專(zhuān)利名稱(chēng)：一種微藻培養(yǎng)的生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于生物工程領(lǐng)域，尤其是涉及一種微藻培養(yǎng)的生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
微藻能有效利用光能、C02和無(wú)機(jī)鹽類(lèi)合成蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物以及多種高附加值生物活性物質(zhì)，可以培養(yǎng)微藻來(lái)生產(chǎn)健康食品、食品添加劑、動(dòng)物飼料、生物肥料及其他天然產(chǎn)品。另外，近年來(lái)分子遺傳學(xué)和基因工程研究證實(shí)，大腸桿菌的載體和啟動(dòng)因子往往可以適用于藍(lán)藻，尤其是單細(xì)胞藍(lán)藻的轉(zhuǎn)基因，這使得藍(lán)藻基因工程得到了較快的發(fā)展，利用藻類(lèi)為宿主的基因產(chǎn)物的生產(chǎn)也日益受到關(guān)注，因此微藻的培養(yǎng)受到廣泛重視。微藻的生長(zhǎng)方式?jīng)Q定光照在反應(yīng)器中的重要性。除了一些能完全自養(yǎng)的微藻培養(yǎng)可以在無(wú)光照條件下進(jìn)行(此時(shí)反應(yīng)器可以采用傳統(tǒng)微生物發(fā)酵罐外)，大多數(shù)微藻要在光生物反應(yīng)器中培養(yǎng)。目前，實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn)中較多采用的是利用自然光的透明生物反應(yīng)器，直接利用自然光，但是由于在培養(yǎng)過(guò)程中，反應(yīng)器中有培養(yǎng)液，反應(yīng)器內(nèi)代謝產(chǎn)生許多的代謝物質(zhì)，使得反應(yīng)器內(nèi)的混合液的粘稠度很高，光線(xiàn)能穿透的厚度一般很淺，光照不充分，使得
培養(yǎng)慢。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)實(shí)踐中，一般采用攪拌和鼓泡式這兩種反應(yīng)器，帶動(dòng)攪拌，達(dá)到混合液均勻，也可以少許彌補(bǔ)上述的光線(xiàn)不穿透的問(wèn)題。但是，攪拌式的，攪拌輪片轉(zhuǎn)速快會(huì)因機(jī)械剪切作用而使藻體斷裂，從而使藻的生長(zhǎng)受抑制。鼓泡式的因?yàn)椴粩喙娜肟諝?，帶?lái)雜菌感染的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還需時(shí)刻監(jiān)控壓力，防止爆炸。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種微藻培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，包括罐體、設(shè)有多個(gè)氣孔的空氣篩管、篩閥，還包括在罐體內(nèi)有多個(gè)發(fā)光光纖“米”字型排列的光纖層。所述空氣篩管的氣孔由一層空氣半透膜貼封。所述空氣半透膜為分子篩膜。所述微藻培養(yǎng)的生物反應(yīng)器罐體上還裝有壓力表和溫度指示計(jì)。所述微藻培養(yǎng)的生物反應(yīng)器罐體上還裝有與壓力表和溫度指示計(jì)相連的報(bào)警裝置。所述報(bào)警裝置包括一個(gè)閃爍彩燈和一個(gè)聲音報(bào)警器。所述空氣篩管與外接氣源裝置相連；所述外接氣源裝置包括空壓機(jī)、空氣消毒機(jī)和壓力泵；空氣經(jīng)空壓機(jī)壓縮并輸送至空氣消毒機(jī)滅菌，最后由壓力泵輸至空氣篩管。采用本實(shí)用新型的微藻培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，因?yàn)闂l件控制較好，微藻生長(zhǎng)效率，比現(xiàn)有的反應(yīng)器效果要好的多。同時(shí)，因?yàn)橛懈鞣N保護(hù)措施，雜菌感染的風(fēng)險(xiǎn)、安全風(fēng)險(xiǎn)大大降低。
圖1所示為本實(shí)用新型微藻培養(yǎng)的生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為本實(shí)用新型光纖層結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所示為本實(shí)用新型空氣篩管放大圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的，技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型提供的微藻培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，包括罐體1、發(fā)光光纖層2和空氣篩管3，以及罐體I頂部的篩閥4。罐體I由超強(qiáng)耐壓不銹鋼板做成的圓筒，一般都設(shè)有可以打開(kāi)和封閉的封蓋，用來(lái)打開(kāi)和封閉罐體I。參見(jiàn)圖2，罐體I內(nèi)設(shè)置有多個(gè)相互平行等距的光纖層2，每個(gè)光纖層2中由發(fā)光光纖21呈“米”字型中央交叉規(guī)則排列結(jié)構(gòu)。光纖層2之間的距離，可以根據(jù)所培養(yǎng)的藻種，培養(yǎng)液的類(lèi)型及粘稠度，光源的光強(qiáng)度等等，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。發(fā)光光纖21采用晶體光纖，本實(shí)用新型采用BlazePhotonics公司生產(chǎn)的中空PBG-PCF，在1550nm處的色散為30ps/nm.km，色散斜率為0.07ps/nm2.km、損耗0.2dB/m。發(fā)光光纖21采用外接光纖光源22，本實(shí)用新型經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)之后，確定采用碘鎢燈、激光二極管、氙燈作為光纖光源22。這三種燈，光線(xiàn)強(qiáng)度比較高，發(fā)光效果好，發(fā)光光纖21表面的光強(qiáng)度可以達(dá)到300-350 ii mol/m2s。進(jìn)一步參見(jiàn)圖3，罐體I內(nèi)還安裝有從上至下貫通罐體I的空氣篩管3?？諝夂Y管3采用中空陶瓷管，然后在管壁上設(shè)有多個(gè)氣孔31，并在將每個(gè)氣孔31用一層空氣半透膜32封閉住。當(dāng)輸入空氣時(shí)，空氣可以從空氣半透膜32輸入到罐體I內(nèi)，但是罐體內(nèi)的混合液不能從半透膜中流至空氣篩管3?？諝獍胪改?2可以采用分子篩膜?？諝夂Y管3連接外接的空氣源，向罐體內(nèi)鼓入空氣。罐體I的頂部設(shè)置有篩閥4，用來(lái)調(diào)節(jié)罐體內(nèi)的氣壓。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的需要，還可以本實(shí)用新型的微藻培養(yǎng)的生物反應(yīng)器上，裝置真空壓力表用來(lái)指示罐體I內(nèi)的壓力，溫度指示計(jì)用于實(shí)時(shí)指示罐體I內(nèi)的溫度。同時(shí)還可以配套設(shè)置一個(gè)與真空壓力表和溫度指示計(jì)的報(bào)警裝置，可以包括一個(gè)閃爍彩燈和聲音報(bào)警器，當(dāng)真空壓力表和溫度傳感器顯示罐體I內(nèi)條件異常時(shí)，便報(bào)警。同時(shí)，因?yàn)樵谏a(chǎn)中，雖然空氣半透膜32可以防止空氣中的細(xì)菌進(jìn)入到反應(yīng)器內(nèi)，但是為了進(jìn)一步的杜絕雜菌感染，在鼓入空氣時(shí)，先用空壓機(jī)壓縮空氣，輸送至空氣消毒機(jī)進(jìn)行滅菌，在經(jīng)過(guò)壓力泵，送至空氣篩管3。米用本實(shí)用新型的微藻培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，用SE培養(yǎng)基培養(yǎng)小球藻(Chlorella,FACHB-1298,中國(guó)科學(xué)院典型培養(yǎng)物保藏委員會(huì)淡水藻種庫(kù))，空氣流量為30mL/min ;離心收集在光照搖床上培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期的小球藻細(xì)胞，以新鮮的SE培養(yǎng)基(SE Medium)稀釋至細(xì)胞密度為0.276g/L，通入0)2氣體調(diào)節(jié)pH至9.25 ;調(diào)節(jié)直流光源的輸出使得反應(yīng)器發(fā)光光纖21表面的面平均光量子通量為300iimol/m2S，持續(xù)光照培養(yǎng)24小時(shí)，細(xì)胞密度達(dá)到
1.124g/L。生長(zhǎng)效率，比現(xiàn)有的反應(yīng)器效果要好的多。同時(shí)，因?yàn)橛懈鞣N保護(hù)措施，雜菌感染的風(fēng)險(xiǎn)、安全風(fēng)險(xiǎn)大大降低?！懊住弊中桶l(fā)光光纖層，中心光照強(qiáng)一下，外側(cè)光照弱一些。這個(gè)設(shè)計(jì)正好滿(mǎn)足微藻光合作用中，光、暗反應(yīng)兩階段的交替。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專(zhuān)利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種微藻培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，包括罐體、設(shè)有多個(gè)氣孔的空氣篩管、篩閥，其特征在于:還包括在罐體內(nèi)有多個(gè)發(fā)光光纖“米”字型排列的光纖層。
2.如權(quán)利要求1所述的一種微藻培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，其特征在于:所述空氣篩管的氣孔由一層空氣半透膜貼封。
3.如權(quán)利要求2所述的一種微藻培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，其特征在于:所述空氣半透膜為分子篩膜。
4.如權(quán)利要求3所述的一種微藻培養(yǎng)的生物反應(yīng)器,其特征在于:所述微藻培養(yǎng)的生物反應(yīng)器罐體上還裝有壓力表和溫度指示計(jì)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種微藻培養(yǎng)的生物反應(yīng)器,其特征在于:所述微藻培養(yǎng)的生物反應(yīng)器罐體上還裝有與壓力表和溫度指示計(jì)相連的報(bào)警裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的一種微藻培養(yǎng)的生物反應(yīng)器,其特征在于:所述報(bào)警裝置包括一個(gè)閃爍彩燈和一個(gè)聲音報(bào)警器。
7.如權(quán)利要求6所述的一種微藻培養(yǎng)的生物反應(yīng)器,其特征在于:所述空氣篩管與外接氣源裝置相連；所述外接氣源裝置包括空壓機(jī)、空氣消毒機(jī)和壓力泵；空氣經(jīng)空壓機(jī)壓縮并輸送至空氣消毒機(jī)滅菌，最后由壓力泵輸至空氣篩管。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種微藻培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，包括罐體、設(shè)有多個(gè)氣孔的空氣篩管、篩閥，還包括在罐體內(nèi)有多個(gè)發(fā)光光纖“米”字型排列的光纖層；空氣篩管的氣孔由一層空氣半透膜貼封。本實(shí)用新型的生物反應(yīng)器，給微藻提供充足的光照和空氣等生長(zhǎng)條件，微藻生長(zhǎng)效率，比現(xiàn)有的反應(yīng)器效果要好的多。同時(shí)，因?yàn)橛懈鞣N保護(hù)措施，雜菌感染的風(fēng)險(xiǎn)、安全風(fēng)險(xiǎn)大大降低。
文檔編號(hào)C12M1/00GK203021546SQ20122062820
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者殷學(xué)軍 申請(qǐng)人:深圳國(guó)能環(huán)保節(jié)能科技有限公司