反應(yīng)器板式外置光源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于生物反應(yīng)器，特別是指一種反應(yīng)器板式外置光源。
【背景技術(shù)】
[0002]光合自養(yǎng)型微生物和植物細胞的合成代謝和分解代謝所需能量和物質(zhì)均通過光合作用獲得，用光合生物反應(yīng)器來培養(yǎng)這些生物是本領(lǐng)域公知的技術(shù)。光生物反應(yīng)器是一種密閉式培養(yǎng)裝置，因為光照的需要，反應(yīng)器一般用可透光的材質(zhì)制作釜體，再輔以光源照射。1983年P(guān)irt等人開創(chuàng)性的研究工作為光生物反應(yīng)器的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)，理想的光反應(yīng)器應(yīng)該具有最大的表面積與體積比、最有效的光照系統(tǒng)、光傳遞到微藻的最短光路等，為此，各種類型和形狀的密閉式光生物反應(yīng)器應(yīng)運而生，例如，圓柱筒狀、管狀、環(huán)狀、平板狀、立方體狀。
[0003]眾所周知，光是影響光合微生物生長和代謝的最重要影響因素，培養(yǎng)時需要外加光源照射。而光的利用效率又直接關(guān)系到細胞的生長速率以及能源的消耗，它與光照強度、光照時間、光照頻率和光循環(huán)周期等因素有關(guān)，因此光照是培養(yǎng)光合微生物的關(guān)鍵控制條件之一。光合微生物均有適宜生長的光照強度，在光限制階段光照強度是微藻生長的限制因子，隨光強增加光合作用速率升高，而在光飽和階段光合作用速率達到最大并隨光強升高而產(chǎn)生光抑制，而且有些微藻在不同的生長階段所需要的光照強度也不相同。微藻的光合作用過程可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段，在光反應(yīng)階段細胞吸收光量子轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，在暗反應(yīng)階段細胞利用化學(xué)能合成細胞組份，在這個階段強光照對細胞生長反而有害，因此，對單個細胞而言持續(xù)的光照意味著光量子的浪費，相反，以一定頻率的間歇性光照有利于光的利用效率。
[0004]光合反應(yīng)器的光照利用效率低已是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的技術(shù)難題，目前很多研究都集中在如何改變反應(yīng)器的形狀和結(jié)構(gòu)來提高光利用效率，但卻忽略了光源結(jié)構(gòu)的影響?，F(xiàn)有的一些反應(yīng)器的光源比較簡單，大多在反應(yīng)器周圍零星的放置一些燈管或燈泡，這樣的光源有很大缺點:1、單個燈管或燈泡發(fā)出的光強隨著向周圍的發(fā)散呈遞減趨勢，這容易造成最接近光源燈的反應(yīng)器表面光照過強，超出了微生物最適光強范圍，抑制了該區(qū)域細胞的生長，而距離光源燈較遠的地方光照較弱而限制了細胞的生長，造成整體的細胞生長速率變慢，這種光照不均的現(xiàn)象降低了光利用效率；2、光照強度很難調(diào)節(jié)，當(dāng)需要調(diào)整光照以適應(yīng)菌種的光需求和培養(yǎng)的需要時，目前的做法是增加或減少光照燈的數(shù)量或更換不同功率的燈，這樣不斷的拆解和組裝燈具使得操作非常麻煩；3、光照強度調(diào)節(jié)不連續(xù)，改變光照燈的數(shù)量或功率會導(dǎo)致光照強度的突躍性改變，很難準確設(shè)定在一個特定值，這對于光照要求較高的菌種的培養(yǎng)不利，降低了光吸收效率。4、光照時間和光暗循環(huán)周期需人工控制，無法進行自動控制，浪費人力；5、光線散射使光源燈發(fā)出的光不能被有效利用，造成能量浪費；6、目前所普遍使用的光合反應(yīng)器種類繁多，形狀各異，當(dāng)在釜體外放置光源時，需要根據(jù)釜體的各種形狀來擺設(shè)光源，或者設(shè)計不同形狀的光源架來放置光源，這樣給光源的配置帶來了困難和麻煩。近年來一些研究為了提高光的利用效率，將一些防水的光源直接置于反應(yīng)器內(nèi)，這樣雖然縮短了光照距離，但內(nèi)置光源表面容易被光合微生物附著而阻斷了光的擴散，反而不能提高光的利用效率，并且內(nèi)置光源散發(fā)的熱量容易使其附近的微生物細胞因過熱死亡，甚至可能會發(fā)生漏電的安全隱患，所以外置光源仍然是普遍應(yīng)用的光照方式。
[0005]公開號為CN204097451U的專利文獻中公開了一種多功能發(fā)酵罐，公開號為CN204224591U的專利文獻中公開了一種光合微生物發(fā)酵罐，二者雖然采用了光反射板，因其采用固定式結(jié)構(gòu)，通配性較差。公開號為CN202415537U的專利文獻公開了一種光合細菌培養(yǎng)裝置，將光源置于環(huán)形腔體內(nèi)部，雖然提高了光源利用率，但因其采用專用結(jié)構(gòu)，不適于與現(xiàn)有的光反應(yīng)器配套使用且光損失較大。公開號為CN103374511A專利文獻中公開了一種氣升式環(huán)流光生物反應(yīng)器，分別設(shè)置了內(nèi)置光源和外置光源。由于外置光源未采用遮光措施，光能未能得到有效利用。公開號為CN102224236A的專利文獻公開了一種托盤堆疊成的立體式光生物反應(yīng)器，以自然光為光源并能夠高效捕獲光能，由于采用自然光為光源，照射強度不能根據(jù)光合微生物的實際需要進行有效控制。以上所述的反應(yīng)器仍然存在光利用效率低的問題。
[0006]目前，關(guān)于光合反應(yīng)器的發(fā)明設(shè)計已有很多的報道，但仍沒有一種專門的、完善的、匹配各種光合反應(yīng)器的外置光源。因此，迫切需要一種光照分布均勻、光照強度連續(xù)自動調(diào)節(jié)、使用方便、發(fā)光周期頻率可調(diào)的高效外置光源，以提高光利用效率。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型的目的在于提供一種反應(yīng)器板式外置光源，以解決光利用效率低的問題，提高了細胞生長速率和光合反應(yīng)器的產(chǎn)率，并且所述光源可以方便靈活地組裝后適配與現(xiàn)有不同形狀的反應(yīng)釜。
[0008]本實用新型的整體技術(shù)構(gòu)思是:
[0009]反應(yīng)器板式外置光源，包括面板，設(shè)置于面板內(nèi)表面的反光板，裝配于反光板表面的光源；面板左右兩側(cè)設(shè)有可與相鄰的面板側(cè)邊轉(zhuǎn)動裝配的銷孔。
[0010]可以顯而易見的是，反光板應(yīng)選用可使光有效反射的材質(zhì)制作，優(yōu)選采用鏡面材質(zhì)。面板優(yōu)選采用不透光的材質(zhì)制作，其中包括但不局限于采用金屬、木質(zhì)、工程塑料等常用的且易于成型的材質(zhì)，為便于散熱且便于工業(yè)化成型，優(yōu)選采用金屬。面板的形狀可以根據(jù)反應(yīng)器的外形制作成平板狀、弧面板狀或異形板狀結(jié)構(gòu)，均不脫離本實用新型的實質(zhì)。
[0011]本實用新型的具體技術(shù)構(gòu)思還有:
[0012]為便于對光源實現(xiàn)遠端控制，優(yōu)選的技術(shù)方案是，還包括一光感控制電路，該光感控制電路的感應(yīng)端設(shè)于與光源位于同側(cè)的面板表面，光感控制電路的控制端外置。
[0013]光感控制電路可以選用多種現(xiàn)有方式實現(xiàn)，均不脫離本實用新型的實質(zhì)。其中較為優(yōu)選的技術(shù)實現(xiàn)方式是，所述的光感控制電路包括光度感應(yīng)器及光感控制器。
[0014]為對光源發(fā)出的照射光的頻率進行有效控制，以滿足不同光合微生物或同一光合微生物在不同階段的生長需要，優(yōu)選的技術(shù)實現(xiàn)方式是，還包括一頻閃電路，該頻閃電路的輸出〗而接光源。
[0015]更為優(yōu)選的技術(shù)實現(xiàn)方式是，采用頻閃電路控制的光源所發(fā)出的頻閃光的光/暗周期頻率為 10ms-2s/30ms-3so
[0016]為對光源發(fā)出的照射光的強度進行有效調(diào)整，以適應(yīng)不同光合微生物的生長需要，還包括一調(diào)光電路，該調(diào)光電路的輸出端接光源。
[0017]調(diào)光電路可以選用多種現(xiàn)有方式實現(xiàn)，均不脫離本實用新型的實質(zhì)。其中較為優(yōu)選的技術(shù)實現(xiàn)方式是，所述的調(diào)光電路包括電控器及可調(diào)電阻。
[0018]頻閃電路、調(diào)光電路、光感控制電路因?qū)儆诂F(xiàn)有技術(shù)范疇，申請人在此對其具體結(jié)構(gòu)不再贅述。
[0019]為避免漏光，便于對光