一种植物细胞大规模培养生物反应装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及生物领域，具体说是一种植物细胞大规模培养生物反应装置。解决植物细胞大规模细胞培养要求具有适应细胞培养的生物反应装置。现有的细胞培养的装置沿用了微生物和动物细胞反应器的概念，对植物细胞存在有基本缺陷。本发明专利技术在形式上和结构上针对植物细胞特点设计的，本发明专利技术包括罐体，循环泵组，光生物反应器和一些管道；使其构成一个可以循环的装置。植物细胞液在循环的过程中，使植物细胞有氧气、营养物和光合作用的光照。本发明专利技术能耗低，适合植物细胞生长。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及生物领域，具体说是一种植物细胞大规模培养生物反应装置。二、技术背景植物细胞大规模培养技术是指利用生物工程技术生产天然植物中所存在的对人类有用的物质。这项技术首先通过对植物细胞的筛选培育出具有能够产业化快速生长、继代稳定、有效物质含量高等特点的植物工程细胞，然后，把植物细胞的生长从天然或人工栽培的环境中改造成在大型生物反应装置中的快速生长，从而达到生产有用物质的目的。解决植物细胞大规模细胞培养不仅仅要培育出适应细胞大规模培养的工程细胞，同时也要求具有适应细胞培养的生物反应装置。产业化的生物反应装置在微生物和动物细胞培养中日前已经有了比较成熟的应用。但由于植物细胞与微生物或动物细胞相比具有较大的差异，所以在微生物或动物细胞培养的反应装置不能直接用于植物细胞。现有的细胞培养的反应装置有两种基本形式。一种是搅拌式，就是利用其置于细胞液中的桨叶不断搅拌使细胞在整个罐体中运动从而实现在细胞与营养物或气体的交换。另一种是气升式，他是利用气体从罐体的底部向上吹出时带动细胞运动时实现细胞物质的代谢与交换的。但由于其固有的缺陷，在植物细胞大规模培养放大时都存在着一些缺点。第一因为植物细胞和微生物不同，植物细胞对剪切比较敏感，当机械搅拌时，桨叶的机械剪切力使细胞破碎。对气升式反应器而言，由于在细胞高密度情况下黏度很大，在气升式反应器中需要保持气体一定的压力，有可能造成气泡破碎时爆破细胞的问题，所以，无论是搅拌式还是气升式都有可能会打破或爆破造成细胞死亡。另外，研究表明，细胞在搅拌时会破坏有些酶的活性，造成细胞代谢减慢。第二现有的生物反应器在小规模培养时(实验室规模)能够得到结果，但产业化放大非常困难。这是因为植物细胞在低密度条件下和大规模高密度条件下具有较大的条件差异，比如植物细胞是需要进行光合作用的。在大容积的生物反应器中由于植物细胞的密度增加而造成植物光合作用减弱。延缓了植物细胞发育和生长。另外，大容积的罐体中细胞液的罐压对细胞的影响等等，所以现有的生物反应装置是不能从根本上改变这种差异。第三大规模细胞培养的环境下，附属的供气、光照以及其他设备处于日夜不停的运转之中，而植物细胞生长周期较微生物或动物细胞要长，所以造成能耗大，成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供能耗低，能适合植物细胞生长环境的一种植物细胞大规模培养生物反应器。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为一种植物细胞大规模培养生物反应装置，其特殊在于上述装置包括罐体1，循环泵组2，光生物反应器3和一些管道；设置在罐体的底部细胞液循环入口5与光生物反应器3的细胞液循环出口7以管道相通；设置在罐体中部的细胞液循环出口6与光生物反应器3的细胞液循环入口8以管道相通；循环泵组2设置在连通管道上。上述的设置在连通管道上的循环泵组2包括由循环泵9和循环泵10，循环泵9设置在罐体的进液管道，循环泵10设置在罐体的出液管道上。上述的光生物反应器3是一表面为密封玻璃的密封箱体11，其箱体内设置盘绕的透明管道12，其与罐体的细胞液循环入口5和细胞液循环出口6相连通。上述的罐体1的外罐壁上设置恒温水浴夹层8。上述的循环泵组2上设置辅助液体、气体混合装置13。上述的罐体1内设置有检测探头，在大生产中，探头可以加装在光生物反应器中的管道里。上述的光生物反应器3内设置的透明管道12的盘绕形式为S型、横向S型、螺旋型和双S型，。上述的光生物反应器3的采光外表面设置百叶窗14，结合光照计量进行光照控制。上述的罐体上设置恒温水浴夹层8与光生物反应器的密封箱体11的水出入口相连。上述的光生物反应器3采用多个以串联或级联方式连接，进行连续培养，并可直接利用太阳能进行光照。本专利技术相对与现有技术相比，本专利技术主要是针对植物细胞培养条件的改善和节能技术的应用。其从形式上和内部构造上作了根本上的改进，因而具有以下几个优点第一，利用细胞液在罐体和生物反应器之中的循环产生的湍流来均质细胞液，不再使用机械搅拌，从根本上解决了细胞受到外界机械剪切力破碎的问题。第二，由于本专利技术不需要对细胞培养液提供额外的气体供应。减小了系统对气体压力的要求，气体不会在大的压力差下爆破，也就不会造成大量细胞的破碎，这也减少了维持气体压力的附属设备，降低了生产成本。第三，本专利技术采用光生物反应器，使细胞一直保持在良好和可受控的光照条件下，使植物细胞培养在低密度和高密度条件下都能进行很好的光合作用，同时，该结构还改善了在大容积情况下细胞可能受到的罐压和其他由于罐体的增大所带来的其他影响，缩小了细胞在低密度和高密度培养条件下的差异，使产业化放大生产比较容易。四附图说明图1为本专利技术的整体装置的示意图；图2为现有技术的搅拌式的细胞培养的反应装置的结构示意图；图3为现有技术的气升式的细胞培养的反应装置的结构示意图；图4为本专利技术的罐体的结构示意图；图5为本专利技术的循环泵组的结构示意图；图6为本专利技术图5循环泵组的结构示意图；图7为本专利技术的光生物反应器的结构示意图；图8为本专利技术图7的A-A面剖视图；图9是光生物反应器的外部基本结构。五具体实施例方式参见图1，图1为本专利技术——一种植物细胞大规模培养生物反应装置的整体装置的示意图。本专利技术由罐体1、循环泵组2和光生物反应器3构成，罐体1和光生物反应器3之间通过一些管道相连，通过在管道上设置的循环泵组2，使罐体1和光生物反应器3内的植物细胞液进行循环，在循环过程中，给植物细胞不断的提供氧气、营养物以及提供植物细胞进行光合作用的基本光照，使其能很好的进行光合作用。参见图2，为现有技术的搅拌式细胞培养的反应装置的结构示意图；搅拌式细胞培养的反应装置，就是利用其置于细胞液中的桨叶不断搅拌使细胞在整个罐体中运动从而实现在细胞与营养物或气体的交换。但因为植物细胞和微生物不同，植物细胞对剪切比较敏感，当机械搅拌时，桨叶的机械剪切力使细胞破碎。而且，细胞在搅拌时会破坏有些酶的活性，造成细胞代谢减慢。参见图3，为现有技术的气升式细胞培养的反应装置的结构示意图；细胞培养的反应装置是利用气体从罐体的底部向上吹出时带动细胞运动时实现细胞物质的代谢与交换的。对气升式反应器而言，由于在细胞高密度情况下黏度很大，在气升式反应器中需要保持气体一定的压力，有可能造成气泡破碎时爆破细胞的问题。参见图4，为本专利技术罐体的结构示意图；其是一个具有一定容积罐体1，罐体1上设置细胞液循环出入口5，6和若干个标准探头孔。设置在罐体的底部细胞液循环入口5与光生物反应器3的细胞液循环出口7以管道相通；设置在罐体中部的细胞液循环出口6与光生物反应器3的细胞液循环入口8以管道相通；罐体1是由不锈钢材料焊接成，其上部是一个法兰盘结构的上盖，盖的中间有密封槽可以保持罐体良好的密封性，罐体的内加工要求达到GMP标准。在罐体上盖设置若干个标准探头孔，以便安装检测探头。按照标准检测，一般的设有溶氧、PH值、二氧化碳等传感探头。同时上盖上应有气体入口、气体出口、取样口、加料口等气体和细胞液、营养液供应管口。为了保持细胞的恒温培养，采用水浴保温的方式进行加热和恒温。在罐体外部设置恒温水浴夹层8，其出入口与光生物反应器3的水的出入口相连接，可以利用太阳热能对水浴夹层的水加热。在本专利技术中，由于不再需要传统反应器中的搅拌或气泡产生装置，所以对罐体的几何形状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植物细胞大规模培养生物反应装置，其特征在于：上述装置包括罐体（１），循环泵组（２），光生物反应器（３）和一些管道；设置在罐体的底部细胞液循环入口（５）与光生物反应器（３）的细胞液循环出口（７）以管道相通；设置在罐体中部的细胞液循环出口（６）与光生物反应器（３）的细胞液循环入口（８）以管道相通；循环泵组（２）设置在连通管道（４）上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：栾龙，
申请(专利权)人：栾龙，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]