專利名稱：一體式的氣升式光生物反應(yīng)器及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種一體式的封閉式光生物反應(yīng)器及其用途，特別涉及一種實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的的一體式的氣升式光生物反應(yīng)器及其用于藻類及其它光合生物細(xì)胞懸浮的培養(yǎng)。
背景技術(shù)：
目前，封閉式光生物反應(yīng)器尚處于實(shí)驗(yàn)研究階段，種類和形式多種多樣，還無定型的商業(yè)產(chǎn)品。實(shí)驗(yàn)研究階段的封閉式光生物反應(yīng)器主要有管道式和板箱式兩種。
管道式光生物反應(yīng)器一般采用直徑較小的透明硬質(zhì)材料彎曲成不同形狀并連接起來形成的，有水平放置蛇型管道式反應(yīng)器，雙層排列管道式反應(yīng)器，多支路并行流管道式反應(yīng)器，α型管道式反應(yīng)器，螺旋盤繞管道式反應(yīng)器等。
板箱式光生物反應(yīng)器主要有水平放置的板式光生物反應(yīng)器，垂直嵌槽板式光生物反應(yīng)器，多層平行排列板式光生物反應(yīng)器，傾斜鼓泡板式光生物反應(yīng)器等。其共同特點(diǎn)是把數(shù)個(gè)薄板式光生物反應(yīng)器單元連接在一起，達(dá)到一定的培養(yǎng)規(guī)模。為了提高受光表面積，板式光生物反應(yīng)器板面趨向于空間放置。
管道式和板箱式光生物反應(yīng)器中，培養(yǎng)液的循環(huán)采用泵驅(qū)動(dòng)或氣升兩種方式。由于氣升式循環(huán)對(duì)細(xì)胞的剪切作用較小，動(dòng)力消耗也不大，在提供藻液流動(dòng)動(dòng)力的同時(shí)，還有助于氣體交換，因此大多數(shù)選用氣升式循環(huán)混合方式。
ZL99213569.9號(hào)專利報(bào)道的氣升式光生物反應(yīng)器均由多個(gè)部件組裝構(gòu)成，其照光部分由耐熱玻璃制做，其它部分為不銹鋼結(jié)構(gòu)，通過法蘭或螺紋連接，而且體積一般較大，適于規(guī)模培養(yǎng)和制備，不適于實(shí)驗(yàn)室小試使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是構(gòu)建一種具有較大面積體積比、較高光合效率、混合和傳質(zhì)良好、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)室用的一體式的氣升式光生物反應(yīng)器。
本發(fā)明的另一目的是提供一體式的氣升式光生物反應(yīng)器在藻類及其它光合生物細(xì)胞懸浮的培養(yǎng)中的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供的為實(shí)驗(yàn)室用全玻璃一體式氣升式光生物反應(yīng)器，反應(yīng)器整體由耐熱玻璃制成，罐體為玻璃圓筒，內(nèi)裝有同軸的內(nèi)管作為提升管并由支點(diǎn)固定于罐壁上，內(nèi)管與底蓋間留有一定距離作為培養(yǎng)液循環(huán)流動(dòng)的通道。罐體在提升管以上部分為擴(kuò)大段，下部外加玻璃夾套，與提升管同心，整個(gè)光反應(yīng)器的外觀為啞鈴型。在反應(yīng)器的頂面開有若干口，為標(biāo)準(zhǔn)磨砂玻璃口或帶壓帽的螺口，用于安裝通氣管、傳感器和取樣管。玻璃通氣管從罐頂中心伸至提升管下端，通氣管下端為氣體分布器，通過細(xì)玻璃管通到罐的底部。氣體分布器可為單個(gè)或多個(gè)氣體噴嘴，也可是圓形或環(huán)形的多孔板。進(jìn)氣口的直徑略大于氣體分布器，整個(gè)氣體分布器可以很方便地取出，以便更換。罐體下端的夾套中可以通入恒溫水，以維持培養(yǎng)液溫度。由日光燈提供光照。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的氣升式光生物反應(yīng)器為內(nèi)環(huán)流式，提升管與罐底間適當(dāng)?shù)木嚯x使培養(yǎng)液形成良好的循環(huán)流動(dòng)，避免了死角，使混合充分，操作更穩(wěn)定。氣體分布器延伸至罐的底部，使氣體分布均勻，同時(shí)形成較大的升力，不僅使培養(yǎng)液形成循環(huán)流動(dòng)，并可使氣體分散成小氣泡，增大氣液接觸面積，提高氣液傳質(zhì)速率。反應(yīng)器上端的擴(kuò)大段為氣液分離段，既可提高氣液傳質(zhì)效率，還可減少培養(yǎng)過程產(chǎn)生的泡沫對(duì)操作的影響，并可以排布更多的測(cè)試口。
本發(fā)明提供的一體式的氣升式光生物反應(yīng)器可用于藻類及其它光合生物細(xì)胞懸浮的培養(yǎng)。
本發(fā)明提供的一體式的氣升式光生物反應(yīng)器，具有以下優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)(1)該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工費(fèi)用低，操作方便，可對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行徹底的蒸汽滅菌，已成功地應(yīng)用于微藻的高密度培養(yǎng)。(2)本發(fā)明的一體式的氣升式光生物反應(yīng)器能夠較好地滿足光合生物的生長(zhǎng)要求，大幅度提高光合細(xì)胞的產(chǎn)率，縮短培養(yǎng)周期。同時(shí)可獲得良好的物料混合和較高的氣液傳質(zhì)強(qiáng)度，減少了光合作用產(chǎn)生的氧對(duì)細(xì)胞的傷害。由于采用氣升式混合方式，形成的剪切力很低，適合于較低剪切力耐受性的細(xì)胞的生長(zhǎng)。本實(shí)新采用內(nèi)外光源結(jié)合從而提高了照光面積與體積的比值，使光合效率得到提高。


圖1為本發(fā)明的一體式的氣升式光生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1如圖1所示氣升式光生物反應(yīng)器，罐體直徑182mm，提升管直徑131mm反應(yīng)器有效容積2.5升。氣體分布器為直徑30mm的玻砂燒結(jié)多孔板，孔徑為80μ。整個(gè)反應(yīng)器由硬質(zhì)硅硼玻璃制作。罐體四周均勻分布4-8支20W日光型節(jié)能燈。在該反應(yīng)器中培養(yǎng)單細(xì)胞海洋藍(lán)藻Synechococcus.sp.PCC.7002，以Medium A為培養(yǎng)基，通入含1％CO2的空氣二氧化碳混合氣，氣量為400ml/min，接種密度為0.13g/L干重。培養(yǎng)5天藻細(xì)胞終密度達(dá)到2.36g/L。
實(shí)施例2如實(shí)施例1一樣的有效容積為2.5升氣升式光生物反應(yīng)器。在該反應(yīng)器進(jìn)行單細(xì)胞海洋藍(lán)藻Synechococcus.sp.PCC.7002混合營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)，以Medium A為培養(yǎng)基，通入含1％CO2的空氣二氧化碳混合氣的同時(shí)，添加3g/L的葡萄糖，氣量為400ml/min，接種密度為0.13g/L干重。培養(yǎng)5天藻細(xì)胞終密度達(dá)到3.6g/L。
權(quán)利要求
1.一種一體式的氣升式光生物反應(yīng)器，其特征是，該反應(yīng)器包括罐體、提升管、氣體分布器；其中筒形提升管與罐體同軸；氣體分布器由罐頂中心延伸至底部，下端與罐體底部留有距離以便培養(yǎng)液循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式的氣升式光生物反應(yīng)器，其特征是，所述反應(yīng)器為整體式耐熱玻璃結(jié)構(gòu)，可整體滅菌，使用可靠、方便。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式的氣升式光生物反應(yīng)器，其特征是，所述罐體上部有擴(kuò)大段，有利于氣液分離，減少培養(yǎng)過程產(chǎn)生的泡沫對(duì)操作的影響。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一體式的氣升式光生物反應(yīng)器，其特征是，所述反應(yīng)器下部有夾套，可通過入恒溫水以控制培養(yǎng)溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一體式的氣升式光生物反應(yīng)器，其特征是，所述氣體分布器與通氣管加工為一體，與標(biāo)準(zhǔn)磨砂玻璃口相配的通氣管沿提升管中心從罐頂伸到提升管下端，氣體從反應(yīng)器頂部通入，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并可避免意外停電、停氣時(shí)罐內(nèi)培養(yǎng)液倒流，使操作更加穩(wěn)定可靠。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一體式的氣升式光生物反應(yīng)器，其特征是，所述氣體分布器可為單個(gè)或多個(gè)氣體噴嘴，也可是圓形或環(huán)形的多孔板，與通氣管的漏斗形末端燒結(jié)為一體。
7.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一體式的氣升式光生物反應(yīng)器，其特征是，所述罐體頂部均勻設(shè)置用于接種、pH、DO、溫度測(cè)定及取樣等管口，所有管口均為標(biāo)準(zhǔn)磨口或帶壓帽的螺口。
8.一種如權(quán)利要求1所述的一體式的氣升式光生物反應(yīng)器的用途，其特征是，所述反應(yīng)器用于藻類及其它光合生物細(xì)胞懸浮的培養(yǎng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種一體式的氣升式光生物反應(yīng)器及其用途，該反應(yīng)器適用于光合生物細(xì)胞培養(yǎng)及相關(guān)代謝產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)室研究和制備。該反應(yīng)器包括罐體、提升管、氣體分布器，其中筒形提升管與罐體同軸；氣體分布器由罐頂中心延伸至底部，下端與罐體底部留有距離以便培養(yǎng)液循環(huán)。該反應(yīng)器具有照光面積大、液體混合好、氣液傳質(zhì)強(qiáng)度高，剪切力低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，可廣泛適用于各種光合細(xì)胞的培養(yǎng)?？梢源蠓忍岣弋a(chǎn)量，縮短培養(yǎng)周期，降低成本。
文檔編號(hào)C12M1/42GK1472305SQ01142298
公開日2004年2月4日 申請(qǐng)日期2001年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月27日
發(fā)明者威 叢, 叢威, 康瑞娟, 蔡昭玲 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所