專利名稱：封閉式灌流式光生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生化技術(shù)，具體來(lái)說(shuō)，涉及生物反應(yīng)器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種封閉式灌流式光生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
光生物反應(yīng)器的研究始于20世紀(jì)40年代，當(dāng)時(shí)的主要目標(biāo)是進(jìn)行微藻的大量培養(yǎng)，主要目的是探討微藻作為人類未來(lái)食用蛋白和燃料資源的可行性。光生物反應(yīng)器(photo bioreactor)能用于光合微生物及具有光合能力的組織或細(xì)胞的一類裝置,與一般的生物反應(yīng)器具有相似的結(jié)構(gòu)，具有光、溫度、溶解氧、二氧化碳和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等培養(yǎng)條件的調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)。由于光生物反應(yīng)器具有較高的光能利用效率，在最佳狀態(tài)下可達(dá)到18%， 而植物和森林只能利用入射光能的O. 2%，并且可以連續(xù)培養(yǎng)，因此，能實(shí)現(xiàn)光合生物的高密度培養(yǎng)并獲得較高的單位面積或體積產(chǎn)量。光生物反應(yīng)器分為封閉式和敞開(kāi)式兩種，封閉式光生物反應(yīng)器，主要包括有垂直柱式；水平回旋管式、垂直或結(jié)構(gòu)水平板式及傳統(tǒng)攪拌罐式反應(yīng)器等四種。由于封閉式具有無(wú)污染、培養(yǎng)條件易于控制等多種優(yōu)點(diǎn)，因此使用范圍更廣。但是，由于封閉罐式的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，體積較大，投入成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中封閉式光生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易加工制造、不便實(shí)驗(yàn)室使用的缺陷；提供一種較高的光合效率、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便以及性能穩(wěn)定的小型實(shí)驗(yàn)室用的灌流式光生物反應(yīng)器。本發(fā)明的所要解決的另一技術(shù)問(wèn)題在于提供一種所述的灌流式光反應(yīng)器在藻類及其他光合生物細(xì)胞的懸浮培養(yǎng)中的應(yīng)用。為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種灌流式光生物反應(yīng)器，包括一個(gè)罐體，所述的罐體內(nèi)設(shè)有靜態(tài)混合裝置。進(jìn)一步，所述的靜態(tài)混合裝置由復(fù)數(shù)個(gè)微型階梯式凹槽構(gòu)成。含有微生物的培養(yǎng)液通過(guò)循環(huán)泵從罐體頂部輸送，緩慢流過(guò)靜態(tài)混合裝置，在流動(dòng)的過(guò)程中，培養(yǎng)液受到充分光照，進(jìn)行光合反應(yīng)。進(jìn)一步，所述的微型階梯式凹槽，每個(gè)凹槽的夾角為60度-120度。進(jìn)一步，所述的凹槽的夾角為90度，這樣可以使得培養(yǎng)液能夠更加有效地與藻類混合，且有延長(zhǎng)的時(shí)間充分進(jìn)行光合反應(yīng)。進(jìn)一步，所述的每個(gè)微型階梯式凹槽的夾角為90度，規(guī)則統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)，這樣有利于工業(yè)的制造。進(jìn)一步，所述的每個(gè)微型階梯式凹槽的兩邊長(zhǎng)度相等，規(guī)則統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)，這樣有利于工業(yè)的制造，當(dāng)然在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，還可以采用不等邊的微型階梯式凹槽結(jié)構(gòu)的靜態(tài)混合裝置。
進(jìn)一步，所述的每個(gè)微型階梯式凹槽的邊長(zhǎng)長(zhǎng)度為I 2cm。進(jìn)一步,泵入所述罐體的培養(yǎng)液流速5cm-10cm/min。為了保證培養(yǎng)液均勻混合，微藻能夠受到充分均勻光照，同時(shí)保證微藻有足夠的培養(yǎng)時(shí)間，培養(yǎng)液流速設(shè)為5cm-10cm/
mirio采用以上設(shè)計(jì)后，能夠使微藻生長(zhǎng)速率達(dá)到僅14克每天，光合作用效率達(dá)到8. 5%以上。進(jìn)一步，所述的罐體為全玻璃制作，以便能使光合細(xì)胞進(jìn)行光合反應(yīng)。一種灌流式光生物反應(yīng)器用于藻類及光合生物細(xì)胞的懸浮培養(yǎng)。
該反應(yīng)器的突出優(yōu)點(diǎn)是，由于利用微階梯式混合裝置，解決了反應(yīng)器中所有微生物的混合、傳質(zhì)和傳熱問(wèn)題，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，可以使培養(yǎng)的微藻類生物達(dá)到很高的濃度，降低藻類培養(yǎng)的成本。


圖I為本發(fā)明的一實(shí)施例的反應(yīng)器整體裝置圖；圖2為本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例的靜態(tài)混合裝置結(jié)構(gòu)圖。其中，100灌流式光生物反應(yīng)器 200循環(huán)泵120靜態(tài)混合裝置300培養(yǎng)液130微型階梯式凹槽131階梯式微型凹槽一側(cè)壁132階梯式微型凹槽另一側(cè)壁
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。如圖1、2所示為本發(fā)明的灌流式光生物反應(yīng)器實(shí)施例。圖I的實(shí)施例，灌流式光生物反應(yīng)器100的罐體內(nèi)設(shè)有靜態(tài)混合裝置120，含有微生物的培養(yǎng)液300，通過(guò)循環(huán)泵200從罐體頂部輸送，緩慢流過(guò)靜態(tài)混合裝置120，在流動(dòng)的過(guò)程中，培養(yǎng)液受到充分光照，進(jìn)行光合反應(yīng)。從圖2的靜態(tài)混合裝置示意圖可以看到，靜態(tài)混合裝置120由復(fù)數(shù)個(gè)微型階梯式凹槽130構(gòu)成。在本優(yōu)選的實(shí)施例中，凹槽的夾角為90度，這樣可以使得培養(yǎng)液能夠更加有效地與藻類混合，且有延長(zhǎng)的時(shí)間充分進(jìn)行光合反應(yīng)。當(dāng)然，本發(fā)明的其他實(shí)施例中，每個(gè)凹槽的夾角可以是60度-120度之間。而且每個(gè)凹槽的兩邊131、132長(zhǎng)度相等，每個(gè)凹槽的邊長(zhǎng)長(zhǎng)度為I 2cm，結(jié)構(gòu)規(guī)則統(tǒng)一，有利于工業(yè)的制造，當(dāng)然在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，還可以采用不等邊的凹槽結(jié)構(gòu)的靜態(tài)混合裝置。為了保證培養(yǎng)液均勻混合，微藻能夠受到充分均勻光照，同時(shí)保證微藻有足夠的培養(yǎng)時(shí)間，培養(yǎng)液流速設(shè)為5cm-10cm/min。采用以上設(shè)計(jì)后，能夠使微藻生長(zhǎng)速率達(dá)到僅14克每天，光合作用效率達(dá)到
8.5%以上。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)?！?br> 權(quán)利要求
1.一種灌流式光生物反應(yīng)器，包括一個(gè)罐體，其特征在于，所述的罐體內(nèi)設(shè)有靜態(tài)混合裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的灌流式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的靜態(tài)混合裝置由復(fù)數(shù)個(gè)微型階梯式凹槽構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的灌流式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的微型階梯式凹槽的夾角為60度-120度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的灌流式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的微型階梯式凹槽的夾角為90度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的灌流式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的每個(gè)微型階梯式凹槽的夾角為90度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的灌流式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的每個(gè)微型階梯式凹槽的兩邊長(zhǎng)度相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的灌流式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的每個(gè)微型階梯式凹槽的邊長(zhǎng)長(zhǎng)度為I 2cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的灌流式光生物反應(yīng)器，其特征在于，泵入所述罐體內(nèi)的培養(yǎng)液流速為 5cm-10cm/mino
9.一種灌流式光生物反應(yīng)器用于藻類及光合生物細(xì)胞的懸浮培養(yǎng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種灌流式光生物反應(yīng)器，包括一個(gè)罐體，罐體內(nèi)設(shè)有靜態(tài)混合裝置，所述的靜態(tài)混合裝置由復(fù)數(shù)個(gè)微型階梯式凹槽構(gòu)成。該反應(yīng)器為全玻璃灌流式光生物反應(yīng)器，可用于藻類及其他光合生物細(xì)胞的懸浮培養(yǎng)。該反應(yīng)器的突出優(yōu)點(diǎn)是利用微階梯式混合裝置，解決了反應(yīng)器中所有微生物的混合、傳質(zhì)和傳熱問(wèn)題，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，可以使培養(yǎng)的微藻類生物達(dá)到很高的濃度，降低藻類培養(yǎng)的成本。
文檔編號(hào)C12M3/02GK102787066SQ20111013073
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者曲作鵬 申請(qǐng)人:曲作鵬