以下是对台式生物反应器加工、制造工艺的详细解析:
一、材料准备
1.材料选择
容器材质:根据生物反应的要求,台式生物反应器的容器部分通常采用不锈钢(如316L)或高性能塑料(如聚碳酸酯、聚丙烯)。不锈钢具有良好的耐腐蚀性、机械强度和良好的热传导性能,适用于大多数生物反应环境,尤其是需要高温灭菌或涉及腐蚀性介质的反应。高性能塑料则具有成本低、重量轻、化学稳定性好等优点,适合一些对温度和压力要求不特别高的生物反应。
密封材料:密封材料的选择至关重要,因为它直接影响反应器的密封性能和生物安全性。常用的密封材料有硅橡胶、氟橡胶等。硅橡胶具有良好的弹性和化学稳定性,能够在较宽的温度范围内保持良好的密封性能;氟橡胶则具有更强的耐腐蚀性,特别适合用于一些含有有机溶剂或腐蚀性介质的生物反应。
搅拌部件材质:搅拌桨和轴通常也采用不锈钢或与容器相匹配的耐腐蚀材料。对于一些特殊的生物反应,可能需要对搅拌部件进行表面处理,如涂覆特氟龙等防腐涂层,以减少对生物体系的干扰。
2.材料加工
不锈钢加工:对于不锈钢材料,首先需要进行切割、锻造等预处理,以获得所需的形状和尺寸。然后通过机械加工(如车削、铣削、钻孔等)来形成容器的腔体、法兰、接口等结构。在加工过程中,需要注意控制加工精度,确保容器的内表面光滑,以减少微生物附着和流体流动的阻力。例如,容器内表面的粗糙度通常要求达到Ra0.4 - Ra0.8μm。
塑料加工:高性能塑料材料可以通过注塑成型、挤出成型等方法加工。注塑成型可以制造出形状复杂、精度高的部件,如反应器的盖子、小型容器等。在注塑过程中,需要精确控制模具温度、注塑压力和冷却时间等参数,以确保制品的质量。挤出成型则常用于制造管道、密封条等部件,通过将塑料原料加热融化后挤出成型,然后进行切割、组装等后续加工。
1.焊接工艺(针对不锈钢容器)
氩弧焊:氩弧焊是一种常用的不锈钢焊接方法。在焊接过程中,利用氩气作为?;て?,防止焊缝受到空气中氧气、氮气等有害气体的污染。焊接时,钨极作为电极,产生高热量的电弧,将不锈钢边缘融化并混合,形成牢固的焊缝。例如,在焊接反应器容器的筒体和封头时,采用氩弧焊可以保证焊缝的高质量和良好的密封性。焊接完成后,还需要对焊缝进行打磨、抛光等处理,使其与容器内表面平整一致。
激光焊:激光焊具有能量密度高、焊接速度快、热影响区小等优点。对于一些薄壁的不锈钢部件或对焊接精度要求较高的部位,激光焊是很好的选择。它可以精确地控制焊接深度和宽度,减少焊接变形,并且焊缝质量高,强度高。不过,激光焊设备成本较高,对操作人员的技术要求也相对较高。
2.塑料容器的粘接和焊接
粘接:对于塑料容器,粘接是一种常用的连接方法。使用与塑料材料相匹配的胶水,将各个部件粘接在一起。例如,对于聚碳酸酯容器,可以使用专用的聚碳酸酯胶水。在粘接前,需要对粘接表面进行清洁和处理,如使用酒精擦拭、打磨等,以提高粘接强度。粘接后,需要一定的固化时间,让胶水充分干燥和固化,确保连接的牢固性。
热板焊接(针对聚丙烯等热塑性塑料):热板焊接是利用热板将塑料部件的表面加热到熔融状态,然后迅速将两个部件压合在一起,使熔融的塑料冷却后融合为一体。这种方法适用于较厚的塑料部件焊接,焊接强度较高。在焊接过程中,需要控制好加热温度、时间和压力等参数,以确保焊接质量。
