专利名称：新型封闭式冷白荧光光生物反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光生物反应器，属于生物反应器类，用于规模培养藻类细胞。
光生物反应器分为封闭式光生物反应器和开放式生物反应器。封闭式光生物反应器具有较高的光能利用率，可以进行连续或半连续培养，能利用计算机自动控制培养过程、保持纯种培养、培养基水份蒸发量小而维持恒定盐碱浓度，实现微藻的高密度培养并获得较高的单位面积或体积产量。因此，20世纪80年代以来，封闭式光生物反应器用于微藻的研究进展迅速，意大利、法国、英国、美国、以色列、加拿大、新加坡、俄罗斯和中国等开展用于培养微藻的封闭式光生物反应器的研究。封闭式光生物反应器分成管式光生物反应器、板式光生物反应器及其它特殊类型，如光导纤维光生物反应器等。管式光生物反应器是利用玻璃或有机玻璃制成的透明管道，借助外部自然光或人工光源条件下进行工厂化生产藻类的方式，并且很快成为室外大规模培养螺旋藻的主要形式。为了达到高采光率及高透光表面积，玻璃或有机玻璃制成的透明管道的管径不断变小，采用了窄管径，但在高密度培养时，仍不可避免地存在着藻细胞受光不均，循环不畅，粘壁及溶氧累积等因素。板式光生物反应器主要由透明玻璃或有机玻璃板制成，它可以根据太阳光强及入射方向的变化，调节最适的采光方向，增大透光率；通过调节不同的反应器厚维持短的光通路，保证有效液层充分受光；控制恒定气流速度，促使藻细胞在受光方向上涡流循环湍动，增强光能吸收转化。但板式光生物反应器结构庞大复杂，动力消耗高，光路长度窄，限制了反应器的发展。封闭式光生物瓜器设计选择光路长度，还只能根据已有的研究案例经验来判断，有关的优化理论研究十分薄弱。封闭式光生物反应器按其接受光的形式分成两类，一类是采用外部光源例如全光谱太阳光、冷白荧光灯等的反应器。藻对光能的吸收和转化受反应器采光表面积、藻液层厚度、藻细胞浓度等多因素影响，尤其是在自然光条件下，温度和光强随地域、季节、昼夜变化太大，严重影响对光能吸收和藻的生长，如何控制光强、温度是室外光生物反应器大规模培养藻的关键。采用光纤传输及光分散系统作为内部光源的其他反应器，由于光传播路径短，使具有均匀光强的光能尽可能有效地照射在光生物反应器内藻液表面上，光能利用率高，但在反应器内部附加一套复杂光照系统，光热效应、防漏绝缘等问题的解决使反应器结构复杂，生产制作成本极昂贵，很难应用于微藻商业化生产。
本实用新型设计的目的，就是针对上述不足，设计出一种可控的冷白荧光灯外部光源封闭式光生物反应器。
本实用新型通过如下技术方案实现在搅拌式生物反应器的玻璃罐体外侧设置冷白荧光光源系统。光源由若干根(一般3-8根)环形荧光灯管或直形荧光灯管组成，荧光灯管通过凹形弹性夹片(每根立柱有2-8个)用一个螺丝固定于一特制的不锈钢灯架上。该灯架由圆型基座和若干根立柱构成。通过控制每条荧光灯管的开或关来实现光强的调节。
以下结合附图书和实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1是本实用新型的纵向剖面图；图2是本实用新型的灯架立体结构图。
图1中生物反应器罐体(1)为5L搅拌式生物反应器。生物反应器的罐壁由透明材料如玻璃构成，冷白荧光光源系统设置于玻璃罐体外侧。冷白荧光光源系统由园型基座(6)和固定荧光灯管的立柱(2)直接焊结构成。园型基座(6)直接套在反应罐体(1)外侧的工作台上。立柱2上利用一个累丝(3)将凹形弹性夹片(5)固定在立柱(2)上，每个立柱(2)可设置四个(一般2-8个)凹形弹性夹片(5)，在每个夹片下方位置的管壁上有一个荧光灯管的进线孔(6)，标准型环形灯管(4)固定于凹形弹性夹片(5)上。每根立柱(2)上凹形弹性夹片(5)的数量依灯管的数量而定，但每根立柱(2)上的弹性夹片不少于两个。立柱2为中空的不锈钢管，其下端与园型基座(7)焊接相连，园形基座(7)可采用不锈钢制作，侧面管壁开有出线孔。导线通过立柱(2)进线孔(6)和园型基座出线孔出分别与环形荧光灯(4)、电路控制开关盒相连。通过该控制器可方便地调节日光灯管的开与关的数量，达到调整光强的目的。
图2为冷白荧光光源系统中的灯架立体结构图，它由一个园型基座(4)和三根或更多(如图2中有四根)的立柱(1)焊接而成。立柱(1)上设置了若干(2-8个)的凹形弹性夹片(2)。该凹形弹性夹片(2)通过一个螺丝(3)固定于立柱(1)上，并可作90°的旋转。弹生夹片(2)的数量依灯管的数量而定，但每根立柱(1)上的弹性夹片(2)不少于两个。在每个夹片下方位置的管壁上有一个进线孔(4)，当弹性夹片(2)处于横向状态时，用于固定环形荧光灯管。当弹性夹片2处于纵向状态时，用于固定直管形荧光灯管灯。
采用本实用新型培养钝顶螺旋藻时，光强度范围为1000-6000Lx，在培养温度恒定，通气量固定的条件下，经10d培养，收获时螺旋藻的生物量为1.3-1.7g(干重)/L，高于静止培养时的生物量。采用本实用新型进行条件实验时，光强易于调控，温度、通气量及搅拌转速可控制。
采用本实用新型培养紫球藻(Porphyridium)时，光强度范围为1000-6000Lx，在培养温度恒定，搅拌转速、通气量固定的条件下，经15d培养，收获时的生物量为1.1-2.0g(干重)/L，高于静止培养时的生物量。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术来说，在不脱离本设计原理的前提下，还可做出若干的变形与改进，如加入电源控制定时装置、园形基座分成两半园形基座等，也应视为本实用新型的保护范围。
本实用新型易于制造，光强控制方便，装卸简单，投资成本少，便于开展藻类细胞规模培养以及培养条件优化的研究工作。
权利要求1.一种罐壁由玻璃制成的搅拌式生物反应器构成的光生物反应器，其特征在于该反应器由利用螺丝固定有凹形弹性夹片的立柱和园型基座直接焊接而成的灯架以及夹在凹形弹性夹片中的荧光灯管组成并置于玻璃罐体的外侧。
2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于该灯架的立柱有3-8个。
3.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于该灯架的每个立柱上设置了2-8个的弹性夹片。
4.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于该灯架的立柱上的每个弹性夹片用一个螺丝固定，并可作90度的旋转。
5.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于该反应器的灯架立柱上的凹形弹性夹片有2-8个，呈横向状态时，可用于固定环形荧光灯管，凹形弹性夹片成纵向状态时，可用于固定直形荧光灯管。
6.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于该反应器的荧光灯管可以由不少于2个的直形或环形灯管组成，垂直或水平方向直接夹在凹形弹性夹片上。
专利摘要本实用新型涉及光生物反应器，属于生物反应器类。该反应器在已有的生物反应器外侧设置冷白荧光光源系统。该系统由圆型基座和3－8立柱直接焊接而成的灯架，凹形弹性夹片通过螺丝与立柱相连。光源由环形荧光灯管或直形荧光灯管组成，夹在凹形弹性夹片上，电源线由进线口和出线口出入。控制开或关来实现光强的调节。本实用新型易于制造，便于开展藻类细胞规模培养。
文档编号C12M3/00GK2606113SQ012308
公开日2004年3月10日 申请日期2001年7月19日 优先权日2001年7月19日
发明者陈必链, 王明兹, 黄键, 庄惠如 申请人:福建师范大学