專利名稱：微藻培養(yǎng)的光生物反應器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光生物反應器，特別涉及一種微藻培養(yǎng)的光生物反應器。
背景技術(shù)：
微藻能有效利用光能、C02和無機鹽類合成蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物以及多種高 附加值生物活性物質(zhì)，可以通過培養(yǎng)微藻生產(chǎn)保健食品、食品添加劑、飼料、生物肥料、化妝 品及其他天然產(chǎn)品。所以研制和開發(fā)新型高效的光生物反應器以及微藻的高密度培養(yǎng)受到 越來越多的關(guān)注。 目前，微藻培養(yǎng)主要分為開放式和封閉式兩種光生物反應器。由于封閉式反應器 具有培養(yǎng)條件易控制，可無菌操作，易進行高密度培養(yǎng)等優(yōu)點，已成為光生物反應器發(fā)展的 方向。封閉式光生物反應器主要包括管式、平板式和柱式這三種形式。 管式反應器最早出現(xiàn)在上世紀50年代，目前已被廣泛應用。管式反應器具有面積 體積比大，溫度易控制等優(yōu)點。Torillo等在意大利佛羅倫薩，用聚乙烯塑料管制作的管式 反應器培養(yǎng)螺旋藻，5年試驗中平均產(chǎn)率達到每公頃每年30-33t，最高日平均面積產(chǎn)率達 到25g/(m2 d) 。 Torzillo等使用雙層排列的管式光生物反應器培養(yǎng)鈍頂螺旋藻時，獲得 了 27. 8g/(m2 d)的日平均面積產(chǎn)率。1986年Ramosde Ortega等首次開發(fā)平板式光生物 反應器。板式反應器具有光利用率高，易放大培養(yǎng)，易清洗，其內(nèi)部貼壁生長和外部的鹽沉 淀易處理等優(yōu)點。加拿大的Samson和Leduy使用板箱式光生物反應器培養(yǎng)微藻最大面積 產(chǎn)率為60g/(m2 d)，最大體積產(chǎn)率為1. 17g/(L d)。柱式反應器具有混合好，二氧化碳利 用率高等優(yōu)點。張栩等利用柱式光生物反應器培養(yǎng)小球藻，平均日產(chǎn)量0. 2134g/(L d)。
但是密閉反應器都存在一定的缺陷。管式反應器的溶氧水平很容易達到200%，溶 氧的積累會抑制藻的生長。板式反應器受到高度的限制， 一般不高于1. 5m，而且在反應器的 底部會形成死角，不利于微藻的生長。柱式反應器隨著直徑的增大，面積體積比下降，導致 光利用率下降，所以難以放大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有反應器技術(shù)上的缺點，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、光利用率高，反應
條件易控制的適于微藻培養(yǎng)的環(huán)形管式光生物反應器。 本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn) —種光生物反應器，其特征在于，包括固定在架子上的光生物反應系統(tǒng)、通氣裝 置、檢測裝置。所述光生物反應系統(tǒng)為環(huán)形管狀，在環(huán)形管頂部伸出幾個接口，所述通氣裝 置和檢測裝置與光生物反應系統(tǒng)頂部接口連接。 所述的光生物反應系統(tǒng)為環(huán)形管狀，材料優(yōu)選透明材料，最優(yōu)選透明的普通玻璃、
特殊玻璃、有機玻璃或樹脂等。特殊玻璃通常指鋼化玻璃，浮法玻璃等。 所述通氣裝置為氣泵或者氣瓶，通過軟管與光生物反應裝置頂部連接，伸入光生
物反應器底部，所通氣體為空氣，二氧化碳或者空氣和二氧化碳混合氣體。通氣管路裝有氣體流量計。 所述檢測裝置包括溫度檢測器、pH檢測器和溶氧檢測器。
所述環(huán)形光生物反應裝置底部有一個閥門，與收集裝置連接。 所述環(huán)形光生物反應系統(tǒng)可以由兩個U型管連接而成，也可以由兩個彎頭和兩根直管連接而成。兩個彎頭通常采用180度彎頭，底部180度彎頭兩端各有一個變徑，使底部管的直徑小于上邊管?；蛘哒麄€環(huán)形反應器所有管直徑一致。
本發(fā)明具有下述技術(shù)效果 1.本發(fā)明采用氣升式，靠氣體流動帶動培養(yǎng)液循環(huán)，避免了剪切力對微藻的傷害。 2.光生物反應系統(tǒng)采用環(huán)形管式，避免了培養(yǎng)過程中出現(xiàn)死角。 3.光生物反應系統(tǒng)采用透明材料有利于觀察微藻的生長情況。 4.光生物反應系統(tǒng)頂部有氣孔3，可作為培養(yǎng)基進口 、接種口和排氣孔，便于氧氣
的排出，避免了溶氧過高對微藻生長的危害。 5.光生物反應系統(tǒng)底部有閥門，當藻培養(yǎng)到一定濃度后可打開閥門放出藻液，同
時在反應系統(tǒng)頂部加入新鮮培養(yǎng)基，可以實現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)。 6.光生物反應系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可直接拆卸，便于清洗。 7.通氣裝置裝有氣體流量計和閥門，可以通過調(diào)節(jié)氣體流量調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的流動速率，有利于二氧化碳和氧氣的傳遞，培養(yǎng)液的混合，增加光的利用率。


圖1為本發(fā)明實施例光生物反應器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖標記l-光生物反應系統(tǒng)；2-氣體流量計；3_培養(yǎng)基進口 、接種口和排氣孔；4-pH檢測器；5-溶氧檢測器；6-溫度檢測器；7-閥門；8_進氣管；9_法蘭；10_變徑；ll-閥門。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明詳細說明。 本發(fā)明光生物反應器的結(jié)構(gòu)主要由固定在架子上的光生物反應系統(tǒng)1、通氣裝置、檢測裝置組成。其中光生物反應系統(tǒng)1包括上下兩個180度彎頭，中間兩個直管，由法蘭9連接。光生物反應系統(tǒng)1為普通玻璃、鋼化玻璃，浮法玻璃、有機玻璃或透明樹脂制作。通過培養(yǎng)基進口和接種口 3加入培養(yǎng)基和種子。反應器中培養(yǎng)液的循環(huán)通過通氣裝置調(diào)節(jié)。通氣裝置通過進氣管8輸入空氣和二氧化碳，通氣速率由氣體流量計2測量，由閥門11調(diào)節(jié)。通過氣體流動帶動培養(yǎng)液在光生物反應器1內(nèi)部循環(huán)流動，通過閥門11調(diào)節(jié)氣體流動速率從而調(diào)節(jié)液體流動速率。 檢測裝置包括pH檢測器4、溶氧檢測器5和溫度檢測器6，從光生物反應器1頂部插入，可實現(xiàn)在線監(jiān)控。 當微藻培養(yǎng)到一定濃度需要收集的時候，打開底部閥門7，收集藻體。也可以在收集藻體的同時往培養(yǎng)基進口 3加入培養(yǎng)基實現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)。
權(quán)利要求
一種微藻培養(yǎng)的光生物反應器，包括光生物反應系統(tǒng)、通氣裝置、檢測裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光生物反應器，其特征在于光生物反應系統(tǒng)材料為透明的 玻璃、有機玻璃或樹脂材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光生物反應器，其特征在于光生物反應系統(tǒng)由上下兩 個彎頭和中間兩根直管連接而成，或者由二個U型彎管連接而成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光生物反應器，其特征在于底部彎頭兩端各有一個變徑，使 底部管的直徑小于上邊管；或者整個環(huán)形反應器所有管直徑一致。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光生物反應器，其特征在于通氣裝置為氣泵或者氣瓶。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光生物反應器，其特征在于通入的氣體為空氣或二氧化碳， 或者空氣和二氧化碳的混合氣體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的光生物反應器，其特征在于通氣裝置通入的氣體流量通過氣體 流量計測量，并通過閥門調(diào)節(jié)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光生物反應器，其特征在于培養(yǎng)液的流動由通氣裝置的通 氣速率決定，通過調(diào)節(jié)氣體流量控制培養(yǎng)液的循環(huán)速率。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光生物反應器，其特征在于檢測裝置包括pH檢測器(4)、溶氧檢測器(5)和溫度檢測器(6)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1 9所述的任意一種光生物反應器，其特征在于光生物反應系統(tǒng)(1)頂部有氣孔(3)作為排氣孔，便于氧氣的排出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微藻培養(yǎng)的光生物反應器，包括固定在架子上的光生物反應系統(tǒng)、通氣裝置、檢測裝置。光生物反應系統(tǒng)為環(huán)形管狀，在環(huán)形管頂部伸出幾個接口，通氣裝置和檢測裝置與光生物反應系統(tǒng)頂部接口連接。通過氣體流動調(diào)節(jié)培養(yǎng)液流動，使得培養(yǎng)液在反應器中循環(huán)流動，并且沒有死角。該環(huán)形管式光生物反應器結(jié)構(gòu)簡單、光利用率高，反應條件易控制，適于培養(yǎng)微藻。
文檔編號C12M1/08GK101748054SQ20081024002
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者劉敏勝, 張惠敏, 李靜, 石悅, 石蕾, 馬欣欣 申請人:新奧科技發(fā)展有限公司