專利名稱：產(chǎn)毒藻光生物反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種產(chǎn)毒藻光生物反應(yīng)裝置，特別是一種采用節(jié)能光源的 全天候封閉式產(chǎn)毒藻光生物反應(yīng)裝置，也適合其它光合生物細胞懸浮培養(yǎng)的低 剪切力光生物反應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
麻痹性貝毒素(ParalytieshellnshPoisons，簡稱PSP)是一類具有四氫膘吟 結(jié)構(gòu)衍生物的總稱，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的品種有20余種。麻痹性貝毒素用作鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜 藥物應(yīng)用，使用劑量低微、無成癮性、鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜時效長、無毒副作用，已引 起各國海洋藥物開發(fā)領(lǐng)域?qū)W者日益濃厚的興趣。麻痹性貝毒素產(chǎn)生于海洋微藻， 用于提取麻痹性貝毒素的原料很難從自然界中批量直接獲得。嚴重制約了該領(lǐng) 域的研究進展。解決提取原料匱乏問題，推動麻痹性貝毒素藥源的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)， 首先需要突破麻痹性貝毒素產(chǎn)毒藻全封閉工程化培育中的關(guān)鍵技術(shù)難點，包括 低功耗冷光源和光強度對培養(yǎng)液的高穿透性能技術(shù)、大容量培養(yǎng)液的循環(huán)攪拌 技術(shù)、培養(yǎng)液中氧的脫除技術(shù)，氣液高交換傳質(zhì)效率技術(shù)、系統(tǒng)在線控制技術(shù)， 收液取樣防泄漏技術(shù)，從而實現(xiàn)產(chǎn)毒藻全封閉、安全、清潔、高效的批量工程 化培育。
目前用于微生物、微藻培育的封閉式光生物反應(yīng)器已經(jīng)開發(fā)出各式各樣的 外觀類型，由于產(chǎn)麻痹性貝毒的微藻具有獨特的生理特性，無法使用通用型的 光生物反應(yīng)器迸行規(guī)?；嘤?。總結(jié)已發(fā)明的光生物反應(yīng)器類型特征，有以下 三點缺陷不適用于帶有鞭毛的產(chǎn)毒藻的培育。1、攪拌方式采用氣升式攪拌，這 種攪拌方式僅適用于實驗室小體積培育，若放大至工程化大體積的規(guī)模培育，
4氣升式攪拌通氣量大，氣壓高，氣泡浮出水面破泡發(fā)生的爆破震動將使產(chǎn)毒藻 的鞭毛斷裂受傷，影響生長甚至死亡。而且氣升式攪拌方式耗能高，不利于節(jié)
能減排。2、釆用普通冷光源作為光源。普通冷光源的光強度和光頻率不可調(diào)節(jié)。 因此，光的穿透能力不強，大體積培養(yǎng)則光強度不夠，達不到有效的光照能力。 普通冷光源依舊有熱量產(chǎn)生，對體系溫度的控制非常不利。3、無有效的脫氧裝 置，培養(yǎng)液中過量的氧將抑制藻的生長。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型發(fā)明的目的主要是解決麻痹性貝毒素產(chǎn)毒藻全封閉工程化培育 的關(guān)鍵技術(shù)難題，針對現(xiàn)有公幵的一些光生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、光源、攪拌形式、 在線控制等設(shè)計上存在的技術(shù)缺陷進行重大改進，提供一種可工程化放大的毒 藻培育光生物反應(yīng)器，解決放大過程光生物反應(yīng)器攪拌強度控制、光源強度產(chǎn) 熱對系統(tǒng)溫度的影響、氣液交換和平衡控制問題。
本實用新型所述的產(chǎn)毒藻光生物反應(yīng)裝置，它包括罐體、罐蓋、底座，其 特征是在罐蓋(20)設(shè)有一端插入罐體的PH探頭(2)、溶氧探頭(3)、溫度 傳感器(22)、接種口 (7)、營養(yǎng)鹽及酸堿進料口 (8)、氣體擴散管(9)、取樣放 料管(10)、水氣釋放冷凝管(5);水氣釋放冷凝管(5)的上端與過濾器(4) 相連接；電機(1)設(shè)于罐蓋(20)的中央，電機(1)與罐體內(nèi)的內(nèi)循環(huán)流提 升離心輪(12)相連接，內(nèi)循環(huán)流提升離心輪(12)的下方設(shè)有螺旋式氣液混 合葉片(13 ),有一底部開口的內(nèi)循環(huán)流提升管(14)將螺旋式氣液混合葉片(13 ) 罩住，氣體擴散管(9)在罐體內(nèi)的一端設(shè)于內(nèi)循環(huán)流提升管(14)的開口處， 螺旋式氣液混合葉片(13)的中央設(shè)有柱形LED燈(23);在玻璃罐體(21) 的底部設(shè)有罐體冷卻底座(19)，有一冷熱交換管(15)從罐體冷卻底座(19)的側(cè)面進入，經(jīng)過玻璃罐體(21)再與底座(19)相連接，罐體冷卻底座(19) 設(shè)有冷卻水進口 (16)、冷卻水出口 (17);玻璃罐體(21)外側(cè)設(shè)有LED燈(18)。
本實用新型所述LED燈光的特性和強度調(diào)控采用占空比可調(diào)的直流脈沖電 源；玻璃罐體外側(cè)的LED燈(18)的形狀為兩片包裹整個玻璃罐體(21)側(cè)面 的弧形。
本實用新型所述水氣釋放冷凝管(5)內(nèi)帶有蛇形冷卻回流管，其入口端 (6)帶有金屬絲網(wǎng)。
本實用新型所述過濾器(4)為氣液釋放過濾器。
本實用新型所述內(nèi)循環(huán)流提升離心輪(12)為程序可調(diào)速形式，轉(zhuǎn)速 5-350r/min。
本實用新型所述取樣放料管(10)露在罐蓋頂面的部份為三通，垂直方向 與大氣相通，水平方向為取樣放料口 (11);其另一端為鉤狀，并經(jīng)罐體冷卻底 座(19)與罐體底部相連接。
本實用新型所述氣體擴散管(9)經(jīng)過罐體(21)、罐體冷卻底座(19)、末 端設(shè)于內(nèi)循環(huán)流提升管(14)的開口處。
本實用新型的有益效果是1、采用離心式攪拌方式，大開度、小角度葉片
輪設(shè)計攪拌流量大、流速低、剪切力小。2、采用LED冷光源作為光源，具有熱 功耗低、光強和光頻率可調(diào)，特別是使用脈沖電源可有效提高光的穿透能力。3、 氧解析技術(shù)采用亨利定律，可使培養(yǎng)液中的氧不斷有效脫除，保持低含氧量， 利于藻體生長。本實用新型所構(gòu)建的以在線監(jiān)測、自動控制、低剪力循環(huán)流、 低溫光源強度為特征的無泄漏全封閉工程化微藻培育的光生物反應(yīng)器，可有效 解決麻痹性貝毒素產(chǎn)毒藻規(guī)模培育的瓶頸問題。從而解決麻痹性貝毒素規(guī)模提 取的原料來源問題。

圖l為本實用新型剖示圖。
圖中l(wèi).電機，2.PH探頭，3.溶氧探頭，4.過濾器，5.水氣釋放冷凝 器管，6.入口端，7.接種口， 8.營養(yǎng)鹽及酸堿進料口， 9.氣體擴散管，10. 取樣放料管，11.取樣放料口， 12.內(nèi)循環(huán)流提升離心輪，13.螺旋式氣液混合 葉片，14.內(nèi)循環(huán)流提升管，15.冷熱交換管，16.冷卻水進口， 17.冷卻 水出口， 18. LED燈，19.罐體冷卻底座，20.罐蓋，21.玻璃罐體，22.溫 度傳感器，23.柱形LED燈，冷熱交換管的入口24。
具體實施方式
本實用新型所述的產(chǎn)毒藻光生物反應(yīng)裝置，如圖1所示，它包括罐體、罐 蓋、底座，在罐蓋20設(shè)有一端插入罐體的PH探頭2、溶氧探頭3、溫度傳感器 22、接種口7、營養(yǎng)鹽及酸堿進料口8、氣體擴散管9、取樣放料管IO、水氣釋 放冷凝管5，水氣釋放冷凝器管5內(nèi)帶有蛇形冷卻回流管，其入口端6帶有金屬 絲網(wǎng)，水汽冷凝效果好，可有效防止罐體反應(yīng)過程水汽排放夾帶藻液的泄漏； 水氣釋放冷凝管5的上端與氣液釋放過濾器4相連接，過濾器4釆用的是0. 2 y微濾膜材料，安裝在冷凝管5上方，廢氣通過膜逸出，0.2ii微濾膜過濾器可 有效將微藻截留于罐體中。電機1設(shè)于罐蓋20的中央，電機l與罐體內(nèi)的內(nèi)循 環(huán)流提升離心輪12相連接，內(nèi)循環(huán)流提升離心輪12的下方設(shè)有螺旋式氣液混 合葉片13，有一底部開口的內(nèi)循環(huán)流提升管14將螺旋式氣液混合葉片13罩住， 氣體擴散管9在罐體內(nèi)的一端設(shè)于內(nèi)循環(huán)流提升管14的開口處，螺旋式氣液混 合葉片13的中央設(shè)有柱形LED燈23;在玻璃罐體21的底部設(shè)有罐體冷卻底座 19,有一冷熱交換管15從罐體冷卻底座19的側(cè)面進入，經(jīng)過玻璃罐體21再與 底座19相連接，冷熱交換管15的入口 24。罐體冷卻底座19設(shè)有冷卻水進口 16、冷卻水出口 17;玻璃罐體21外側(cè)設(shè)有LED燈18。本實用新型所述LED燈光的特性和強度調(diào)控采用占空比可調(diào)的直流脈沖電源；玻璃罐體外側(cè)的LED燈 18的形狀為兩片包裹整個玻璃罐體21側(cè)面的弧形。本實用新型所述內(nèi)循環(huán)流提 升離心輪12為程序可調(diào)速形式，轉(zhuǎn)速5-350r/min。所述內(nèi)循環(huán)流提升離心輪12、 螺旋式氣液混合葉片13為動態(tài)密封連接轉(zhuǎn)動。本實用新型所述取樣放料管10 露在罐蓋頂面的部份為三通，垂直方向與大氣相通，水平方向為取樣放料口 11 其另一端為鉤狀，并經(jīng)罐體冷卻底座19與罐體底部相連接，為氣壓提升式防泄 漏、防污染取樣設(shè)計。本實用新型所述氣體擴散管9經(jīng)過罐體21、罐體冷卻底 座19，末端設(shè)于內(nèi)循環(huán)流提升管14的開口處。氣體擴散管9的供氣裝置設(shè)計特 征由系統(tǒng)控制電磁閥比例切換輸入無氧空氣解析藻液中的氧。解析除氧原理是 基于亨利定律，方法是用膜將脫氧后的空氣與含有溶解氧的藻液混合，由于不 含氧的氣體中氧的分壓為零，反應(yīng)罐內(nèi)藻液中的的氧就會大量析出，使反應(yīng)罐 內(nèi)藻液中的含氧量滿足要求，吸收氧后的氣體排出罐體，解決反應(yīng)罐氧含量的 聚集抑制有毒藻體的正常生長問題。
本實用新型所述的內(nèi)循環(huán)流提升離心輪12為高寬度、小角度葉片設(shè)計，轉(zhuǎn) 速可程序控制，具有特征是大流量、低流速、低剪切力的水力循環(huán)性能，該結(jié) 構(gòu)易于工程化放大，并克服氣升式反應(yīng)器放大后大氣量提升過程氣泡爆破對毒 藻體的損傷影響。
本實用新型所述的氣液混合葉片13采用螺旋形設(shè)計，氣體擴散管9安裝在內(nèi) 循環(huán)流管14的入口，該設(shè)計具有氣液傳輸性好、交換效率高、氣液平衡控制性 好、克服氣提式導(dǎo)流易產(chǎn)生顫流影響流速穩(wěn)定弊端等特性。
本實用新型所述的LED光源應(yīng)用于光生物反應(yīng)器，該光源與其它光源相比具 有體積小、功耗低、光譜選擇性好、發(fā)光強度大、可靠性高、機械性能好、壽 命長、易集成和工程化放大等特性。為充分利用LED的特性并拓寬其在生物工程 領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，本研究采用占空比可調(diào)的直流脈沖電源作為LED光源集成光電 板為光生物反應(yīng)器的光源，光源特性發(fā)光強度大，光對藻液穿透性強。根據(jù)不 同藻類可以任意更換LED光源的顏色，以適應(yīng)光照吸收特性。所述的LED光源安
8裝，外光源以二片半圓形罩體上安裝LED燈18，如工程化放大，光源架安裝輪子， 便于移動觀察檢修。內(nèi)光源柱式LED燈23安裝在螺旋式氣液混合葉片13當中，提 高光的利用率。
脫氧后的空氣經(jīng)氣體擴散管9在內(nèi)循環(huán)流提升管14的開口處與含有溶解氧 的藻液混合，經(jīng)螺旋式氣液混合葉片13混合后，從內(nèi)循環(huán)流提升離心輪12處溢 出，再進入內(nèi)循環(huán)流提升管14，不斷往復(fù)進出，形成循環(huán)。由于有了螺旋式氣 液混合葉片13,增加了氣液混合強度，延長氣液接觸時伺，增大交換面積，使 玻璃罐體21內(nèi)培養(yǎng)液中的氧不斷被有效脫除，保持低含氧量，利于藻體生長。
權(quán)利要求1、產(chǎn)毒藻光生物反應(yīng)裝置，它包括罐體、罐蓋、底座，其特征是在罐蓋(20)設(shè)有一端插入罐體的PH探頭(2)、溶氧探頭(3)、溫度傳感器(22)、接種口(7)、營養(yǎng)鹽及酸堿進料口(8)、氣體擴散管(9)、取樣放料管(10)、水氣釋放冷凝管(5)；水氣釋放冷凝管(5)的上端與過濾器(4)相連接；電機(1)設(shè)于罐蓋(20)的中央，電機(1)與罐體內(nèi)的內(nèi)循環(huán)流提升離心輪(12)相連接，內(nèi)循環(huán)流提升離心輪(12)的下方設(shè)有螺旋式氣液混合葉片(13)，有一底部開口的內(nèi)循環(huán)流提升管(14)將螺旋式氣液混合葉片(13)罩住，氣體擴散管(9)在罐體內(nèi)的一端設(shè)于內(nèi)循環(huán)流提升管(14)的開口處，螺旋式氣液混合葉片(13)的中央設(shè)有柱形LED燈(23)；在玻璃罐體(21)的底部設(shè)有罐體冷卻底座(19)，有一冷熱交換管(15)從罐體冷卻底座(19)的側(cè)面進入，經(jīng)過玻璃罐體(21)再與底座(19)相連接，罐體冷卻底座(19)設(shè)有冷卻水進口(16)、冷卻水出口(17)；玻璃罐體(21)外側(cè)設(shè)有LED燈(18)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)毒藻光生物反應(yīng)裝置，其特征是所述LED燈光 的特性和強度調(diào)控采用占空比可調(diào)的直流脈沖電源；玻璃罐體外側(cè)的LED燈(18)的形狀為兩片包裹整個玻璃罐體(21)側(cè)面的弧形。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)毒藻光生物反應(yīng)裝置，其特征是所述水氣釋放冷 凝管(5)內(nèi)帶有蛇形冷卻回流管，其入口端(6)帶有金屬絲網(wǎng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)毒藻光生物反應(yīng)裝置，其特征是所述過濾器(4) 為氣液釋放過濾器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)毒藻光生物反應(yīng)裝置，其特征是所述內(nèi)循環(huán)流提 升離心輪(12)為程序可調(diào)速形式，轉(zhuǎn)速5-350r/min。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)毒藻光生物反應(yīng)裝置，其特征是所述取樣放料管(10)露在罐蓋頂面的部份為三通，垂直方向與大氣相通，水平方向為取樣放料口 (11);其另一端為鉤狀，并經(jīng)罐體冷卻底座(19)與罐體底部相連接。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)毒藻光生物反應(yīng)裝置，其特征是所述氣體擴散管(9)經(jīng)過罐體(21)、罐體冷卻底座(19)、末端設(shè)于內(nèi)循環(huán)流提升管(14)的 開口處。
專利摘要本實用新型所述的產(chǎn)毒藻光生物反應(yīng)裝置，它包括罐體、罐蓋、底座，其特征是在罐蓋設(shè)有一端插入罐體的pH探頭、溶氧探頭、溫度傳感器、接種口、營養(yǎng)鹽及酸堿進料口、氣體擴散管、取樣放料管、水氣釋放冷凝管；水氣釋放冷凝管的上端與過濾器相連接；電機設(shè)于罐蓋的中央，電機與罐體內(nèi)的內(nèi)循環(huán)流提升離心輪相連接，內(nèi)循環(huán)流提升離心輪的下方設(shè)有螺旋式氣液混合葉片，有一底部開口的內(nèi)循環(huán)流提升管將螺旋式氣液混合葉片罩住，氣體擴散管在罐體內(nèi)的一端設(shè)于內(nèi)循環(huán)流提升管的開口處，螺旋式氣液混合葉片的中央設(shè)有柱形LED燈，玻璃罐體外側(cè)設(shè)有LED燈。本實用新型解決了麻痹性貝毒素規(guī)模提取的原料來源問題。
文檔編號C12M1/38GK201241156SQ200820026948

公開日2009年5月20日 申請日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日
發(fā)明者晨 許, 許建中 申請人:國家海洋局第三海洋研究所