一種攪拌槳及使用該攪拌槳的微型生物反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種攪拌槳，其包括輪轂、圓盤及槳葉，槳葉與圓盤為一體結(jié)構(gòu)，圓盤固定在輪轂的下部。本發(fā)明提供的一種攪拌槳，能夠帶來以下至少一種有益效果：(1)攪拌槳采用漲接的連接方式，有效避免常規(guī)氬弧焊帶來的金屬熔流缺損的問題，有效保證了攪拌槳的動平衡性能，保證攪拌槳轉(zhuǎn)動的平穩(wěn)性；(2)所加工的攪拌槳尺寸精準(zhǔn)，避免了因制造過程的不確定性造成攪拌槳葉成型后的尺寸差異，降低了對培養(yǎng)過程及實驗結(jié)果的影響，有利于用于微型生物反應(yīng)器進(jìn)行平行試驗。
【專利說明】
一種攪拌槳及使用該攪拌槳的微型生物反應(yīng)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及微型反應(yīng)器攪拌技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種攪拌槳及使用該攪拌槳的微型生物反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，生物制藥產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟中發(fā)揮了越來越大的作用，受到了更多媒體和老百姓的關(guān)注。微生物發(fā)酵制藥的技術(shù)源頭是微生物的菌種，一個好的微生物菌種在一定程度上決定了微生物發(fā)酵產(chǎn)生的藥物的質(zhì)與量。而菌種的高通量篩選技術(shù)是其性能改進(jìn)的重要環(huán)節(jié)之一。
[0003]目前，高通量篩選技術(shù)因其篩選效率高而日益得到重視與發(fā)展。而高通量篩選，在從實驗室的微升級反應(yīng)器向升級反應(yīng)器逐級放大研究的過程中，需要經(jīng)過毫升級的微型生物反應(yīng)器來完成。
[0004]在生物技術(shù)領(lǐng)域，現(xiàn)有的小試、中試及生產(chǎn)規(guī)模的反應(yīng)器，大部分采用機械攪拌系統(tǒng)，以實現(xiàn)反應(yīng)器中的動量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞及反應(yīng)過程。機械攪拌系統(tǒng)采用電機驅(qū)動攪拌軸，帶動攪拌槳與攪拌軸同步旋轉(zhuǎn)。因此，攪拌系統(tǒng)尤其是攪拌槳，是攪拌式生物反應(yīng)器的重要部件。
[0005]目前傳統(tǒng)的攪拌槳采用槳葉、圓盤與輪轂組成，材質(zhì)盡可能采用不銹鋼材料以減少金屬材料腐蝕溶出物對生物反應(yīng)過程的影響。槳葉、圓盤與輪轂相互間采用不銹鋼焊接常用的氬氣保護焊接的方式加工而成。
[0006]用于微型生物反應(yīng)器的攪拌槳，為盡可能降低攪拌對放大研究結(jié)果的干擾，也需要參照正常攪拌槳的尺寸比例進(jìn)行設(shè)計與加工。由于圓盤與槳葉的尺寸小、材料薄的特點，如采用常規(guī)氬弧焊，焊接難度較大，容易造成焊接效果不理想(熔流影響外形尺寸，結(jié)構(gòu)尺寸難以控制)，一方面影響攪拌槳的動平衡性能，進(jìn)而影響攪拌系統(tǒng)的使用壽命;另一方面，高通量篩選所采用的平行試驗方法，會因為各反應(yīng)器內(nèi)槳葉的制造差異，造成對各反應(yīng)器內(nèi)依靠攪拌槳實現(xiàn)的氣泡粉碎與供氧、介質(zhì)混合及菌體所受剪切力等指標(biāo)產(chǎn)生差異，從而影響基于平行試驗方案的培養(yǎng)過程及實驗結(jié)果，降低實驗數(shù)據(jù)的有效性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種攪拌槳及使用該攪拌槳的微型生物反應(yīng)器，其中攪拌槳的攪拌槳尺寸精準(zhǔn)，避免了因制造過程的不確定性造成攪拌槳葉成型后的尺寸差異，降低了對培養(yǎng)過程及實驗結(jié)果的影響，有利于用于微型生物反應(yīng)器進(jìn)行平行試驗。
[0008]本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下:
[0009]—種攪拌槳，包括:輪轂、圓盤及槳葉，槳葉與圓盤為一體結(jié)構(gòu)，圓盤固定在輪轂的下部。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述槳葉、圓盤為可折彎的薄板金屬，以有利于圓盤、槳葉的加工成型。[0011 ]具體的，槳葉、圓盤的加工采用線切割成型，采用薄板金屬，有利于線切割鉬絲的選擇，方便槳葉、圓盤的成型加工;采用線切割成型加工后，需要折彎成型，即，將槳葉由水平設(shè)置折彎成豎直設(shè)置，以擴大攪拌流體的區(qū)域，達(dá)到良好的攪拌效果。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述圓盤與輪轂采用漲接、點焊、螺紋連接方式，這些連接方式易于控制，這樣可以有效避免焊接方式帶來的不足，即避免金屬熔流缺損的問題。
[0013]具體的，圓盤與輪轂所采用的易于控制的固定與連接方式，如漲接、點焊、螺紋等方式，與焊接方式相比，具有一定的優(yōu)勢，其可以避免金屬熔流缺損的問題，從而保證了圓盤結(jié)構(gòu)尺寸，避免在加工成型過程中尺寸變形，從而影響后期的試驗方案的設(shè)計。
[0014]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述圓盤的中部設(shè)置有中心孔，中心孔尺寸與輪轂下部凸臺的外圓尺寸配合設(shè)置，以保證圓盤與輪轂準(zhǔn)確定位并連接固定良好。
[0015]具體的，圓盤的中心孔與輪轂下部凸臺的外圓配合設(shè)置，有利于保證兩者定位精度及連接效果，即，在圓盤與輪轂連接過程中，槳葉通過圓盤與輪轂的精確定位，保證了攪拌槳葉片結(jié)構(gòu)與尺寸的精度，以實現(xiàn)各槳葉之間的一致性，從而有利于用于微型生物反應(yīng)器進(jìn)行平行試驗。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述槳葉的數(shù)量為二葉至或六葉，其對稱均分在圓盤的外部;槳葉所在平面與圓盤所在平面垂直形成平葉槳，也可形成一定的角度成為斜葉槳。
[0017]具體的，圓盤的外部設(shè)置有二件至六件，其均勻設(shè)置在圓盤的外部;槳葉與圓盤經(jīng)過線切割一體加工成型后，槳葉與圓盤在一個水平面上，線切割成型后，需要將槳葉由水平位置折彎之豎直或一定角度位置，這樣有利于槳葉與罐體內(nèi)部的液體充分接觸，保證攪拌槳的攪拌效果。
[0018]本發(fā)明還提供了一種微型生物反應(yīng)器，其包括罐體、攪拌軸、罐蓋、消泡槳;消泡槳穿過罐蓋的中心孔，設(shè)置在罐體的內(nèi)腔中，并設(shè)置在攪拌軸上;在攪拌軸上還設(shè)置有如前述的攪拌槳。
[0019]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述攪拌槳設(shè)置于所述攪拌軸靠近于罐體底部的一端。
[0020]通過本發(fā)明提供的一種攪拌槳及使用該攪拌槳的微型生物反應(yīng)器，能夠帶來以下至少一種有益效果:
[0021](I)攪拌槳采用易于控制的連接固定方式，如漲接、點焊、螺紋等方式，有效避免焊接帶來的金屬熔流缺損的問題，有效降低攪拌槳的動不平衡質(zhì)量，保證攪拌槳在微型生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)動的均勻性；
[0022](2)攪拌槳的結(jié)構(gòu)合理，避免了攪拌槳差異對微生物培養(yǎng)過程與結(jié)果的影響，有利于按平行試驗設(shè)計方案開展高通量菌種篩選，提高實驗數(shù)據(jù)的有效性。
【附圖說明】
[0023]下面將以明確易懂的方式，結(jié)合【附圖說明】優(yōu)選實施方式，對一種攪拌槳及使用該攪拌槳的微型生物反應(yīng)器的上述特性、技術(shù)特征、優(yōu)點及其實現(xiàn)方式予以進(jìn)一步說明。
[0024]圖1是本發(fā)明之?dāng)嚢铇Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明之圓盤及槳葉結(jié)構(gòu)示意圖(未折彎)；
[0026]圖3是使用本發(fā)明提供的使用攪拌槳的微型生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]附圖標(biāo)號說明:
[0028]1.輪轂;2.圓盤;3.槳葉;4.罐體;5.攪拌軸;6.罐蓋;7.消泡槳;8.攪拌槳。
【具體實施方式】
[0029]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對照【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖，并獲得其他的實施方式。
[0030]為使圖面簡潔，各圖中只示意性地表示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分，它們并不代表其作為產(chǎn)品的實際結(jié)構(gòu)。另外，以使圖面簡潔便于理解，在有些圖中具有相同結(jié)構(gòu)或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個，或僅標(biāo)出了其中的一個。在本文中，“一個”不僅表示“僅此一個”，也可以表示“多于一個”的情形。
[0031]圖1是本發(fā)明攪拌槳的實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括:輪轂1、圓盤2及槳葉3，其中，槳葉3與圓盤2為一體結(jié)構(gòu)，圓盤2固定在輪轂I的下部。
[0032]在本發(fā)明攪拌槳的另一優(yōu)選實施例中，槳葉、圓盤為可折彎的薄板金屬，易于圓盤、槳葉的加工成型。
[0033]在本發(fā)明攪拌槳的再一優(yōu)選實施例中，圓盤與輪轂采用易于控制的固定與連接方式，如漲接、點焊、螺紋等方式，這樣可以有效避免焊接方式帶來的不足，即，避免金屬熔流缺損的問題。
[0034]在本發(fā)明攪拌槳的又一優(yōu)選實施例中，圓盤的中部設(shè)置有中心孔，中心孔尺寸與輪轂下部的外圓尺寸配合設(shè)置，以保證圓盤與輪轂準(zhǔn)確定位并連接固定良好。
[0035]圖2是本發(fā)明之圓盤及槳葉結(jié)構(gòu)示意圖(未折彎)的實施例，槳葉3與圓盤2為一體結(jié)構(gòu)，其采用線切割方式形成;槳葉3的數(shù)量為四件，其均分在圓盤2的外部，以降低攪拌槳的動不平衡質(zhì)量，保證攪拌槳的轉(zhuǎn)動穩(wěn)定性;槳葉3所在平面與圓盤2所在平面垂直，這樣，有利于槳葉與罐體內(nèi)部的液體充分接觸，保證攪拌槳的攪拌效果。
[0036]本發(fā)明提供的攪拌槳的制作過程如下:
[0037]首先，選取圓盤2及槳葉3的加工板料，采用線切割的方式，按照設(shè)計尺寸切割四件槳葉3及圓盤2中部的中心孔；
[0038]接著，將槳葉3由水平方向旋鈕成豎直方向，其中，位置相對的槳葉3的旋轉(zhuǎn)方向相反；
[0039]最后，采用漲接的方法，將圓盤2中部的中心孔與輪轂I下部的外圓柱面連接固定。
[0040]本發(fā)明還公開了一種微型生物反應(yīng)器。目前國際上出現(xiàn)的微型生物反應(yīng)器在結(jié)構(gòu)上大體包括三類:孔板式微反應(yīng)器(microtiter plate,MTP)、基于現(xiàn)有搖瓶或發(fā)酵罐原型縮微化的分體式微反應(yīng)器(miniature b1reactor，MBR)和微流控芯片實驗室(microfluid-based lab-on-a_chip)。微型生物反應(yīng)器雖然形式各異，但都具有以下功能和特點:①多參數(shù)在線檢測功能，可同時測量pH值、D0(dissolved oxygen，溶解氧)、Pco2、0D(optical density，光密度)等重要參數(shù);②高通量分析功能，在一臺微反應(yīng)器上集成的微發(fā)酵罐數(shù)可達(dá)6、12、24、48、96個不等;③體積小，其體積一般小于lOOmL，有的甚至小至5mL，微流控芯片則為nL級規(guī)模。此外，還有造價低、減少昂貴原材料消耗、降低勞動強度等優(yōu)勢。
[0041]在本發(fā)明微型生物反應(yīng)器的實施例一中，微型生物反應(yīng)器包括罐體、攪拌軸、罐蓋、消泡槳;消泡槳穿過罐蓋的中心孔，設(shè)置在罐體的內(nèi)腔中，并設(shè)置在攪拌軸上;在攪拌軸上還設(shè)置有攪拌槳，其中攪拌槳的結(jié)構(gòu)為:其包括輪轂、圓盤及槳葉，槳葉與圓盤為一體結(jié)構(gòu)，圓盤固定在輪轂的下部。
[0042]在本發(fā)明微型生物反應(yīng)器的實施例二中，優(yōu)選地，在上述實施例一的基礎(chǔ)上，攪拌槳設(shè)置于所述攪拌軸靠近于罐體底部的一端，便于進(jìn)行攪拌動作，并有效保證攪拌系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定、攪拌效果的均勻。
[0043]在本發(fā)明微型生物反應(yīng)器的一個具體的優(yōu)選實施例中，參照圖1、圖3，微型生物反應(yīng)器包括罐體4、攪拌軸5、罐蓋6、消泡槳7;消泡槳7穿過罐蓋6的中心孔，設(shè)置在罐體4的內(nèi)腔中，并設(shè)置在攪拌軸5上;在攪拌軸5上還設(shè)置有攪拌槳8，攪拌槳由緊固螺釘固定在攪拌軸上，攪拌槳8設(shè)置于攪拌軸5靠近于罐體4底部的一端。其中，攪拌槳8的結(jié)構(gòu)為:其包括輪轂1、圓盤2及槳葉3，槳葉3與圓盤2為一體結(jié)構(gòu)，圓盤2固定在輪轂I的下部。槳葉3、圓盤2為可折彎的薄板金屬。圓盤2與輪轂I采用漲接的連接方式。圓盤2的中部設(shè)置有中心孔，中心孔尺寸與輪轂I下部的外圓尺寸配合設(shè)置。槳葉3的數(shù)量為四件，其均分在圓盤2的外部;槳葉3所在平面與圓盤2所在平面垂直。
[0044]本實施例中，攪拌槳8的數(shù)量為一件，可根據(jù)實驗需要，靈活設(shè)置攪拌槳8的數(shù)量。
[0045]在本實施例中，消泡槳的結(jié)構(gòu)還可以采用如下結(jié)構(gòu):其包括圓盤，擋圈，一對圓盤水平設(shè)置在擋圈的外圈，圓盤所在直線穿過擋圈的幾何中心。圓盤的下部設(shè)置有鋸齒形結(jié)構(gòu)，且圓盤的底部與擋圈的底部齊平。同時，所述組合式消泡槳設(shè)置在機械密封動環(huán)的下部，組合式消泡槳上的擋圈的頂部緊壓機械密封動環(huán)固定。
[0046]通過本發(fā)明提供的一種攪拌槳，能夠帶來以下至少一種有益效果:
[0047](I)攪拌槳采用漲接的連接方式，有效避免焊接帶來的金屬熔流缺損的問題，有效降低攪拌槳的動不平衡質(zhì)量，保證攪拌槳轉(zhuǎn)動的穩(wěn)定性；
[0048](2)攪拌槳的結(jié)構(gòu)合理，避免了不同反應(yīng)器的攪拌槳之間相互差異對培養(yǎng)過程與實驗結(jié)果的影響，有利于提高高通量菌種篩選實驗數(shù)據(jù)的有效性。
[0049]應(yīng)當(dāng)說明的是，上述實施例均可根據(jù)需要自由組合。微型生物反應(yīng)器中的消泡槳也可采取與本發(fā)明類似的結(jié)構(gòu)設(shè)計。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種攪拌槳，其特征在于，包括:輪轂、圓盤及槳葉，槳葉與圓盤為一體結(jié)構(gòu)，圓盤固定在輪轂的下部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攪拌槳，其特征在于:所述槳葉、圓盤為可折彎的薄板金屬。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攪拌槳，其特征在于:所述圓盤與輪轂采用漲接或點焊或螺紋方式連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攪拌槳，其特征在于:所述圓盤的中部設(shè)置有中心孔，中心孔尺寸與輪轂下部的外圓尺寸配合設(shè)置。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的攪拌槳，其特征在于:所述槳葉的數(shù)量為2-6件，其均分在圓盤的外部;槳葉所在平面與圓盤所在平面垂直。6.—種微型生物反應(yīng)器，其特征在于:包括罐體、攪拌軸、罐蓋、消泡槳； 消泡槳穿過罐蓋的中心孔，設(shè)置在罐體的內(nèi)腔中，并設(shè)置在攪拌軸上； 在攪拌軸上還設(shè)置有權(quán)利要求1-5任一所述的攪拌槳。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微型生物反應(yīng)器，其特征在于:所述攪拌槳設(shè)置于所述攪拌軸靠近于罐體底部的一端。
【文檔編號】C12M1/21GK106085821SQ201610643051
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月8日 公開號201610643051.5, CN 106085821 A, CN 106085821A, CN 201610643051, CN-A-106085821, CN106085821 A, CN106085821A, CN201610643051, CN201610643051.5
【發(fā)明人】杭海峰, 唐寅, 張明, 曾良平, 李加亮, 張偉平, 郭謀之, 徐奇聰, 莊英萍, 張嗣良
【申請人】上海國強生化工程裝備有限公司, 華東理工大學(xué)