[发明专利]一种气雾式微藻光照反应装置

说明书

技术领域：

本发明属于生物反应设备制造技术领域，涉及一种大容量的气雾式微藻LED内置光照结构的反应器，特别是一种气雾式微藻光照反应装置。

背景技术：

生物反应器是生物工程技术中使用的重要生产工具，新型反应器的设计往往可以推动一个产业的迅速发展。微藻的开发利用产业是目前快速发展的新兴产业，各种不同的微藻可以提供新型优质蛋白产品、保健产品、医药产品和能源产品等，但目前微藻规模化培养主要是在敞开式的跑道池进行，其缺点很多：一是跑道池难以避免细菌和真菌，其它速生杂藻和原生动物的污染和捕食，严重影响产量;二是由于季节气候和昼夜等自然条件的变化对产量的影响；三是跑道池要占用大量的土地，易受周围环境的影响；四是大规模的跑道水池培育，由于光照、温度等不恒定，管理十分困难；这些缺点成为微藻进一步扩大产能和产业化生产的制约因素，现有的全封闭光生物反应器主要有立柱式、平板式和管式中小型反应器，难以达到产业化的要求。因此，寻求设计一种应用于产业化大容量封闭式的光照生物反应器会成为微藻规模化生产和开发利用的必备条件之一。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计制备一种气雾式微藻光照反应装置，整体装置采用全封闭结构和内置LED光源的气雾式柔性搅拌技术，组合成一体式反应器，应用于对海洋微藻生物反应场合。

为了实现上述目的，本发明的主体结构包括不锈钢罐体、观察孔、封头、上盖、进料口、传感器接口、出气口、出料口、光照控制器、电源导线、蛇形加热盘管、气雾发生器、光柱、光柱支架、LED导线、上盖板、光柱穿入孔、中央入孔、十字支架、环形支架和固定架；内空式圆筒结构的不锈钢罐体的顶端处固定制有上盖，上盖与不锈钢罐体之间制有封头，不锈钢罐体的顶部外侧面上分别制有进料口和出气口，对应进料口的不锈钢罐体的侧面中部下侧制有传感器接口，用于外接传感器导线；不锈钢罐体的侧面上上下均匀排列制有三个相同结构的观察孔，不锈钢罐体的底端中心处固定制有出料口，不锈钢罐体的底部架空式固定安装于固定架上；不锈钢罐体的内腔中间段周侧环绕式制有螺旋结构的蛇形加热盘管，蛇形加热盘管的内腔上下端分别固定制有两个对称结构的光柱支架，圆环盘状结构的光柱支架中间圆周线上均匀排列竖向固定制有光柱，各光柱的顶端分别通过连通的LED导线与光照控制器光电信息连通，并通过光照控制器经光伏电池电源导线连接外电源，实现光电连通并控制光柱的发光强度；不锈钢罐体的内腔内底部固定制有气雾发生器；封头包括上盖板、光柱穿入孔和中央入孔，环状结构的封头中心处挖空式制有中央入孔供光伏电池电源导线接入，环状结构的盖板的中间圆周线上分别制有固定光柱用的光柱穿入孔；光柱支架与封头的外形和结构对称，框架结构的光柱支架中间交叉制有十字支架，圆周中心处制有与十字支架固连的环形支架，环形支架上均匀分布固定置有光柱。

本发明涉及的光照反应装置的不锈钢罐体的外形为直立式圆形筒体，直径与高度比为1:2.5，机械结构为非压力容器，筒体材质为不锈钢、碳钢板、塑料或钢筋混凝土结构；光柱采用LED二极管串联成光带置入透明玻璃管内，玻璃管下端封闭，上端为LED导线出口，安装完毕后，进行防水封闭，构成全封闭的光柱式光源；光柱在不锈钢罐体内呈直立式圆形排列，使光柱与不锈钢罐体内壁和光柱与光柱之间等间距，使光照强度在反应装置内均匀分布；反应装置内的光照强度为500Lx—15000Lx，可转换和调节；光照色度能够根据不同微藻的要求进行调节，或增添蓝色或红色光源；光源能量采用光伏太阳能电池供给，或采用市电补充。

本发明的搅拌方式采用气雾发生器放出的气雾流自然上升，带动培养液上下对流实现搅拌、传质和传热的功效；气雾发生器的微孔出气口安装在底部，气雾发生器的气体供应可分外源供气和内循环供气，外源供气由充气泵提供，内循环供气由不锈钢罐体上部的出气口提供气源，泵入气雾发生器后进入内部循环；当气体泵入气雾发生器后从其微孔曝气喷雾器的微孔放出形成雾状气流带动发酵液上下流动实现搅拌；气雾发生器实现搅拌的同时能够充氧或充二氧化碳或充氮，或与二氧化碳并联供气，其利用率为常规供气的5倍；整个发酵反应过程中采用常温化学消毒法；不锈钢罐体内放置的蛇形加热盘管内用恒温水循环，保持不锈钢罐体内温度恒定，不锈钢罐体外壁或进行保温处理。

本发明的辅件设计有补料罐、酸罐、碱罐、无菌空气和二氧化碳，视培育不同微藻的需求进行增减。