專利名稱：一種蜂窩載體固定化細胞的氣升式內循環生物反應器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于微生物固定化技術領域，涉及一種固定化細胞生物反應器，尤其涉及一種具有氣升式內循環的生物反應器。
微生物固定化技術是生物工程領域中的一項新興技術，目前已廣泛應用于制藥、化工、食品及環保等領域。80年代起，該項技術開始應用于工業廢水的處理。生物反應器是微生物固定化的核心技術之一，研究開發高效節能的生物反應器已成為當前的一個重要課題。
目前，工業上應用的固定化細胞生物反應器主要有間歇式、連續攪拌槽式、填充床式和流化床式等。上述的固定化細胞生物反應器，有的易使固定化細胞破碎，有的傳質效率不夠理想，有的操作困難。流化床式生物反應器，如文獻《環境科學》，1997，18(1)，26所報道的“內循環生物流化床反應器”，操作難度較高，不易推廣使用；另有一種氣升式內循環生物反應器，其傳質效率雖然高于一般的流化床式反應器，但是，該反應器在操作過程中，由于氣體的上升會使小氣泡匯聚成大氣泡，導致傳質效率的降低。
本實用新型的目的在于設計一種蜂窩載體固定化細胞的氣升式內循環生物反應器，以綜合上述各種反應器的優點，克服其存在的缺陷。
本實用新型的構思是這樣的將整個反應器設計成塔狀或圓柱狀，在其內部設有一根或數根內管，內管內裝填了含有固定化細胞的蜂窩載體。在反應器底部設有一個帶有噴氣口的曝氣器，壓縮空氣可通過曝氣器直接進入含有固定化細胞蜂窩載體的內管。蜂窩載體既是載有細胞的生物催化劑，又可起到靜態混合器的作用，因此可大大提高反應效率。與現有的流化床生物反應器相比，其反應效率可提高20％～30％，阻力僅為填充床式的15％～25％。
以下將結合附圖對本實用新型作詳細的說明。


圖1為所述反應器的結構示意圖。圖2為裝填了蜂窩載體的內管結構示意圖。圖3為圖2中的A-A向示意圖。圖4為蜂窩載體的示意圖。圖中
1----殼體2----內管3----蜂窩載體4----排氣口5----底物進口6----支架7----曝氣器8----噴氣口9----產物出口10----直通孔11----空間由圖可見，所說的反應器主要由殼體1、一根或數根內管2、蜂窩載體3和曝氣器7所構成。
所說的殼體1為一個圓柱形的塔體；所說的內管2為圓直管，其直徑為60mm～200mm，以100mm～150mm為最好；所說的蜂窩載體3為一個具有直通孔10的圓柱體，其表面具有微孔結構，用以固定化細胞。蜂窩載體3的外徑應能與內管2的內徑相配合，可以采用無機材料如陶瓷或耐高溫的有機材料制成；所說的直通孔10可以是方孔，也可以是圓孔或六邊形孔等多邊形的孔；蜂窩載體3裝填在內管2中，內管2的底面與蜂窩載體3之間留有空間11，內管2可采用常規的機械方法，如通過支架6固定在由殼體1的內壁；曝氣器7設置在殼體1的底部，其上端設有一個噴氣口8，噴氣口8插入內管2的底面與蜂窩載體3之間的空間11，以使空氣能直接進入內管2；排氣口4設置在殼體1的頂部，底物進口5設置在殼體1的上部，產物出口9則設置在殼體1的下部。
該反應器是這樣運行的將細胞液或酶液送入反應器，使其固定于蜂窩載體3上，底物由底物進口5進入反應器，其液面高度應高于內管2，壓縮空氣經過曝氣器7，通過噴氣口8進入內管2，造成管內外液體的密度差，使液體在反應器內循環流動進行反應，多余的氣體則可由排氣口4排出。反應結束后，反應產物可由產物出口9排出。
為使由排氣口4排出的氣體不帶有泡沫，可在殼體1的內部排氣口4處設置一個泡沫分離器，如絲網分離器或機械消泡器等。
由上述公開的技術方案可見，本實用新型所說的反應器，綜合了目前各種生物反應器的長處，具有較為顯著的優點傳質效果好，流動阻力小。與現有的流化床生物反應器相比，其反應效率可提高20％～30％，阻力僅為填充床式的15％～25％。為一種具有廣泛應用前景的生物反應器，尤其可用于廢水的生化處理。
權利要求1.一種蜂窩載體固定化細胞的氣升式內循環生物反應器，主要由圓柱形的殼體(1)，一根或數根內管(2)和曝氣器(7)所構成，內管(2)可采用常規的機械方法固定在殼體(1)的內壁，曝氣器(7)設置在殼體(1)的底部，其上端設有一個噴氣口(8)，其特征在于內管(2)內裝填了帶有直通孔(10)的蜂窩載體(3)，其表面具有微孔，外徑與內管(2)的內徑相配合；內管(2)的底面與蜂窩載體(3)之間留有空間(11)，噴氣口(8)插入內管(2)的底面與蜂窩載體(3)之間的空間(11)，排氣口(4)設置在殼體(1)的頂部，底物進口(5)設置在殼體(1)的上部，產物出口(9)設置在殼體(1)的下部。
2.如權利要求1所述的反應器，其特征在于所說的內管(2)為圓直管，其直徑為60mm～200mm。
3.如權利要求2所述的反應器，其特征在于所說的內管(2)的直徑為100mm～150mm。
4.如權利要求1所述的反應器，其特征在于所說的蜂窩載體(3)上的直通孔(10)為方孔、圓孔或六邊形孔。
5.如權利要求1，或2，或3，或4所述的反應器，其特征在于在殼體(1)的內部排氣口(4)處設置一個泡沫分離器。
專利摘要本實用新型公開了一種蜂窩載體固定化細胞的氣升式內循環生物反應器。所說的反應器內設有一根或數根裝填了含有固定化細胞蜂窩載體的內管。蜂窩載體既是載有細胞的生物催化劑,又可起到靜態混合器的作用,因此可大大提高反應效率。與現有的流化床生物反應器相比,其反應效率可提高20%—30%,阻力僅為填充床式的15%—25%。為一種具有廣泛應用前景的生物反應器,尤其可用于廢水的生化處理。
文檔編號C12M1/00GK2384947SQ992390
公開日2000年6月28日 申請日期1999年7月22日 優先權日1999年7月22日
發明者張永明, 俞俊棠 申請人:華東理工大學