專利名稱：多層轉(zhuǎn)動(dòng)篩板式霧狀流植物組織培養(yǎng)反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及植物組織，器官、植株的培養(yǎng)，尤其涉及多層轉(zhuǎn)動(dòng)篩板式霧狀流植物組織培養(yǎng)反應(yīng)器。
在植物組織培養(yǎng)領(lǐng)域，至今沿沒(méi)有實(shí)用性強(qiáng)，易于工業(yè)化的反應(yīng)系統(tǒng)和自動(dòng)化裝置，(本交底書(shū)統(tǒng)稱為生物反應(yīng)器)因而影響此領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。
當(dāng)前普遍采用的培養(yǎng)方式是在培養(yǎng)瓶或淺盤(pán)中進(jìn)行淺層液體浸沒(méi)或瓊脂平板培養(yǎng)，設(shè)計(jì)高效，合理的生物反應(yīng)器是這一技術(shù)走向工業(yè)化、商業(yè)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在這方面已進(jìn)行了大量工作，首先是對(duì)現(xiàn)有的傳統(tǒng)攪拌罐、氣升罐進(jìn)行改進(jìn)來(lái)進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，由于剪切和長(zhǎng)期浸沒(méi)帶來(lái)的問(wèn)題，結(jié)果不理想，后來(lái)又陸續(xù)開(kāi)發(fā)出轉(zhuǎn)鼓式，層向流、霧化等新型反應(yīng)器，獲得了較好結(jié)果，說(shuō)明淺層液體和霧狀化營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)有利于植物組織培養(yǎng)，可大大減少璃璃化程度，但其共同特點(diǎn)是大多采用單層板培養(yǎng)，而且需技術(shù)熟練的人員在無(wú)菌條件下進(jìn)行板上均勻接種，而后再放在小型反應(yīng)器培養(yǎng)，這樣勞動(dòng)強(qiáng)度大，染菌機(jī)會(huì)大，不易放大，實(shí)用化，其研究只限于實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行組織培養(yǎng)生理學(xué)的研究，未能推向工業(yè)化。
目前技術(shù)中存在的問(wèn)題限制了植物組織培養(yǎng)技術(shù)向工業(yè)化，規(guī)?；陌l(fā)展，因而大部分僅限于實(shí)驗(yàn)室水平。
傳統(tǒng)的培養(yǎng)瓶方式，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，占有空間大，瓊脂的添加又大大增加了成本，而且植物組織生長(zhǎng)在固體平板上與培養(yǎng)基接觸面小，不利于上部組織更好吸收，因而生長(zhǎng)慢，改用液體深層培養(yǎng)，又帶來(lái)長(zhǎng)期浸泡引起的玻璃化現(xiàn)象；淺層培養(yǎng)只適于某些組織培養(yǎng)，但由于組織與培養(yǎng)液接觸不完全，仍然不太理想。
在生物反應(yīng)器研制方面，許多研究者根據(jù)培養(yǎng)對(duì)象不同設(shè)計(jì)的不同型式反應(yīng)器，一類是通過(guò)攪拌和通氣的組織浸沉式培養(yǎng)反應(yīng)器，通過(guò)攪拌，通氣來(lái)進(jìn)行混合，氣、液、固三相流動(dòng)較差，傳遞效率低。而且不停通氣和攪拌，產(chǎn)生較大剪切力，有損于組織和器官生長(zhǎng)，同時(shí)長(zhǎng)期浸泡帶來(lái)嚴(yán)重玻璃化現(xiàn)象，第二類是層流式反應(yīng)器，通過(guò)液體在板上淺層流動(dòng)來(lái)供給養(yǎng)分，此類反應(yīng)器有所改進(jìn)，減少了玻璃化現(xiàn)象，但對(duì)于培養(yǎng)液與植物組織間的傳遞及接觸差，因而適用性小，第三類霧化及霧狀流培養(yǎng)為植物組織培養(yǎng)提供了一條新途徑，顯示了良好的發(fā)展前景，但目前僅限于用小型的培養(yǎng)系統(tǒng)進(jìn)行組織培養(yǎng)生理學(xué)研究，在放大的存在許多問(wèn)題，突出的問(wèn)題在于1、如何充分利用反應(yīng)器空間進(jìn)行多層培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器中自動(dòng)化均勻逐板接種、和培養(yǎng)結(jié)束后方便取出植物組織。
2、如何更好地促進(jìn)霧相、氣相與固相之間的傳遞效果，減少不必要的營(yíng)養(yǎng)液丟失和提高設(shè)備的自控程度。
針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了新的，實(shí)用性強(qiáng)，易于放大工業(yè)化的反應(yīng)器，其目的是1、在反應(yīng)器中設(shè)置多層篩板(網(wǎng))，提高反應(yīng)器空間利用率。
2、實(shí)現(xiàn)在反應(yīng)器中各篩板上自動(dòng)化均勻接種，和培養(yǎng)結(jié)束時(shí)方便取出培養(yǎng)物、大大降低了操作強(qiáng)度，節(jié)省了勞力，使之易于實(shí)用化，工業(yè)化。
3、解決植物組織長(zhǎng)期培養(yǎng)過(guò)程帶來(lái)的玻璃化，消除機(jī)械攪拌帶來(lái)的易染菌和剪切損傷作用。
4、通過(guò)固定化培養(yǎng)，維持植物組織生長(zhǎng)發(fā)育極性。
5、減少培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)結(jié)構(gòu)，使之易于放大，增加自控設(shè)備，減少勞動(dòng)力，使之更實(shí)用化，自動(dòng)化。
6、培養(yǎng)液循環(huán)流動(dòng)由霧化頭噴入，減少營(yíng)養(yǎng)液浪費(fèi)，降低成本，提高培養(yǎng)效果。
本實(shí)用新型基本思路和方法是，采用多層轉(zhuǎn)動(dòng)篩板作為內(nèi)構(gòu)件來(lái)支撐植物組織進(jìn)行反應(yīng)器培養(yǎng)，其優(yōu)點(diǎn)是1、可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器中植物組織均勻逐板接種，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。當(dāng)材料由接種口加入時(shí)，從下到上依次將篩板由垂直方向轉(zhuǎn)至水平，按照計(jì)算好的每板接種量接入植物組織，然后通過(guò)氣液短時(shí)間溫和攪動(dòng)，并逐步放液使組織均勻分布每層篩板上。
2、篩板亦可以不銹鋼網(wǎng)圈代替，以增加開(kāi)孔率，減少傳遞阻力，更有利氣體，營(yíng)養(yǎng)物霧流傳遞。
3、培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，再將篩板(網(wǎng))轉(zhuǎn)至垂直，將植物組織放至底部，取出。
采用霧狀流方式將營(yíng)養(yǎng)液噴入反應(yīng)器進(jìn)行培養(yǎng)具有以下優(yōu)點(diǎn)1、營(yíng)養(yǎng)液由氣-液噴頭以霧狀流進(jìn)入，使其易于在反應(yīng)器中傳播、擴(kuò)散，容易與組織均勻接觸。
2、富含氧的霧狀營(yíng)養(yǎng)液，使反應(yīng)系統(tǒng)中供氣效果好，避免了玻璃化現(xiàn)象產(chǎn)生。
3、霧化時(shí)間、霧狀流量，霧滴大小可根據(jù)需要合適調(diào)節(jié)，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。
4、霧化流反應(yīng)器中濕度可調(diào)，可適于不同組織、器官培養(yǎng)。采用間歇噴入霧狀流，并采用時(shí)間繼電器和電磁閥控制氣、液相，保證充分供氧，供氣和光照。
本實(shí)用新型具體的解決方案為一種多層轉(zhuǎn)動(dòng)篩板式霧狀流植物組織培養(yǎng)反應(yīng)器，其特征在于它包括頂蓋1、罐體2、篩板網(wǎng)3、錐形底盤(pán)4、接種口5、出氣口6、氣液噴頭裝置7、入口管8、液管9、噴淋頭10、圓形篩板網(wǎng)11、轉(zhuǎn)動(dòng)密封裝置12、外部旋鈕13、氣體分布板14、放料口15、進(jìn)氣管16、出液管17。其中，頂蓋1、帶有轉(zhuǎn)動(dòng)不銹鋼篩板網(wǎng)3的玻璃罐體2、不銹鋼錐形底盤(pán)4通過(guò)法蘭、墊圈、螺栓連成一體，頂蓋1上設(shè)有帶出氣口6的接種口5和氣液噴頭裝置7；氣液噴頭裝置7由氣體入口管8、進(jìn)液管9和噴淋頭10三部分組成；氣體入口管8與噴淋頭10相連接，進(jìn)液管9設(shè)置在氣體入口管8上；罐體3內(nèi)均勻設(shè)置篩板網(wǎng)6、篩板(網(wǎng))通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)密封裝置12與外部旋鈕13連接，罐體底部近氣體分布板14處設(shè)有放料口15。錐形底盤(pán)的底部連接進(jìn)氣管16，上部設(shè)有氣體分布板14、在錐體側(cè)面距底端開(kāi)設(shè)出液管17。
本實(shí)用新型的積極效果
一系列冷、熱模實(shí)驗(yàn)表明，該反應(yīng)器系統(tǒng)有利于植物組織大規(guī)模培養(yǎng)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
營(yíng)養(yǎng)液以霧化流噴入裝置可迅速擴(kuò)散，彌漫整個(gè)系統(tǒng)，均勻接觸植物組織，另外采用不銹鋼網(wǎng)對(duì)組織、植株生長(zhǎng)也不會(huì)影響很大，足以保證氣，液、固三相良好接觸，減少了玻璃化現(xiàn)象。
采用獨(dú)特的轉(zhuǎn)動(dòng)篩板(網(wǎng))作為支撐介質(zhì)，解決了反應(yīng)器自動(dòng)化，均勻接種問(wèn)題，而且接種操作方便，可實(shí)現(xiàn)多層板逐板接種和培養(yǎng)結(jié)束時(shí)方便取出培養(yǎng)物提高了反應(yīng)器空間利用率和系統(tǒng)的放大、實(shí)用化。
另外，以霧狀培養(yǎng)可大大節(jié)省培養(yǎng)液，霧滴附于組織表面，剩余的落入反應(yīng)器底部可再次返回貯液槽，通過(guò)蠕動(dòng)泵再進(jìn)入反應(yīng)器循環(huán)使用，而且以較小的營(yíng)養(yǎng)液就可保證大型反應(yīng)系統(tǒng)的供養(yǎng)。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
一種多層轉(zhuǎn)動(dòng)篩板式霧狀流植物組織培養(yǎng)反應(yīng)器，其特征在于它包括不銹鋼頂蓋1、帶有轉(zhuǎn)動(dòng)不銹鋼篩板網(wǎng)3的玻璃罐體2、不銹鋼錐形底盤(pán)4、接種口5、出氣口6、氣液噴頭裝置7、入口管8、液管9、噴淋頭10、圓形篩板網(wǎng)11、轉(zhuǎn)動(dòng)密封裝置12、外部旋鈕13、氣體分布板14、放料口15、進(jìn)氣管16、出液管17。其中，頂蓋1、帶有轉(zhuǎn)動(dòng)不銹鋼篩板網(wǎng)3的玻璃罐體2、不銹鋼錐形底盤(pán)4通過(guò)法蘭墊圈、螺栓連成一體；頂蓋1上設(shè)有帶出氣口6的接種口5和氣液噴頭裝置7。接種口為圓形，由于植物組織培養(yǎng)的接種材料較大，因而進(jìn)口內(nèi)徑不易太小，根據(jù)罐體積、培養(yǎng)材料確定合適開(kāi)口尺寸，其位置應(yīng)偏高中心，接種口上設(shè)置密封帽，出氣口以一定管徑的不銹鋼管焊接在密封帽上，在頂蓋的中心位置設(shè)置氣一液噴頭裝置，由氣體入口管8、進(jìn)液管9和噴淋頭10三部分組成，氣、液管徑和噴淋頭設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)。
罐體為圓形鋼化玻璃管，在玻璃管距頂蓋一定距離處設(shè)置第一塊圓形篩板(網(wǎng))11然后以間隔玻璃管內(nèi)半徑以上的距離均勻設(shè)置其它各層篩板(網(wǎng))，最后一塊篩板(網(wǎng))距離氣體分布器的位置應(yīng)不小于管的內(nèi)半徑，篩板(網(wǎng))通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)密封裝置12與外部旋鈕13連接，旋鈕可使內(nèi)部篩板(網(wǎng))由垂直方向轉(zhuǎn)至水平，或由水平方向再轉(zhuǎn)至垂直。篩板(網(wǎng))的直徑與玻璃管內(nèi)徑的間隙最好不大于1mm，板的孔徑大小、開(kāi)孔率和網(wǎng)的目數(shù)應(yīng)根據(jù)培養(yǎng)體系來(lái)確定。罐體底部近氣體分布板14處為放料口15。
錐形底盤(pán)的底部連接進(jìn)氣管16，上部焊接氣體分布板，氣體分布板為不銹鋼板，開(kāi)孔率為18-19％。在錐體側(cè)面距底端開(kāi)設(shè)出液管17。
二、使用說(shuō)明接種時(shí)，將接種口打開(kāi)，將培養(yǎng)材料18投入，從下至上依次將篩板(網(wǎng))由垂直轉(zhuǎn)至水平將培養(yǎng)物接至各層，各層接種量預(yù)先計(jì)算獲得。接種后，加大氣量，通過(guò)氣、液混合一段時(shí)間，放液使各層板上均勻分布試驗(yàn)材料。
關(guān)閉接種口，將已連接好的出液管，培養(yǎng)液貯槽，進(jìn)液口通過(guò)時(shí)間繼電器控制的恒流泵在進(jìn)氣口氣體壓力作用下將培養(yǎng)液以霧狀流方式間歇地噴入反應(yīng)器進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，反應(yīng)器中多余的培養(yǎng)液流至底部再次循環(huán)利用。
培養(yǎng)結(jié)束后，再次轉(zhuǎn)動(dòng)篩板將培養(yǎng)物放至罐底由放料口取出。


1、篩板(網(wǎng))是旋鈕控制轉(zhuǎn)動(dòng)，接種時(shí)由下至上依次將之由垂直轉(zhuǎn)至水平，放料由水平轉(zhuǎn)至傾斜。
2、底部設(shè)有氣體分布板，通氣主要使接種后材料均勻置于各板。
3、篩孔大小可由培養(yǎng)體系靈活選擇，即可由篩板亦可用篩網(wǎng)。
4、層間距離應(yīng)不小于板(網(wǎng)圈)直徑，根據(jù)培養(yǎng)體系選擇合適的板位置。
5、附圖為一簡(jiǎn)化說(shuō)明，詳細(xì)畫(huà)出反應(yīng)器，而配套設(shè)備略減。
實(shí)施例例1、唐菖蒲不定芽的快繁，采用此反應(yīng)器可方便的在每層板上均勻接上適量不定芽，經(jīng)霧狀流營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)，芽的生物量，芽增加倍數(shù)明顯高于固體平板，并與液體淺層培養(yǎng)相當(dāng)或略高于，但芽的生長(zhǎng)較之茁壯，結(jié)束培養(yǎng)時(shí)，可將入方便取出。
例2在唐菖蒲愈傷組織和原球莖培養(yǎng)中，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化接種和取出材料，全部操作在反應(yīng)器中方便實(shí)現(xiàn)，培養(yǎng)的材料愈傷生長(zhǎng)旺盛，原球莖發(fā)生效率高，明顯優(yōu)于液體淺層，深層和固體平板培養(yǎng)，而且原球莖較大，無(wú)玻璃化現(xiàn)象。
例3、在芹菜體胚生根和成苗，長(zhǎng)成小植株中應(yīng)用，除多板自動(dòng)接種和取材外，芹菜體胚能很快生根，成苗，而且根系發(fā)達(dá)，苗較壯，優(yōu)于固體，并且時(shí)間也縮短了。
權(quán)利要求1.一種多層轉(zhuǎn)動(dòng)篩板式霧狀流植物組織培養(yǎng)反應(yīng)器，其特征在于它包括頂蓋1、罐體2、篩板網(wǎng)3、錐形底盤(pán)4、接種口5、出氣口6、氣液噴頭裝置7、入口管8、液管9、噴淋頭10、圓形篩板網(wǎng)11、轉(zhuǎn)動(dòng)密封裝置12、外部旋鈕13、氣體分布板14、放料口15、進(jìn)氣管16、出液管17；其中，頂蓋1、帶有轉(zhuǎn)動(dòng)篩板網(wǎng)3的罐體2、不銹鋼錐形底盤(pán)4通過(guò)法蘭、墊圈、螺栓連成一體；頂蓋1上設(shè)有帶出氣口6的接種口5和氣液噴頭裝置7；氣液噴頭裝置7由氣體入口管8、進(jìn)液管9和噴淋頭10三部分組成；氣體入口管8與噴淋頭10相連接，進(jìn)液管9設(shè)置在氣體入口管8上；罐體3內(nèi)均勻設(shè)置篩板網(wǎng)，篩板網(wǎng)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)密封裝置12與外部旋鈕13連接；罐體底部近氣體分布板14處設(shè)有放料口15；錐形底盤(pán)的底部連接進(jìn)氣管16、上部設(shè)有氣體分布板14在錐體側(cè)面距底端開(kāi)設(shè)出液管17。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多層轉(zhuǎn)動(dòng)篩板式霧狀流植物組織培養(yǎng)反應(yīng)器，其特征在于它包括頂蓋1、罐體2、篩板網(wǎng)3；其中頂蓋1、帶有轉(zhuǎn)動(dòng)篩板網(wǎng)3的罐體2、錐形底盤(pán)4，通過(guò)法蘭、墊圈，螺栓連成一體；頂蓋1上設(shè)有帶進(jìn)氣口6的接種口5和氣液噴頭裝置7；氣液噴頭裝置7由氣體入口管8、進(jìn)液管9和噴淋頭10三部分組成；罐體3內(nèi)均勻設(shè)置篩板網(wǎng)，罐體底部近氣體分布板14處設(shè)有放料口15；錐形底盤(pán)的底部連接進(jìn)氣管16、上部設(shè)有氣體分布板14、在錐體側(cè)面距離底端開(kāi)設(shè)出液管17。本實(shí)用新型具有實(shí)用性強(qiáng)、易于放大工業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)A01H4/00GK2265069SQ96204509

公開(kāi)日1997年10月22日 申請(qǐng)日期1996年3月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月21日
發(fā)明者劉春朝, 歐陽(yáng)藩 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化工冶金研究所