[发明专利]封闭式灌流式光生物反应器

说明书

技术领域

本发明涉及生化技术，具体来说，涉及生物反应器技术领域，特别涉及一种封闭式灌流式光生物反应器。

背景技术

光生物反应器的研究始于20世纪40年代，当时的主要目标是进行微藻的大量培养，主要目的是探讨微藻作为人类未来食用蛋白和燃料资源的可行性。光生物反应器(photo bioreactor)能用于光合微生物及具有光合能力的组织或细胞的一类装置，与一般的生物反应器具有相似的结构，具有光、温度、溶解氧、二氧化碳和营养物质等培养条件的调节和控制系统。由于光生物反应器具有较高的光能利用效率，在最佳状态下可达到18％，而植物和森林只能利用入射光能的0.2％，并且可以连续培养，因此，能实现光合生物的高密度培养并获得较高的单位面积或体积产量。

光生物反应器分为封闭式和敞开式两种，封闭式光生物反应器，主要包括有垂直柱式；水平回旋管式、垂直或结构水平板式及传统搅拌罐式反应器等四种。由于封闭式具有无污染、培养条件易于控制等多种优点，因此使用范围更广。但是，由于封闭罐式的结构比较复杂，体积较大，投入成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中封闭式光生物反应器结构复杂、不易加工制造、不便实验室使用的缺陷；提供一种较高的光合效率、结构简单、操作简便以及性能稳定的小型实验室用的灌流式光生物反应器。

本发明的所要解决的另一技术问题在于提供一种所述的灌流式光反应器在藻类及其他光合生物细胞的悬浮培养中的应用。

为了解决上述的技术问题，本发明的技术方案为：一种灌流式光生物反应器，包括一个罐体，所述的罐体内设有静态混合装置。

进一步，所述的静态混合装置由复数个微型阶梯式凹槽构成。

含有微生物的培养液通过循环泵从罐体顶部输送，缓慢流过静态混合装置，在流动的过程中，培养液受到充分光照，进行光合反应。

进一步，所述的微型阶梯式凹槽，每个凹槽的夹角为60度-120度。

进一步，所述的凹槽的夹角为90度，这样可以使得培养液能够更加有效地与藻类混合，且有延长的时间充分进行光合反应。

进一步，所述的每个微型阶梯式凹槽的夹角为90度，规则统一的结构，这样有利于工业的制造。

进一步，所述的每个微型阶梯式凹槽的两边长度相等，规则统一的结构，这样有利于工业的制造，当然在本发明的其它实施例中，还可以采用不等边的微型阶梯式凹槽结构的静态混合装置。

进一步，所述的每个微型阶梯式凹槽的边长长度为1～2cm。

进一步，泵入所述罐体的培养液流速5cm-10cm/min。为了保证培养液均匀混合，微藻能够受到充分均匀光照，同时保证微藻有足够的培养时间，培养液流速设为5cm-10cm/min。

采用以上设计后，能够使微藻生长速率达到仅14克每天，光合作用效率达到8.5％以上。

进一步，所述的罐体为全玻璃制作，以便能使光合细胞进行光合反应。

一种灌流式光生物反应器用于藻类及光合生物细胞的悬浮培养。

该反应器的突出优点是，由于利用微阶梯式混合装置，解决了反应器中所有微生物的混合、传质和传热问题，且结构简单，操作简便，并通过实验证明，可以使培养的微藻类生物达到很高的浓度，降低藻类培养的成本。

附图说明

图1为本发明的一实施例的反应器整体装置图；

图2为本发明的一优选实施例的静态混合装置结构图。

其中，100灌流式光生物反应器    200循环泵

120静态混合装置                300培养液

130微型阶梯式凹槽              131阶梯式微型凹槽一侧壁

132阶梯式微型凹槽另一侧壁

具体实施方式

为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

如图1、2所示为本发明的灌流式光生物反应器实施例。图1的实施例，灌流式光生物反应器100的罐体内设有静态混合装置120，含有微生物的培养液300，通过循环泵200从罐体顶部输送，缓慢流过静态混合装置120，在流动的过程中，培养液受到充分光照，进行光合反应。