專利名稱：新型封閉式冷白熒光光生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光生物反應(yīng)器，屬于生物反應(yīng)器類，用于規(guī)模培養(yǎng)藻類細(xì)胞。
光生物反應(yīng)器分為封閉式光生物反應(yīng)器和開放式生物反應(yīng)器。封閉式光生物反應(yīng)器具有較高的光能利用率，可以進(jìn)行連續(xù)或半連續(xù)培養(yǎng)，能利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制培養(yǎng)過程、保持純種培養(yǎng)、培養(yǎng)基水份蒸發(fā)量小而維持恒定鹽堿濃度，實(shí)現(xiàn)微藻的高密度培養(yǎng)并獲得較高的單位面積或體積產(chǎn)量。因此，20世紀(jì)80年代以來，封閉式光生物反應(yīng)器用于微藻的研究進(jìn)展迅速，意大利、法國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、以色列、加拿大、新加坡、俄羅斯和中國(guó)等開展用于培養(yǎng)微藻的封閉式光生物反應(yīng)器的研究。封閉式光生物反應(yīng)器分成管式光生物反應(yīng)器、板式光生物反應(yīng)器及其它特殊類型，如光導(dǎo)纖維光生物反應(yīng)器等。管式光生物反應(yīng)器是利用玻璃或有機(jī)玻璃制成的透明管道，借助外部自然光或人工光源條件下進(jìn)行工廠化生產(chǎn)藻類的方式，并且很快成為室外大規(guī)模培養(yǎng)螺旋藻的主要形式。為了達(dá)到高采光率及高透光表面積，玻璃或有機(jī)玻璃制成的透明管道的管徑不斷變小，采用了窄管徑，但在高密度培養(yǎng)時(shí)，仍不可避免地存在著藻細(xì)胞受光不均，循環(huán)不暢，粘壁及溶氧累積等因素。板式光生物反應(yīng)器主要由透明玻璃或有機(jī)玻璃板制成，它可以根據(jù)太陽光強(qiáng)及入射方向的變化，調(diào)節(jié)最適的采光方向，增大透光率；通過調(diào)節(jié)不同的反應(yīng)器厚維持短的光通路，保證有效液層充分受光；控制恒定氣流速度，促使藻細(xì)胞在受光方向上渦流循環(huán)湍動(dòng)，增強(qiáng)光能吸收轉(zhuǎn)化。但板式光生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜，動(dòng)力消耗高，光路長(zhǎng)度窄，限制了反應(yīng)器的發(fā)展。封閉式光生物瓜器設(shè)計(jì)選擇光路長(zhǎng)度，還只能根據(jù)已有的研究案例經(jīng)驗(yàn)來判斷，有關(guān)的優(yōu)化理論研究十分薄弱。封閉式光生物反應(yīng)器按其接受光的形式分成兩類，一類是采用外部光源例如全光譜太陽光、冷白熒光燈等的反應(yīng)器。藻對(duì)光能的吸收和轉(zhuǎn)化受反應(yīng)器采光表面積、藻液層厚度、藻細(xì)胞濃度等多因素影響，尤其是在自然光條件下，溫度和光強(qiáng)隨地域、季節(jié)、晝夜變化太大，嚴(yán)重影響對(duì)光能吸收和藻的生長(zhǎng)，如何控制光強(qiáng)、溫度是室外光生物反應(yīng)器大規(guī)模培養(yǎng)藻的關(guān)鍵。采用光纖傳輸及光分散系統(tǒng)作為內(nèi)部光源的其他反應(yīng)器，由于光傳播路徑短，使具有均勻光強(qiáng)的光能盡可能有效地照射在光生物反應(yīng)器內(nèi)藻液表面上，光能利用率高，但在反應(yīng)器內(nèi)部附加一套復(fù)雜光照系統(tǒng)，光熱效應(yīng)、防漏絕緣等問題的解決使反應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)制作成本極昂貴，很難應(yīng)用于微藻商業(yè)化生產(chǎn)。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的目的，就是針對(duì)上述不足，設(shè)計(jì)出一種可控的冷白熒光燈外部光源封閉式光生物反應(yīng)器。
本實(shí)用新型通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)在攪拌式生物反應(yīng)器的玻璃罐體外側(cè)設(shè)置冷白熒光光源系統(tǒng)。光源由若干根(一般3-8根)環(huán)形熒光燈管或直形熒光燈管組成，熒光燈管通過凹形彈性夾片(每根立柱有2-8個(gè))用一個(gè)螺絲固定于一特制的不銹鋼燈架上。該燈架由圓型基座和若干根立柱構(gòu)成。通過控制每條熒光燈管的開或關(guān)來實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)的調(diào)節(jié)。
以下結(jié)合附圖書和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。


圖1是本實(shí)用新型的縱向剖面圖；圖2是本實(shí)用新型的燈架立體結(jié)構(gòu)圖。
圖1中生物反應(yīng)器罐體(1)為5L攪拌式生物反應(yīng)器。生物反應(yīng)器的罐壁由透明材料如玻璃構(gòu)成，冷白熒光光源系統(tǒng)設(shè)置于玻璃罐體外側(cè)。冷白熒光光源系統(tǒng)由園型基座(6)和固定熒光燈管的立柱(2)直接焊結(jié)構(gòu)成。園型基座(6)直接套在反應(yīng)罐體(1)外側(cè)的工作臺(tái)上。立柱2上利用一個(gè)累絲(3)將凹形彈性夾片(5)固定在立柱(2)上，每個(gè)立柱(2)可設(shè)置四個(gè)(一般2-8個(gè))凹形彈性夾片(5)，在每個(gè)夾片下方位置的管壁上有一個(gè)熒光燈管的進(jìn)線孔(6)，標(biāo)準(zhǔn)型環(huán)形燈管(4)固定于凹形彈性夾片(5)上。每根立柱(2)上凹形彈性夾片(5)的數(shù)量依燈管的數(shù)量而定，但每根立柱(2)上的彈性夾片不少于兩個(gè)。立柱2為中空的不銹鋼管，其下端與園型基座(7)焊接相連，園形基座(7)可采用不銹鋼制作，側(cè)面管壁開有出線孔。導(dǎo)線通過立柱(2)進(jìn)線孔(6)和園型基座出線孔出分別與環(huán)形熒光燈(4)、電路控制開關(guān)盒相連。通過該控制器可方便地調(diào)節(jié)日光燈管的開與關(guān)的數(shù)量，達(dá)到調(diào)整光強(qiáng)的目的。
圖2為冷白熒光光源系統(tǒng)中的燈架立體結(jié)構(gòu)圖，它由一個(gè)園型基座(4)和三根或更多(如圖2中有四根)的立柱(1)焊接而成。立柱(1)上設(shè)置了若干(2-8個(gè))的凹形彈性夾片(2)。該凹形彈性夾片(2)通過一個(gè)螺絲(3)固定于立柱(1)上，并可作90°的旋轉(zhuǎn)。彈生夾片(2)的數(shù)量依燈管的數(shù)量而定，但每根立柱(1)上的彈性夾片(2)不少于兩個(gè)。在每個(gè)夾片下方位置的管壁上有一個(gè)進(jìn)線孔(4)，當(dāng)彈性夾片(2)處于橫向狀態(tài)時(shí)，用于固定環(huán)形熒光燈管。當(dāng)彈性夾片2處于縱向狀態(tài)時(shí)，用于固定直管形熒光燈管燈。
采用本實(shí)用新型培養(yǎng)鈍頂螺旋藻時(shí)，光強(qiáng)度范圍為1000-6000Lx，在培養(yǎng)溫度恒定，通氣量固定的條件下，經(jīng)10d培養(yǎng)，收獲時(shí)螺旋藻的生物量為1.3-1.7g(干重)/L，高于靜止培養(yǎng)時(shí)的生物量。采用本實(shí)用新型進(jìn)行條件實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)易于調(diào)控，溫度、通氣量及攪拌轉(zhuǎn)速可控制。
采用本實(shí)用新型培養(yǎng)紫球藻(Porphyridium)時(shí)，光強(qiáng)度范圍為1000-6000Lx，在培養(yǎng)溫度恒定，攪拌轉(zhuǎn)速、通氣量固定的條件下，經(jīng)15d培養(yǎng)，收獲時(shí)的生物量為1.1-2.0g(干重)/L，高于靜止培養(yǎng)時(shí)的生物量。
以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)來說，在不脫離本設(shè)計(jì)原理的前提下，還可做出若干的變形與改進(jìn)，如加入電源控制定時(shí)裝置、園形基座分成兩半園形基座等，也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
本實(shí)用新型易于制造，光強(qiáng)控制方便，裝卸簡(jiǎn)單，投資成本少，便于開展藻類細(xì)胞規(guī)模培養(yǎng)以及培養(yǎng)條件優(yōu)化的研究工作。
權(quán)利要求1.一種罐壁由玻璃制成的攪拌式生物反應(yīng)器構(gòu)成的光生物反應(yīng)器，其特征在于該反應(yīng)器由利用螺絲固定有凹形彈性夾片的立柱和園型基座直接焊接而成的燈架以及夾在凹形彈性夾片中的熒光燈管組成并置于玻璃罐體的外側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于該燈架的立柱有3-8個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于該燈架的每個(gè)立柱上設(shè)置了2-8個(gè)的彈性夾片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于該燈架的立柱上的每個(gè)彈性夾片用一個(gè)螺絲固定，并可作90度的旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于該反應(yīng)器的燈架立柱上的凹形彈性夾片有2-8個(gè)，呈橫向狀態(tài)時(shí)，可用于固定環(huán)形熒光燈管，凹形彈性夾片成縱向狀態(tài)時(shí)，可用于固定直形熒光燈管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于該反應(yīng)器的熒光燈管可以由不少于2個(gè)的直形或環(huán)形燈管組成，垂直或水平方向直接夾在凹形彈性夾片上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及光生物反應(yīng)器，屬于生物反應(yīng)器類。該反應(yīng)器在已有的生物反應(yīng)器外側(cè)設(shè)置冷白熒光光源系統(tǒng)。該系統(tǒng)由圓型基座和3－8立柱直接焊接而成的燈架，凹形彈性夾片通過螺絲與立柱相連。光源由環(huán)形熒光燈管或直形熒光燈管組成，夾在凹形彈性夾片上，電源線由進(jìn)線口和出線口出入?？刂崎_或關(guān)來實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)的調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型易于制造，便于開展藻類細(xì)胞規(guī)模培養(yǎng)。
文檔編號(hào)C12M3/00GK2606113SQ012308
公開日2004年3月10日 申請(qǐng)日期2001年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月19日
發(fā)明者陳必鏈, 王明茲, 黃鍵, 莊惠如 申請(qǐng)人:福建師范大學(xué)