(yīng)器,采用間歇、半連續(xù)或連續(xù)的各種方式,提取 模塊采用容積為300 800L的多功能提取罐,分離模塊采用處理量為80 200L/h 的超/微濾組合膜分離組合裝置,控制模塊采用bioprocessorl.O系統(tǒng)軟件及matlab web分析和設(shè)計程序。
所述多功能提取罐,它由罐體及夾套、攪拌軸和攪拌槳、物料和儀表各種 接口所組成,攪拌轉(zhuǎn)速、攪拌槳的形式和數(shù)量以及在攪拌軸上的位置可調(diào)節(jié), 夾套有多層,可單獨或同時使用,容器接口的種類、數(shù)量和位置能滿足多種后 提取初步分離操作的要求,攪拌系統(tǒng)的不同組合是完成某一種或幾種任務(wù)前, 根據(jù)任務(wù)的混合特征選擇適合的攪拌槳的形式和數(shù)量,并可拆換安裝在攪拌軸 合適的位置上。
所述超/微濾膜分離組合裝置超濾50K/微濾O.lpm、 4吋中空纖維膜,溫 度范圍5-45'C, pH范圍2—10,操作壓力^).15Mpa,有效膜面積2 4M2的不 同組合,完成某一種或幾種任務(wù)前,根據(jù)任務(wù)的特征可選擇適合的分子量或不 同材料的膜組件,并可拆換安裝在固定的支架上。
所述的控制系統(tǒng)采用bioprocessorl.O系統(tǒng)軟件及matlab web分析和設(shè)計程
序,對任務(wù)全過程在線遠(yuǎn)程監(jiān)測,完成數(shù)據(jù)分析、圖形化表示、數(shù)據(jù)庫生成、 交互、建模并達(dá)到控制優(yōu)化。
本系統(tǒng)根據(jù)生物技術(shù)研究、產(chǎn)品生產(chǎn)要求,采用模塊化設(shè)計,由反應(yīng)模塊、 提取模塊、分離模塊和控制模塊組成。其反應(yīng)模塊采用常規(guī)的機(jī)械通風(fēng)攪拌生 物反應(yīng)器,可以完成微生物培養(yǎng)和酶促反應(yīng)等生物反應(yīng)過程,反應(yīng)可以采用間 歇、半連續(xù)或連續(xù)等多種方式;提取模塊為多功能提取罐,它由罐體及夾套、
攪拌軸和攪拌槳、物料和儀表等各種接口所組成,攪拌轉(zhuǎn)速、攪拌槳的形式和 數(shù)量以及在攪拌軸上的位置可調(diào)節(jié),夾套有多層,可單獨或同時使用,容器接 口的種類、數(shù)量和位置能滿足多種后提取初步分離操作的要求。其技術(shù)是將多 種后提取設(shè)備的功能整合到一個設(shè)備之中,可以完成諸如結(jié)晶器、絮凝罐、蒸 發(fā)器、動態(tài)離子交換和吸附罐、發(fā)酵液預(yù)處理罐、萃取罐、沉淀罐等設(shè)備所完 成的多種生物產(chǎn)品的提取任務(wù),同時,還可以作為生物反應(yīng)原料準(zhǔn)備設(shè)備完成
酶反應(yīng)器、液化和糖化罐、配料罐等相關(guān)設(shè)備的任務(wù);分離模塊為超/微濾膜分 離組合裝置,可進(jìn)行濃縮、除菌、分離等等;控制模塊采用bioprocessorl.O系統(tǒng) 軟件及matlab web分析設(shè)計程序,信息管理計算機(jī)全過程控制與優(yōu)化。
本發(fā)明的有益效果本系統(tǒng)能實現(xiàn)"反應(yīng)一提取-分離-控制"工藝流程,可以 適合不同工藝需要,完成生物物質(zhì)的反應(yīng)轉(zhuǎn)化到初步分離,達(dá)到利用一套裝置 就能分別產(chǎn)出不同研究目的物或產(chǎn)品。
具體實施例方式
實施例l:(規(guī)格為400L發(fā)酵罐-300L多功能提取罐-80L超/微濾膜裝置) 反應(yīng)模塊為400L發(fā)酵罐主要用于完成微生物培養(yǎng)和酶促反應(yīng)等生物反應(yīng) 過程,反應(yīng)可以采用間歇、半連續(xù)或連續(xù)等多種方式生物反應(yīng);技術(shù)指標(biāo)操 作容積400L,徑高比1 : 3,攪拌器轉(zhuǎn)速10 300rpm,攪拌器形式六折葉開啟 渦輪式。
提取模塊為300L多功能提取罐可以完成多種提取和分離設(shè)備中的一些操 作功能①結(jié)晶罐②絮凝罐、③蒸發(fā)器、④動態(tài)法離子交換和吸附罐、 發(fā)酵 液預(yù)處理罐、⑥溶劑萃取罐、⑦沉淀分離的沉淀罐等等;技術(shù)指標(biāo)操作容積 270L,徑高比1:3,攪拌器轉(zhuǎn)速10 300rpm,攪拌器形式六折葉開啟渦輪式, 換熱面積1.5/0.5。
分離模塊為80L超/微濾中空纖維膜主要用于提純、除菌和濃縮等,也可 以替代離心、沉降、蒸發(fā)、吸附等傳統(tǒng)的分離手段;技術(shù)指標(biāo)80L超濾50K/ 微濾0.1pm、 4吋中空纖維膜,溫度范圍5-45。C, pH范圍2 10,操作壓力 S0.15Mpa,有效膜面積2M2。
控制模塊采用bioprocessorl.O系統(tǒng)軟件及matlab web分析設(shè)計程序。 實施例2:(規(guī)格為1000L發(fā)酵罐-800L多功能提取罐-200L/h超/微濾中空纖維膜分離組合裝置)
反應(yīng)模塊為1000L發(fā)酵罐主要用于完成微生物培養(yǎng)和酶促反應(yīng)等生物反 應(yīng)過程,反應(yīng)可以采用間歇、半連續(xù)或連續(xù)等多種方式生物反應(yīng);技術(shù)指標(biāo) 操作容積1000L,徑高比1 : 3,攪拌器轉(zhuǎn)速10 300rpm,攪拌器形式六折葉開 啟渦輪式。
提取模塊為800L多功能提取罐:可以完成多種分離設(shè)備中的一些操作功能: ①結(jié)晶罐②絮凝罐、③蒸發(fā)器、④動態(tài)法離子交換和吸附罐、⑤發(fā)酵液預(yù)處理 罐、⑥溶劑萃取罐、⑦沉淀分離的沉淀罐等等;技術(shù)指標(biāo)操作容積720L,徑 高比1 :3,攪拌器轉(zhuǎn)速10 300rpm,攪拌器形式六折葉開啟渦輪式,換熱面 積1.5/0.5。
分離模塊為200L超/微濾膜主要用于提純、除菌和濃縮等,也可以替代離 心、沉降、蒸發(fā)、吸附等傳統(tǒng)的分離手段;技術(shù)指標(biāo)200L超濾50K/微濾O.lpm、 4吋中空纖維膜,溫度范圍5-45。C, pH范圍2—10,操作壓力^).15Mpa,有效 膜面積4M2。
控制系統(tǒng)釆用bioprocessorl.O系統(tǒng)軟件及matlab web分析設(shè)計程序。
權(quán)利要求
1、一種模塊式多用途生化反應(yīng)組合系統(tǒng),其特征是是由反應(yīng)模塊、提取模塊、分離模塊和控制模塊組合構(gòu)成,反應(yīng)模塊采用容積為400~1000L的常規(guī)的機(jī)械通風(fēng)攪拌生物反應(yīng)器,采用間歇、半連續(xù)或連續(xù)的方式,提取模塊采用容積為300~800L的多功能提取罐,分離模塊采用處理量為80~200L/h的超/微濾組合膜分離組合裝置,控制模塊采用bioprocessor1.0系統(tǒng)軟件及matlab web分析和設(shè)計程序。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊式多用途生化反應(yīng)組合系統(tǒng),其特征是所述 多功能提取罐由罐體及夾套、攪拌軸和攪拌槳、物料和儀表各種接口所組成, 攪拌轉(zhuǎn)速、攪拌槳的形式和數(shù)量以及在攪拌軸上的位置可調(diào)節(jié),夾套有多層, 可單獨或同時使用,容器接口的種類、數(shù)量和位置能滿足多種后提取初步分離 操作的要求。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊式多用途生化反應(yīng)組合系統(tǒng),其特征是所述 超/微濾膜分離組合裝置超濾50K/微濾O.lpm、 4吋中空纖維膜,溫度范圍 5-45°C, pH范圍2—10,操作壓力S0.15Mpa,有效膜面積2 4M2的不同組合, 完成某一種或幾種任務(wù)前,根據(jù)任務(wù)的特征可選擇適合的分子量或不同材料的 膜組件,并可拆換安裝在固定的支架上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊式多用途生化反應(yīng)組合系統(tǒng),其特征是所述 的控制系統(tǒng)采用bioprocessorl.O系統(tǒng)軟件及matlab web分析和設(shè)計程序,對任 務(wù)全過程在線遠(yuǎn)程監(jiān)測,完成數(shù)據(jù)分析、圖形化表示、數(shù)據(jù)庫生成、交互、建 模并達(dá)到控制優(yōu)化。
全文摘要
一種模塊式多用途生化反應(yīng)組合系統(tǒng),屬于生物工程裝備領(lǐng)域。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計,由反應(yīng)模塊、提取模塊、分離模塊和控制模塊組成。反應(yīng)模塊采用常規(guī)的機(jī)械通風(fēng)攪拌生物反應(yīng)器,可以完成微生物培養(yǎng)和酶促反應(yīng)等生物反應(yīng)過程;提取模塊為多功能提取罐,可以完成多種生物產(chǎn)品的提取任務(wù);分離模塊為超/微濾膜分離組合裝置,可進(jìn)行濃縮、除菌、分離等;控制模塊采用bioprocessor1.0系統(tǒng)軟件及matlab web分析和設(shè)計程序,信息管理計算機(jī)全過程控制與優(yōu)化。本系統(tǒng)能實現(xiàn)“反應(yīng)-提取-分離-控制”工藝流程,可以適合不同工藝需要,完成生物物質(zhì)的反應(yīng)轉(zhuǎn)化到初步分離,達(dá)到利用一套裝置就能分別產(chǎn)出不同研究目的物或產(chǎn)品。
文檔編號C12M1/02GK101168719SQ20071013432
公開日2008年4月30日 申請日期2007年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月11日
發(fā)明者馮志強(qiáng), 沈國強(qiáng) 申請人:江南大學(xué)