專利名稱：光合菌培養(yǎng)反應槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種光合菌培養(yǎng)反應裝置，特別系指一種具有可適當控制培養(yǎng)條件，并且增加產(chǎn)量的培養(yǎng)反應槽。
背景技術(shù)：
一般培養(yǎng)基是賦予碳源或無機鹽做為養(yǎng)料或培養(yǎng)基，并照射自然光或以人工光照來作培養(yǎng)，但因照射光源不均勻或太強，所培養(yǎng)收集的培養(yǎng)液中所含的菌數(shù)，以及有效成分的含量顯著降低，故光合菌需培養(yǎng)于充足均勻光線照射之下。目前，人工培養(yǎng)光合菌所采用的方法是以人工光照設(shè)置不透明材質(zhì)的塑料槽或筒體進行，并于上端面覆蓋一層可透光線的遮蔽物以減少雜菌的混入。通常，當光線照射強度超過某標準時，會使光合菌的葉綠素受到破壞而產(chǎn)生光分解，當光照射強度低于某標準時，因光合作用不良，會致使菌體生長不良。
一般而言，影響照射強度的因素很多，例如光強度、照射距離、照射時間等都會影響光合菌的培養(yǎng)，或者，對接近光源處能獲得充足光線照射的培養(yǎng)菌體濃度過高，但對遠離光源，光線照射不足的培養(yǎng)菌體的濃度又偏低等情形。另一個有關(guān)這類菌體培養(yǎng)接受人工光照射所衍生的課題是，為了能均勻的實施光照射培養(yǎng)，必須使照射面積盡可能被加大，也就是說，至少能確保每公升培養(yǎng)基的預定光輻射面積，不然，培養(yǎng)效率會惡化。有鑒于此，通常是通過減少光合菌個體的數(shù)目使培養(yǎng)液的濁度降低，來達到促進光的透射，但此舉會造成光合菌個體數(shù)目減少，而減弱對雜菌的抵抗性，若個體數(shù)目增加，又會降低光的透射性。
又有關(guān)傳統(tǒng)之培養(yǎng)并未揭露有相關(guān)參數(shù)控制之考量，例如，酸堿值、溫度、光照等，而這些條件或因素均是影響菌體生長的重要課題。傳統(tǒng)光合菌的培養(yǎng)方式也存在一種所謂靜態(tài)培養(yǎng)的缺點，這是因為在舊法中，菌體呈現(xiàn)類似靜態(tài)現(xiàn)象的被裝在培養(yǎng)槽里，這使得在培養(yǎng)槽底部或其它內(nèi)部區(qū)域的菌體無法獲得充足的光源，形成光合菌生長不均勻或不穩(wěn)定的情形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有良好照明設(shè)備及適當控制培養(yǎng)條件，并能用能檢測菌種培養(yǎng)時控制參數(shù)的裝置感測調(diào)節(jié)，從而提升產(chǎn)量的培養(yǎng)反應裝置。
為了達到上述目的，本發(fā)明提出的方案是一種光合菌培養(yǎng)反應槽，它包括有與一下承載面相互連接且具有數(shù)個柱和外環(huán)架的框體，相對于上部外環(huán)架的同心圓內(nèi)，設(shè)有內(nèi)環(huán)架；作為輔助光源系統(tǒng)的數(shù)個光源器裝配于上述每一柱上，由透明材質(zhì)構(gòu)成的外部筒體，沿外部框體的內(nèi)環(huán)架置入外部框體內(nèi)，由透明材質(zhì)構(gòu)成的內(nèi)部筒體，置入外部筒體內(nèi)，且作為主要光源系統(tǒng)數(shù)個光源裝置配置其中，一蓋覆蓋于上述內(nèi)、外部筒體的上端開口處，具有一洞口，一攪拌裝置裝設(shè)于蓋的上端面，且具有一通過蓋的洞口深入內(nèi)部筒體中的轉(zhuǎn)軸，和用以使裝載在內(nèi)部筒體中的培養(yǎng)液產(chǎn)生對流循環(huán)運動的設(shè)置在轉(zhuǎn)軸末端的攪拌葉。


圖1是立體分解圖；圖2部分立體組合示意圖；圖3是實施例示意圖。
圖例說明10 框體101 控制箱102 轉(zhuǎn)輪11柱12 外環(huán)架 13承載面14 內(nèi)環(huán)架 15橋接段16 內(nèi)環(huán)架 17橋接段18 光源器 19中央管路19A 旁側(cè)管路20外部筒體21 內(nèi)部空間22壁
23孔穴 24進水孔25出水孔30內(nèi)部筒體31內(nèi)部空間 32壁33鋼架 34環(huán)圈35光源裝置 351 附著組件36孔洞 40蓋41洞口 42小孔50攪拌裝置 51轉(zhuǎn)軸52攪拌葉60感測調(diào)節(jié)裝置61Ph值檢測計62溫度測定計63酸堿滴定裝置具體實施方式
如圖1，光合菌培養(yǎng)槽結(jié)構(gòu)，主要包括有一框體(10)、一外部筒體(20)、一內(nèi)部筒體(30)、一蓋(40)、一攪拌裝置(50)與一感測調(diào)節(jié)裝置(60)等所組成。
一框體(10)具有數(shù)個在垂直軸方向上的柱(11)，柱(11)形成間距的排列設(shè)置在框體(10)周邊的位置，以及數(shù)個外環(huán)架(12)與一下端承載面(13)相互連接所構(gòu)成，在所述框體(10)上部的外環(huán)架(12)的同心圓內(nèi)邊，設(shè)有至少一內(nèi)環(huán)架(14)，內(nèi)環(huán)架(14)是以數(shù)個橋接段(15)與上部外環(huán)架(12)連接。在一個可行的實施例中，外環(huán)架(12)和內(nèi)環(huán)架(14)的形狀或輪廓可選取圓形、方形..等幾何形體。并且，橋接段(15)是可自外環(huán)架(12)朝內(nèi)環(huán)架(14)的方向，形成水平或向上傾斜的連接在內(nèi)環(huán)架(14)上的型態(tài)。
上述下端承載面(13)由所述框體(10)下部的外環(huán)架(12)的同心圓內(nèi)邊，設(shè)有內(nèi)環(huán)架(16)，內(nèi)環(huán)架16系以數(shù)個橋接段(17)與下部外環(huán)架(12)連接形成一承載面(13)。下端承載面(13)也可設(shè)成具有數(shù)個鏤空的型態(tài)，以此可減輕下端承載面(13)的重量，但不會影響該結(jié)構(gòu)的強度，且于下部外環(huán)架(12)的下方適當間隔處設(shè)置有至少三個轉(zhuǎn)輪(102)，以方便培養(yǎng)槽的移動或搬移；再者，沿每一柱(11)的垂直軸線方向上，每一設(shè)定的間隔距離的位置，依序裝置有數(shù)個光源器(18)，并于框體(10)的兩柱(11)間設(shè)置有一控制箱(101)，以方便控制該培養(yǎng)槽的各電源裝置。
外部筒體(20)沿框體(10)的上部內(nèi)環(huán)架(14)置入框體(10)內(nèi)，且外部筒體(20)的形狀依內(nèi)環(huán)架(14)的形狀而成，包括有界定該外部筒體(20)具有一內(nèi)部空間(21)的壁(22)，用來裝載支撐一內(nèi)部筒體(30)與調(diào)節(jié)溫度的循環(huán)水液，該壁(22)選取透明材質(zhì)所制成，外部筒體(20)的底面中央開設(shè)一孔穴(23)，以及底面?zhèn)冗呴_設(shè)一進水孔(24)，又于筒(20)上端面?zhèn)冗呴_設(shè)一出水孔(25)，使循環(huán)水液由下端進水孔(24)流入，循環(huán)后由上端出水孔(25)流出。
一內(nèi)部筒體(30)，置入外部筒體(20)內(nèi)被支撐固定，且內(nèi)部筒體(30)的形狀依上述外部筒體(20)的形狀而定，包括有界定這內(nèi)部筒體(30)有一內(nèi)部空間(31)，來裝載培養(yǎng)液的壁(32)，壁(32)選取透明材質(zhì)制成，并且被數(shù)個設(shè)置在內(nèi)部筒體(30)周邊的垂軸方向的鋼架(33)以及橫軸方向的環(huán)圈(34)所限制和支撐；又有數(shù)個光源裝置(35)垂直附著于筒內(nèi)壁(32)上，其附著方式有磁吸式或吸盤吸附方式，與之相應設(shè)置附著組件(351)，且光源裝置(35)可經(jīng)由蓋(40)的小孔(42)以電能供應或以光纖供應，內(nèi)部筒體(30)的底端面設(shè)有至少一孔洞(36)以對應外部筒體(20)的孔穴(23)。
框體(10)的下端承載面(13)的底端設(shè)置有一包含開關(guān)閥的中央管路(19)與旁側(cè)管路(19A)，由下端承載面(13)的下方延伸至框體(10)的下端外側(cè)；中央管路(19)的另一端經(jīng)由下端承載面(13)的下方中央，對應延伸進入外部筒體(20)的孔穴(23)以及內(nèi)部桶體(30)的孔洞(36)，用以排出內(nèi)部筒體(30)的培養(yǎng)液；另一旁側(cè)管路(19A)，經(jīng)由下端承載面(13)的下方邊側(cè)，對應延伸進入外部桶體(20)的進水孔(24)，用以進行水溫控制的循環(huán)調(diào)節(jié)。
蓋(40)，由透明材質(zhì)所制成，并覆蓋密合于內(nèi)、外部筒體(30)、(20)的上端開口處，蓋(40)中央設(shè)有一洞口(41)，接近側(cè)邊的區(qū)域上，形成有數(shù)個小孔(42)，且蓋(40)外徑大于外部筒體(20)的上端開口。
攪拌裝置(50)，裝設(shè)于蓋(40)的上端面，具有一轉(zhuǎn)軸(51)經(jīng)由蓋(40)的洞口(41)深入內(nèi)部筒體(30)內(nèi)部，以及一形成在轉(zhuǎn)軸(51)末端，可隨轉(zhuǎn)軸(51)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動的攪拌葉(52)，用以使裝載在內(nèi)部筒體(30)內(nèi)的培養(yǎng)液產(chǎn)生對流循環(huán)運動的情形。
感測調(diào)節(jié)裝置(60)，主要包含有Ph值檢測計(61)、溫度測定計(62)與酸堿滴定裝置(63)等，其感測棒或滴定管經(jīng)由蓋(40)的數(shù)個小孔(42)伸入上述內(nèi)部桶體(30)的培養(yǎng)液中，以檢測獲得培養(yǎng)液的參考數(shù)值。
如圖2和圖3所示，將一具有光合作用(photosynthesis)之益生菌(probiotics)培養(yǎng)液(solution)自內(nèi)部筒體(30)的上端開口倒入至適當體積后，開啟攪拌裝置(40)，使培養(yǎng)液由內(nèi)部筒體(30)上下做充分的混合，且于內(nèi)部筒體(30)的外壁與外部筒體(20)的內(nèi)壁(22)之間，由旁側(cè)管路(19A)輸入適當溫度的水經(jīng)進水孔(24)流入其中循環(huán)，然后由出水孔(25)流出，以調(diào)節(jié)內(nèi)部筒體(30)中培養(yǎng)液的適當培養(yǎng)溫度，并開啟光源裝置(35)以做調(diào)節(jié)照明。
當開啟攪拌裝置(50)，培養(yǎng)液將由內(nèi)部筒體(30)下部沿筒壁(32)向上部方向運動，并且由上部培養(yǎng)液的中央向下部方向?qū)α?，而建立動態(tài)循環(huán)對流運動的機制，使培養(yǎng)液中之物質(zhì)獲得均勻混合的作用。
實際過程中，當培養(yǎng)一適當時間后，菌體濃度會增加，使培養(yǎng)液變濁，而影響光源對菌體的充分光照強度，此時就可開啟光源器(18)(即輔助光源系統(tǒng))來做調(diào)節(jié)作用的輔助照明，促使光合菌能進行更充裕的光合反應，并可從事24小時的培養(yǎng)生產(chǎn)作業(yè)，再由感測調(diào)節(jié)裝置(60)配合計算機監(jiān)控培養(yǎng)液中的各種生產(chǎn)條件的因素，如溫度、酸堿值、菌數(shù)生長曲線...等，經(jīng)上述過程做適當?shù)目刂茥l件即可獲得較大產(chǎn)量的光合菌，然后自下端中央管路(19)輸出培養(yǎng)液作回收。
在一個較佳的實施例中，選擇主要光源系統(tǒng)與輔助光源系統(tǒng)之相互配合，使光合菌于培養(yǎng)的不同階段會呈現(xiàn)不同的菌體濃度，可選擇性的采用上述光源系統(tǒng)，以控制筒體(30)內(nèi)培養(yǎng)液各部分的菌體獲得較均勻的光源。
須加以說明的是，光源系統(tǒng)的照明，其照明強度不應超過某種水準，若超過范圍會破壞細菌葉綠素造成光分解，有鑒于此，為避免此問題的發(fā)生，使光合菌選擇動態(tài)混合型態(tài)的培養(yǎng)方式，即可避免強光對菌體的長時間照射而造成菌體光分解的情形。所以，在一個較佳的實施例中，光源系統(tǒng)的亮度或照明強度是可以被調(diào)節(jié)的；在另一個可行措施中，也可以使光源裝置(35)配合筒體(30)的尺寸或外徑，讓裝有培養(yǎng)液的內(nèi)部筒體(30)外壁或壁(32)達到一規(guī)定的亮度；內(nèi)部筒體(30)中央?yún)^(qū)域因受培養(yǎng)液濁度(turbidity)的影響，被照明的亮度可能不足。配合攪拌裝置(50)使培養(yǎng)液在筒體(30)內(nèi)部產(chǎn)生對流循環(huán)運動，使培養(yǎng)液各部分能接受光源照射，來達成有效的光合發(fā)生反應；且本發(fā)明之內(nèi)、外筒體(30)、(20)都是由透明材質(zhì)制成，故菌體培養(yǎng)的生長情形，可經(jīng)由外面觀察其顏色或濁度而獲得了解；再者，本培養(yǎng)反應槽或桶也可應用于酵母菌、乳酸菌、鏈霉菌等的培養(yǎng)，只要適當?shù)母淖兤渑囵B(yǎng)液與培養(yǎng)條件即可。
而且，本發(fā)明之構(gòu)造不會太復雜，在清洗與維修上都非常簡便，尤其本發(fā)明的光源裝置(35)是以吸附方式裝置于內(nèi)部筒體(30)的內(nèi)壁(32)上，一方面不會占用太多內(nèi)部筒體(30)的容積而影響生產(chǎn)量，另一方面拆解方便容易取出該光源裝置(35)，使維修及清洗達到更簡便的作用。
因此，經(jīng)上述改良后，光合菌培養(yǎng)反應槽的內(nèi)部筒體(30)，一次可生產(chǎn)1至2噸，在培養(yǎng)光合菌時，于培養(yǎng)第三日即成鮮艷的紅色，第五日可達到所預期的菌數(shù)，第七日即可收獲；若一次培養(yǎng)25個桶(一桶生產(chǎn)1至2噸)，一周可生產(chǎn)25至50噸，一個月(四周)可生產(chǎn)100至200噸，如上所述，確實已使產(chǎn)量獲得明顯的改善。
權(quán)利要求
1.一種光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于它包括有與一下承載面(13)相互連接且具有數(shù)個柱(11)和外環(huán)架(12)的框體(10)，相對于上部外環(huán)架(12)的同心圓內(nèi)，設(shè)有內(nèi)環(huán)架(14)，作為輔助光源系統(tǒng)的數(shù)個光源器(18)裝配于上述每一柱(11)上，由透明材質(zhì)構(gòu)成的外部筒體(20)，沿外部框體(10)的內(nèi)環(huán)架(14)置入外部框體(10)內(nèi)，由透明材質(zhì)構(gòu)成的內(nèi)部筒體(30)，置入外部筒體(20)內(nèi)，且作為主要光源系統(tǒng)數(shù)個光源裝置(18)配置其中，一蓋(40)覆蓋于上述內(nèi)、外部筒體(30、20)的上端開口處，具有一洞口(41)，一攪拌裝置(50)裝設(shè)于蓋(40)的上端面，且具有一通過蓋(40)的洞(40)口深入內(nèi)部筒體(30)中的轉(zhuǎn)軸(51)，和用以使裝載在內(nèi)部筒體(30)中的培養(yǎng)液產(chǎn)生對流循環(huán)運動的設(shè)置在轉(zhuǎn)軸(51)末端的攪拌葉(52)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述的內(nèi)環(huán)架(14)以數(shù)個橋接段(15、17)與上部外環(huán)架(12)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述的框體(10)的兩柱(11)間設(shè)置有一控制箱(101)者。
4.依根據(jù)權(quán)利要求1所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述框體(10)下部的外環(huán)架(12)的同心圓內(nèi)邊，設(shè)有數(shù)內(nèi)環(huán)架(16)，內(nèi)環(huán)架(16)以數(shù)個橋接段(17)與下部外環(huán)架(12)連接所形成的承載面(13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述的下端承載面(13)設(shè)成可減輕該下端承載面(13)重量的具有數(shù)個鏤空的承載面(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述的外部筒體(20)的形狀依上部內(nèi)環(huán)架(16)的形狀而定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述的外部筒體(20)的底面中央開設(shè)一孔穴(23)，以及底面?zhèn)冗呴_設(shè)一進水孔(24)，又于筒的上端面?zhèn)冗呴_設(shè)一出水孔(25)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述的內(nèi)部筒體(30)的形狀依外部筒體(20)的形狀而定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述的內(nèi)部筒體(30)的外周邊數(shù)個設(shè)置在垂軸方向的鋼架以及橫軸方向的環(huán)圈所限制和支撐。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述的數(shù)個光源裝置(28)垂直附著于內(nèi)部筒體(30)的內(nèi)壁上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述的數(shù)個光源裝置(18)是用電能供應的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述的數(shù)個光源裝置(18)是用光纖供應。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述的內(nèi)部筒體(30)的底端面設(shè)有至少一孔(36)洞以對應外部筒體的孔穴(23)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述的下端承載面(13)的底端設(shè)置有一包含開關(guān)閥的中央管路(19)與旁側(cè)管路(19A)，由下端承載面(13)的下方延伸至框體(10)的下端外側(cè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述的蓋(40)是由透明型態(tài)所制成。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述的蓋(40)上端面周邊設(shè)有數(shù)個小孔(42)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述的蓋(40)上端面設(shè)有感測調(diào)節(jié)裝置(60)，主要包含有酸檢值檢測計(61)、溫度測定計(62)與酸堿滴定裝置(63)等，其感測棒或滴定管是通過蓋(40)的數(shù)個小孔(42)深入桶體的培養(yǎng)液中。
18.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述的橋接段(15)由上端外環(huán)架(12)以向上傾斜連接于上端內(nèi)環(huán)架(14)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述的橋接部(15)由上端外環(huán)架(12)以水平連接于上端內(nèi)環(huán)架(14)。
20.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述的下部外環(huán)架(12)的下方適當間隔處設(shè)置有至少三個方便培養(yǎng)槽的移動或搬移轉(zhuǎn)輪(102)。
21.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述的內(nèi)部筒體(30)的數(shù)個光源裝置(18)，設(shè)置有磁吸式的附著組件(351)。
22.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述的內(nèi)部筒體(30)的數(shù)個光源裝置(18)，設(shè)置有吸盤吸附方式的附著組件(35)。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征場在于所述的中央管路(19)的另一端通過下端承載面(13)的下方中央，對應延伸進入外部筒體(20)的孔穴(23)以及內(nèi)部桶體(30)的孔洞(36)。
24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光合菌培養(yǎng)反應槽，其特征在于所述的旁側(cè)管路(19A)的另一端，通過下端承載面(13)的下方邊側(cè)，對應延伸進入外部桶體(20)的進水孔(24)，用以進行水溫控制的循環(huán)調(diào)節(jié)。
全文摘要
一種光合菌培養(yǎng)反應槽，它包括有與一下承載面相互連接且具有數(shù)個柱和外環(huán)架的框體，相對于上部外環(huán)架的同心圓內(nèi)，設(shè)有內(nèi)環(huán)架；作為輔助光源系統(tǒng)的數(shù)個光源器裝配于上述每一柱上，由透明材質(zhì)構(gòu)成的外部筒體，沿外部框體的內(nèi)環(huán)架置入外部框體內(nèi)，由透明材質(zhì)構(gòu)成的內(nèi)部筒體，置入外部筒體內(nèi)，且作為主要光源系統(tǒng)數(shù)個光源裝置配置其中，一蓋覆蓋于上述內(nèi)、外部筒體的上端開口處，具有一洞口，一攪拌裝置裝設(shè)于蓋的上端面，且具有一通過蓋的洞口深入內(nèi)部筒體中的轉(zhuǎn)軸，和用以使裝載在內(nèi)部筒體中的培養(yǎng)液產(chǎn)生對流循環(huán)運動的設(shè)置在轉(zhuǎn)軸末端的攪拌葉。從而提供一種具有良好照明設(shè)備及適當控制培養(yǎng)條件，并能用能檢測菌種培養(yǎng)時控制參數(shù)的裝置感測調(diào)節(jié)，從而提升產(chǎn)量的培養(yǎng)反應裝置。
文檔編號C12M3/00GK1597919SQ0312483
公開日2005年3月23日 申請日期2003年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月17日
發(fā)明者劉宗翰 申請人:劉宗翰