专利名称：支撑生物反应器组运转的附属管道系统及其操作工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于微藻生物技术领域，涉及在微藻细胞工程培养中，用于支撑关键设备
生物反应器组运转的附属管道系统及其操作工艺。
背景技术：
微藻是人类社会未来生存和发展的重要生物资源。首先微藻是生物圈中第一生产力的重要组成部分，是水生态系统中水产动物整个生长过程(或特定发育阶段)的唯一饵料或饵料生物的饵料。同时，微藻种类数量接近植物种类的50%，在种质、生态分布、遗传信息、生化组成、代谢途径等方面具有出多样性、复杂性和特殊性，进一步决定了其潜在的营养和药学价值，人类可能从中开发出大量结构特异的高附加值生物活性成分、微藻蛋白、生物柴油或水产饵料等产品。 但是，自然界微藻高度混杂和分散，并没有大量单一种类的微藻可以直接收集，因此开发微藻资源需要通过工程培养生产原料。国际上，微藻规模化人工培养目前主要有开放池和封闭光生物反应器2类方式 开放式培养(如循环跑道池)相对简单、投资低。但该方式培养条件变化较大，微藻产率低，并存在严重的生物污染。任何来自于水源、空气、肥料、仪器、以及操作等的天敌生物(如原生动物)以及其它藻类都极易侵入污染，常常导致整个培养彻底失败，直接限制了影响微藻培养和资源开发。只有极少数能在极端环境中生长的微藻(如在高PH环境中快速生长的螺旋藻和在高盐度中成为优势种的盐藻)可以利用该方式培养成功。
封闭式光生物反应器投资费用相对较大，由于可以调控多项培养参数，更易于控制生物污染，培养微藻的产率更高，因此成为近年来本领域研发趋势。目前用于实验室和小试研究的各类封闭式光生物反应器已经很多，有平板光生物反应器、缸或罐状生物反应器、柱状光生物反应器、管道(含螺旋管道、平行管道等)光生物反应器、半圆型生物堆反应器等等。但是，以往在光生物反应器方面的工作多关注不同光生物反应器的体积、表面积、表面积/体积比率、反应体积大小、培养参数控制等，很少关注光生物反应器运行不可缺少的附属支撑管道系统，因此造成支撑每一个光生物反应器的管道没有很好地整合，管道数量很多，如藻种管道、多条物料进入管道(如营养液、培养液和清洗水管道)、维持酸碱平衡添加酸碱的管道、气体进出管道、卸料管道等IO余条管道。另外，管道内不同物料运输和维护需要依赖不同类型的控制泵体，大大提高了设施投资成本。造成上述现象的原因主要是以往光生物反应器多用于实验性研究，常常以单元来使用、培养规模非常小，对规模培养的反应器组管道系统还很少涉及，故没有得到应有重视。 微藻资源开发终究实现经济目标，因此降低设备及其管道系统成本始终是应用发展的大趋势。其次，微藻资源开发是规模化工程，在细胞工程培养放大过程中，不仅要提高和完善反应器的本身性能，而且要增加反应器培养体积，同时还要将光生物反应器单元进行不同程度的连接整合成为二元、三元……甚至多元光生物反应器组，然后再将不同单元的反应器组进一步连接，不断扩大规模。这样势必对附属管道系统构建提出了更高要求，需要进行合理科学地整合。 因此，在保障有效支撑光生物反应器发挥其效能的前提下，如何将反应器单元并联成单元组，简化或合并管道，降低管道数量，减少甚至摆脱对泵体的依赖，大幅度降低附属管道系统的生产成本和管理维护支出；同时，如何对正常使用后的管道系统充分有效地冲刷洗涤，维护管道系统长期运转，降低管道内生物残存量，避免可能潜在的生物污染，提高规模细胞培养效率，成为微藻生物技术规模化发展中的关键核心技术问题。
发明内容
针对式封闭式光生物反应器在微藻放大规模化培养中出现管道系统支撑落后问题，本发明的目的在于提供一种支撑微藻细胞工程培养中生物反应器组运转的附属管道系统及其操作工艺，结合实际实践经验基础上，通过不断实验，利用虹吸原理和液体受地球引力作用从高位向底位自然移动规律，成功地构建了一种简化管道数量、同时摆脱了依赖泵体带动液体流动的新型附属管道系统，可支撑微藻细胞工程培养中生物反应器组放大和良性运转。 本发明的技术方案是 —种生物反应器组运转的附属管道系统，该管道系统为管道组和开关组构成，管
道组包括培养液管道、藻种管道、气体管道、反应器上料及卸料分支管道、卸料分支管道、总
上料管道和总卸料管道，总上料管道一端分别与培养液管道、气体管道、藻种管道连通，总
上料管道另一端通过多通分别与反应器单元和总卸料管道连通，多通与反应器单元相连的
管路为反应器上料及卸料分支管道，多通与总卸料管道相连的管路为卸料分支管道；开关
组包括培养液管道开关、藻种管道开关、液体管道开关、气体管道开关、上料分支管道开关、
反应器单元开关、卸料分支管道开关和卸料管道总开关，在培养液管道上安装有培养液管
道开关，在藻种管道上安装有藻种管道开关，在气体管道上安装有气体管道开关，在培养液
管道与总上料管道相通的管路上安装有液体管道开关，在总上料管道与多通相连的管路上
安装上料分支管道开关，在反应器上料及卸料分支管道上安装有反应器单元开关，在卸料
分支管道上安装卸料分支管道开关，在总卸料管道上安装卸料管道总开关。
1.管道系统由管道组和开关组构成。管道组由培养液管道、气体管道、藻种管道、
卸料管道组成。开关组由培养液管道开关、藻种管道开关、液体管道开关、气体管道开关、上
料分支管道开关、反应器单元开关、卸料分支管道开关和卸料管道总开关组成。 2.管道组分上料管道和卸料管道二部分 在上料管道部分中，管道一端分别与过滤混合气体、藻种和营养液储存罐连接，另一端同反应器单元连接，通过控制开关向反应器单元内添加培养液、接种和提供混合气体。为节省上料管道量和减少相应控制开关数量，首先将藻种管道与培养液管道进行连接，然后再与通气管道连接，汇成单一的总上料管道，直达各个反应器组；随后从总上料管道上分流出分支管道，并进一步细分出到各个反应器单元的分支管道，分支管道直接通到各反应器底部。因此，上料管道兼具多种添加水分或营养液、接种藻液、通混合气体等多种功能，管道运转过程中还可以得到有效冲洗。 在卸料管道部分，管道一端分别与反应器单元连接，采集各反应器单元内所培养后的藻液，经过反应器组的分支卸料管道与总卸料管道连接，最后进入到收集塔或其它下游反应设施装置中，行使收获藻液的功能。 另外，各个反应器单元内的分支管道兼具上料及卸料的双重功能，即所谓的采集分支管道与上料分支管道为同一条管道。 3.开关组开关根据自动化程度要求不同，可以为不同人工调节的机械开关，也可以为自动控制的电磁开关。主要通过打开或关闭培养液管道、藻种管道、液体管道、气体管道、上料分支管道、反应器单元、卸料分支管道和卸料总管道，发挥不同上料、卸料、清洗、接种和通气等多种功能。 4.为减少收获藻液对管道泵体的依赖，设计了分支卸料收获管道，通过先向分支
卸料管道灌注液体，利用地球重力从管道内排出过程中自然产生负压，将反应器单元内的
藻液虹吸通过一定高度再排放到分支卸料管道中，然后借助虹吸力和液体从高位自然向低
位流动现象，实现收获并摆脱上述过程对管道泵体的依赖，降低成本，减少不必要的污染。 5.本发明管道系统中反应器组的各反应器单元数量、类型和并联放大规模可以任
意组合。 本发明的管道系统支撑的生物反应器可以为单元，也可以为二元组、三元组……，直至多元组，而光生物反应器的类型很多，有平板光生物反应器、缸或罐状生物反应器、柱状光生物反应器、管道(含螺旋管道、平行管道等)光生物反应器或半圆型生物堆反应器等等。因此，本发明的管道系统不受反应器类型限制，可同上述不同的反应器单元进行连接与整合，形成统一整体。 在每一条并联反应器两列的中间上方架设一条总上料管道，然后在并联反应器两列中间的下方地面铺设一条总卸料管道。将总上料管道在温室车间内连接在一起，总卸料管道与收获系统完成对接。 6.为实现管道系统的上料、卸料和自动清洗功能，具体操作工艺流程如下
(1)分别关闭藻种管道开关、气体管道开关、卸料分支管道开关、卸料分支管道开关、卸料管道总开关，然后依次打开培养液管道开关、液体管道开关、上料分支管道开关、反应器单元开关，已经配制和消毒的培养液经过培养液管道、反应器上料及卸料分支管道，进入反应器单元。 (2)每一个培养反应器单元内培养液达到所需要体积，一般控制在总容量的1/3-2/3时，关闭对应的反应器单元开关。 (3)当所有的反应器单元内培养液均达到所需要的体积后，关闭培养液管道开关；然后打开藻种管道开关，再依次打开相应反应器单元开关，藻种通过藻种管道、反应器上料及卸料分支管道分别流向每个反应器单元，自动进行接种；藻液接种完成后，分别关闭对应的反应器单元开关。 (4)待所有反应器接种完毕，关闭藻种管道开关；然后打开培养液管道开关，再次打开反应器单元开关，培养液经过管道培养液管道、反应器上料及卸料分支管道，罐入每一个反应器单元中，直到达到理想培养体积为止，然后关闭反应器单元开关。该过程可冲洗分支管道，同时将管道内残余的接种藻液充分冲入到反应器单元中。 (5)所有反应器灌满培养液后，关闭培养液管道开关和液体管道开关，打开气体管道开关和反应器单元开关，混合气体(混合气体是指空气和二氧化碳，其中二氧化碳的体积含量为0. 5-2% )通过混合气体管道和反应器上料及卸料分支管道进入反应器单元中，开始冲气培养，形成气泡，气泡上升带动培养藻液在反应器单元内不断流动，发挥搅拌、混匀、有效补充二氧化碳气体、充分解析氧气、细胞均匀获得光线等多重目的，同时可避免反应器单元内存在死角、降低光抑制现象和光不足问题的发生，冲气量通过反应器单元开关进行调节。
(6)经过一段时间培养，反应器单元内藻液达到收获密度，可进行藻液收获。收
获藻液时，先关闭气体管道开关和反应器单元开关，然后打开培养液管道开关、液体管道开
关、卸料分支管道开关，卸料分支管道中充满液体后，关闭上料分支管道开关。
(7)打开卸料管道总开关，打开反应器单元开关和卸料分支管道开关，卸料分支管
道内的液体流向总卸料管道，同时形成负压，带动反应器单元内培养藻液，通过反应器上料
及卸料分支管道和卸料分支管道，流入总卸料管道，完成自动卸料功能。
(8)待反应器单元内的培养藻液排放到所收获的数量后，关闭反应器单元开关；
当所有培养单元都完成卸料收获后，打开上料分支管道开关，充分冲刷卸料分支管道和总
卸料管道内残存藻液，再关闭卸料分支管道开关，打开反应器单元开关，向反应器单元中回
补培养液，到所需要的体积。
(9)当所有反应器单元都完成培养液回补后，关闭培养液管道开关和液体管道开关，打开气体管道开关，使管道内残存的培养液进入反应器单元；然后稍微打开卸料分支管道开关，将卸料管道内残存液体全部排净，再关闭卸料分支管道开关、卸料分支管道开关和卸料管道总开关，完成自动卸料并重新开始另一轮微藻细胞培养。
本发明的优点是 1.本发明管道系统由管道组和开关组构成，前者包含培养液管道、气体管道、藻种
管道、卸料管道，而后者包含培养液管道开关、藻种管道开关、液体管道开关、气体管道开关、
上料分支管道开关、反应器单元开关、卸料分支管道开关和卸料管道总开关。首先，将不同管
道有效地连接在一起，并依靠相关开关阻断或控制管道内液体或气体的流动去向，通过规范
化操作流程，在摆脱了培养藻液转移过程对水泵依赖基础上，可有效打开或关闭相关开关，实
现连通或阻断管道，并保障管道得到充分冲洗，降低管道内细胞残存量，避免交叉污染。 2、本发明管道系统为单元、二元、三元……多元生物反应器提供支撑，可用于规模
化连续和半连续细胞工程培养微藻，生产相关产品或提供水产养殖饵料。 3、本发明将多路上料管道汇并到一起，将反应器单元的上料及卸料分支管道合
并，节约了管道用量，降低管道成本。 4、本发明由于简化管道数量，工程管道的整体布局简洁、流畅、整齐。 5、本发明管道通过开关系统的开闭调节，具备自动清洗功能，降低管道系统不必
要的污染。 6、本发明利用虹吸原理和从高位向低位自然流淌的规律，节约液体物料运输传导过程的电力消耗，解决能源，降低运行成本。 7、本发明减少甚至摆脱了卸料对管道泵体的依赖，降低成本，避免了泵体使用过程中可能造成的污染，污染率低，成功率。
图1为本发明一个实施例微藻细胞培养生物反应器的附属管道系统结构示意图。
图2为本发明另一实施例微藻细胞培养生物反应器的附属管道系统结构示意图。
图中，1培养液管道开关；2藻种管道开关；3液体管道开关；4气体管道开关；5上料分支管道开关；6反应器单元开关；7卸料分支管道开关；8卸料分支管道开关；9卸料管道总开关；10气体管道；11培养液管道；12藻种管道；13反应器上料及卸料分支管道；14反应器单元；15气泡；16培养藻液；17卸料分支管道；18总卸料管道；19多通；20总上料管道。
具体实施例方式如图1-2所示，本发明具体结构如下 本发明支撑生物反应器组运转的附属管道系统，该管道系统为管道组和开关组构成，管道组包括培养液管道11、藻种管道12、气体管道10、反应器上料及卸料分支管道13、卸料分支管道17、总上料管道20和总卸料管道18，总上料管道20 —端分别与培养液管道
11、 气体管道10、藻种管道12连通，总上料管道20另一端通过多通19分别与反应器单元14和总卸料管道18连通，多通19与反应器单元14相连的管路为反应器上料及卸料分支管道13，多通19与总卸料管道18相连的管路为卸料分支管道17 ;开关组包括培养液管道开关1、藻种管道开关2、液体管道开关3、气体管道开关4、上料分支管道开关5、反应器单元开关6、卸料分支管道开关7、8和卸料管道总开关9，在培养液管道11上安装有培养液管道开关1 ，在藻种管道12上安装有藻种管道开关2，在气体管道10上安装有气体管道开关4，在培养液管道11与总上料管道20相通的反应器上料及卸料分支管道13上安装有液体管道开关5，在总上料管道20与多通19相连的管路上安装上料分支管道开关5，在反应器上料及卸料分支管道13上安装有反应器单元开关6，在卸料分支管道17上安装卸料分支管道开关7、8，在总卸料管道18上安装卸料管道总开关9。 为落实上述方案，选择其中二种反应器单元为代表说明通过简化的封闭管道系统连接成为反应器组，以及进一步的线形放大。管道系统组装按照图1和图2实施，图1以柱状反应器的二个单元为例，说明如何通过多通，将不同数量单元(1，2，3……n单元)形成一个反应器组，每个反应器组再并联进行线形放大；图2以平板反应器二个单元为例如何将不同数量单元(1，2，3……n单元)形成一个反应器组，每个反应器组再并联，实现线形放大。其中，反应器组的各反应器单元数量、类型和并联放大规模可以任意组合。
实施例1 120吨规模的并联柱状反应器管道系统 在标准化塑料温室内(长66m、宽10m，净面积1亩地)车间内，按照图1方式设计了并联柱状反应器管道系统，共安装四条，体积120吨。 首先，在温室外的一端的供应和回收系统中，分别分出藻种管道(直径4cm)、混合气体管道(直径6. 5cm)、培养液管道(直径6. 5cm)、以及藻液收获管道(直径9. Ocm)四条，上述管道的每一条分别与每温室车间内的并联柱状反应器管道系统的相应管道藻种管道
12、 混合气体管道10、培养液管道11、总卸料管道18进行对接。混合气体是指空气和二氧化碳，其中二氧化碳的体积含量为0. 5-2%。 按照图1模式，在每一条并联柱状反应器两列的中间上方架设一条总上料管道20(直径6. 5cm)，然后在并联柱状反应器两列中间的下方地面铺设一条总卸料管道18 (直径9. 0cm)。按照图1方式，将总上料管道20在温室车间内连接在一起，总卸料管道18与收获系统完成对接。 在总上料管道20和总卸料管道18上下同样垂直位置，每间隔65cm分出一组带多通(本实施例为4通)的分支管道反应器上料及卸料分支管道13和卸料分支管道17 (直径2cm)，按照图1方式进行连接。每安装15个分支管道后，预设出100cm走道。
在总上料管道20和总卸料管道18两侧的每一分支管道处，安装两个柱状光生物反应器单元14 (每侧一个)，两个单元组成一个反应器组。 每个反应器单元14实际工作体积0. 2吨，每个反应器组工作体积0. 2吨；每一条联柱状反应器管道系统，并联75个反应器组，实际工作体积30吨；整个温室培养车间四条联柱状反应器管道系统，共600个反应器单元，总工作体积120吨。 管道系统全部安装完毕后，整个系统进行彻底消毒处理，消毒方法为传统的化学处理，在经过盐酸、次氯酸钠、高锰酸钾、臭氧等反复进行消毒后，用消毒过的无菌水将管道系统冲洗干净。 最后，按照上面叙述的操作工艺流程，进行管道系统的上料、卸料和自动清洗等，工程化培养微藻(以红球藻为代表)。具体过程如下 (1)分别关闭藻种管道开关2、气体管道开关4、卸料分支管道开关7、卸料分支管道开关8、卸料管道总开关9，然后依次打开培养液管道开关1 、液体管道开关3、上料分支管道开关5、反应器单元开关6，已经配制和消毒的红球藻培养液，经过培养液管道11、反应器上料及卸料分支管道13进入反应器单元14。 (2)每一个培养反应器单元14内培养液达到所需要体积，一般控制在总容量的1/3-2/3 (即0. 06-0. 13吨)时，关闭对应的反应器单元开关6。 (3)当所有的反应器单元14内培养液均达到所需要的体积后，关闭培养液管道开关1 ;然后打开藻种管道开关2，再依次打开相应反应器单元开关6，红球藻藻种通过藻种管道12、反应器上料及卸料分支管道13分别流向每个反应器单元14，自动进行接种；红球藻藻液接种完成后，分别关闭对应反应器单元开关6。 (4)待所有反应器接种完毕，关闭藻种管道开关2 ;然后打开培养液管道开关l，再次打开反应器单元开关6，培养液经过培养液管道11和反应器上料及卸料分支管道13，罐入每一个反应器单元14中，直到达到理想培养体积为止，然后关闭反应器单元开关6。该过程可冲洗分支管道，同时将管道内残余的接种红球藻藻液充分冲入到反应器单元14中。
(5)所有反应器灌满培养液后(体积0. 2吨)，关闭培养液管道开关1和液体管道开关3，打开气体管道开关4和反应器单元开关6，混合气体通过混合气体管道10、反应器上料及卸料分支管道13进入反应器单元14中，开始冲气培养，形成气泡15，气泡15上升带动培养藻液16在反应器单元14内不断流动，发挥搅拌、混匀、有效补充二氧化碳气体、充分解析氧气、细胞均匀获得光线等多重目的，同时可避免反应器单元14内存在死角、降低光抑制现象和光不足问题的发生，冲气量通过反应器单元开关6进行调节。
(6)经过5-10天培养，反应器单元14内红球藻藻液达到收获密度(本实施例收获密度为10万细胞/毫升以上)，进行收获。 收获藻液时，先关闭气体管道开关4和反应器单元开关6，然后打开培养液管道开关1、液体管道开关3、卸料分支管道开关7，卸料分支管道17中充满液体后，关闭上料分支管道开关5。 (7)然后打开卸料管道总开关9，打开反应器单元开关6和卸料分支管道开关8，卸料分支管道17内的液体流向总卸料管道18，同时形成负压，带动反应器单元14内红球藻培养藻液16，通过反应器上料及卸料分支管道13和卸料分支管道17，流入总卸料管道18，完成自动卸料功能。 (8)待反应器单元14内的红球藻培养藻液16排放到所收获的数量后(残留1/4-1/3)，关闭反应器单元开关6 ;当所有培养单元都完成卸料收获后，打开上料分支管道开关5，充分冲刷卸料分支管道17和总卸料管道18内残存藻液，再关闭卸料分支管道开关7，打开反应器单元开关6，向反应器单元14中回补红球藻培养液，到所需要体积O. 2吨。
(9)当所有反应器单元14都完成培养液回补后，关闭培养液管道开关1和液体管道开关3，打开气体管道开关4，使管道内残存的培养液进入反应器单元14;然后稍微打开卸料分支管道开关7，将卸料管道内残存液体全部排净，再关闭卸料分支管道开关7、卸料分支管道开关8和卸料管道总开关9。完成自动卸料并重新开始另一轮微藻细胞培养。
新一轮培养57天后，再次进行上述操作，如此反复，成功实现多批次的半连续培养。 实施例2 如图2所示，与实施例1不同之处在于，本实施例以平板反应器二个单元为例，将不同数量单元(1，2，3……n单元)形成一个反应器组。 实施例结果表明，本发明利用虹吸原理和液体受地球引力作用从高位向低位自然移动规律，将不同管道有效地封闭连接在一起，并依靠相关开关阻断或控制管道内液体或气体的流动去向，通过规范化操作流程，有效打开或关闭相关开关，实现连通或阻断相应管道，并保障管道使用后得到充分冲洗，降低管道内的细胞残存量，避免交叉污染。本发明实
施摆脱了培养藻液转移过程对水泵的依赖，大大降低生物污染率，可应用于连续和半连续细胞工程培养，为开发微藻生物资源提供实际技术支撑，生产微藻生物能源、水产饵料、生物活性物质和微藻蛋白等产品。
权利要求
一种支撑生物反应器组运转的附属管道系统，其特征在于该管道系统为管道组和开关组构成，管道组包括培养液管道、藻种管道、气体管道、反应器上料及卸料分支管道、卸料分支管道、总上料管道和总卸料管道，总上料管道一端分别与培养液管道、气体管道、藻种管道连通，总上料管道另一端通过多通分别与反应器单元和总卸料管道连通，多通与反应器单元相连的管路为反应器上料及卸料分支管道，多通与总卸料管道相连的管路为卸料分支管道；开关组包括培养液管道开关、藻种管道开关、液体管道开关、气体管道开关、上料分支管道开关、反应器单元开关、卸料分支管道开关和卸料管道总开关，在培养液管道上安装有培养液管道开关，在藻种管道上安装有藻种管道开关，在气体管道上安装有气体管道开关，在培养液管道与总上料管道相通的管路上安装有液体管道开关，在总上料管道与多通相连的管路上安装上料分支管道开关，在反应器上料及卸料分支管道上安装有反应器单元开关，在卸料分支管道上安装卸料分支管道开关，在总卸料管道上安装卸料管道总开关。
2. 按照权利要求1所述的支撑生物反应器组运转的附属管道系统，其特征在于该管道系统支撑的生物反应器为反应器单元、二元反应器单元组、三元反应器单元组或多元反应器单元组，各反应器单元构成的反应器组管道通过多通连接。
3. 按照权利要求2所述的支撑生物反应器组运转的附属管道系统，其特征在于生物反应器的类型为平板光生物反应器、缸或罐状生物反应器、柱状光生物反应器、管道光生物反应器或半圆型生物堆反应器。
4. 按照权利要求1所述的支撑生物反应器组运转的附属管道系统，其特征在于，该管道系统应用于连续或半连续细胞工程培养，开发各类淡水或海水微藻生物资源，生产微藻生物能源、水产饵料、生物活性物质或微藻蛋白。
5. 按照权利要求1所述的支撑生物反应器组运转的附属管道系统的操作工艺，其特征在于总上料管道一端分别与过滤混合气体、藻种和营养液储存罐连接，另一端同反应器单元连接，通过控制开关向反应器单元内添加培养液、接种和提供混合气体；首先，将藻种管道与培养液管道进行连接，然后再与通气管道连接，汇成单一的总上料管道，直达各个反应器组；随后，从总上料管道上分流出分支管道，并进一步细分出到各个反应器单元的分支管道，分支管道直接通到各反应器底部；利用虹吸原理和液体受地球引力作用从高位向低位自然移动规律，将不同管道有效地封闭连接在一起，并依靠相关开关阻断或控制管道内液体或气体的流动去向。
6. 按照权利要求5所述的支撑生物反应器组运转的附属管道系统的操作工艺，其特征在于，具体操作工艺流程如下(1) 分别关闭藻种管道开关、气体管道开关、卸料分支管道开关、卸料分支管道开关、卸料管道总开关，然后依次打开培养液管道开关、液体管道开关、上料分支管道开关、反应器单元开关，已经配制和消毒的培养液经过培养液管道、反应器上料及卸料分支管道，进入反应器单元；(2) 每一个培养反应器单元内培养液达到所需要体积，控制在总容量的1/3-2/3时，关闭对应的反应器单元开关；(3) 当所有的反应器单元内培养液均达到所需要的体积后，关闭培养液管道开关；然后打开藻种管道开关，再依次打开相应反应器单元开关，藻种通过藻种管道、反应器上料及卸料分支管道分别流向每个反应器单元，自动进行接种；藻液接种完成后，分别关闭对应的反应器单元开关；(4) 待所有反应器接种完毕，关闭藻种管道开关；然后打开培养液管道开关，再次打开 反应器单元开关，培养液经过管道培养液管道、反应器上料及卸料分支管道，罐入每一个反 应器单元中，直到达到理想培养体积为止，然后关闭反应器单元开关；该过程冲洗分支管 道，同时将管道内残余的接种藻液充分冲入到反应器单元中；(5) 所有反应器灌满培养液后，关闭培养液管道开关和液体管道开关，打开气体管道开 关和反应器单元开关，混合气体通过混合气体管道和反应器上料及卸料分支管道进入反应 器单元中，开始冲气培养，形成气泡，气泡上升带动培养藻液在反应器单元内不断流动，发 挥搅拌、混匀、有效补充二氧化碳气体、充分解析氧气、细胞均匀获得光线多重目的，同时避 免反应器单元内存在死角、降低光抑制现象和光不足问题的发生，冲气量通过反应器单元 开关进行调节；(6) 经过培养，使反应器单元内藻液达到收获密度，进行藻液收获；收获藻液时，先关 闭气体管道开关和反应器单元开关，然后打开培养液管道开关、液体管道开关、卸料分支管 道开关，卸料分支管道中充满液体后，关闭上料分支管道开关；(7) 打开卸料管道总开关，打开反应器单元开关和卸料分支管道开关，卸料分支管道内 的液体流向总卸料管道，同时形成负压，带动反应器单元内培养藻液，通过反应器上料及卸 料分支管道和卸料分支管道，流入总卸料管道，完成自动卸料功能；(8) 待反应器单元内的培养藻液排放到所收获的数量后，关闭反应器单元开关；当所 有培养单元都完成卸料收获后，打开上料分支管道开关，充分冲刷卸料分支管道和总卸料 管道内残存藻液，再关闭卸料分支管道开关，打开反应器单元开关，向反应器单元中回补培 养液，到所需要的体积；(9) 当所有反应器单元都完成培养液回补后，关闭培养液管道开关和液体管道开关，打 开气体管道开关，使管道内残存的培养液进入反应器单元；然后打开卸料分支管道开关，将 卸料管道内残存液体全部排净，再关闭卸料分支管道开关、卸料分支管道开关和卸料管道 总开关，完成自动卸料并重新开始另一轮微藻细胞培养。
全文摘要
本发明属于微藻生物技术领域，涉及在微藻细胞工程培养中，用于支撑关键设备生物反应器组运转的附属管道系统及其操作工艺。本发明管道系统由管道组和开关组构成，前者包含培养液管道、气体管道、藻种管道、卸料管道，而后者包含培养液管道开关、藻种管道开关、液体管道开关、气体管道开关、上料分支管道开关、反应器单元开关、卸料分支管道开关和卸料管道总开关。本发明将不同管道有效地封闭连接在一起，并依靠相关开关阻断或控制管道内液体或气体的流动去向，通过规范化操作流程，有效打开或关闭相关开关，实现连通或阻断相应管道，并保障管道使用后得到充分冲洗，降低管道内的细胞残存量，避免交叉污染，可应用于连续和半连续细胞工程培养。
文档编号C12M1/00GK101781620SQ200910300290
公开日2010年7月21日 申请日期2009年1月20日 优先权日2009年1月20日
发明者刘建国, 张勇, 梁文伟 申请人:云南爱尔发生物技术有限公司