專利名稱：一種氣霧式微藻光照反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明屬于生物反應(yīng)設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種大容量的氣霧式微藻LED內(nèi)置光照結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器，特別是一種氣霧式微藻光照反應(yīng)裝置。
技術(shù)背景:生物反應(yīng)器是生物工程技術(shù)中使用的重要生產(chǎn)工具，新型反應(yīng)器的設(shè)計(jì)往往可以推動(dòng)一個(gè)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。微藻的開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)業(yè)是目前快速發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)，各種不同的微藻可以提供新型優(yōu)質(zhì)蛋白產(chǎn)品、保健產(chǎn)品、醫(yī)藥產(chǎn)品和能源產(chǎn)品等，但目前微藻規(guī)?；囵B(yǎng)主要是在敞開(kāi)式的跑道池進(jìn)行，其缺點(diǎn)很多:一是跑道池難以避免細(xì)菌和真菌，其它速生雜藻和原生動(dòng)物的污染和捕食，嚴(yán)重影響產(chǎn)量；二是由于季節(jié)氣候和晝夜等自然條件的變化對(duì)產(chǎn)量的影響；三是跑道池要占用大量的土地，易受周圍環(huán)境的影響；四是大規(guī)模的跑道水池培育，由于光照、溫度等不恒定，管理十分困難；這些缺點(diǎn)成為微藻進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)能和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的制約因素，現(xiàn)有的全封閉光生物反應(yīng)器主要有立柱式、平板式和管式中小型反應(yīng)器，難以達(dá)到產(chǎn)業(yè)化的要求。因此，尋求設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)化大容量封閉式的光照生物反應(yīng)器會(huì)成為微藻規(guī)模 化生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)利用的必備條件之一。
發(fā)明內(nèi)容:本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)制備一種氣霧式微藻光照反應(yīng)裝置，整體裝置采用全封閉結(jié)構(gòu)和內(nèi)置LED光源的氣霧式柔性攪拌技術(shù)，組合成一體式反應(yīng)器，應(yīng)用于對(duì)海洋微藻生物反應(yīng)場(chǎng)合。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)包括不銹鋼罐體、觀察孔、封頭、上蓋、進(jìn)料口、傳感器接口、出氣口、出料口、光照控制器、電源導(dǎo)線、蛇形加熱盤管、氣霧發(fā)生器、光柱、光柱支架、LED導(dǎo)線、上蓋板、光柱穿入孔、中央入孔、十字支架、環(huán)形支架和固定架；內(nèi)空式圓筒結(jié)構(gòu)的不銹鋼罐體的頂端處固定制有上蓋，上蓋與不銹鋼罐體之間制有封頭，不銹鋼罐體的頂部外側(cè)面上分別制有進(jìn)料口和出氣口，對(duì)應(yīng)進(jìn)料口的不銹鋼罐體的側(cè)面中部下側(cè)制有傳感器接口，用于外接傳感器導(dǎo)線；不銹鋼罐體的側(cè)面上上下均勻排列制有三個(gè)相同結(jié)構(gòu)的觀察孔，不銹鋼罐體的底端中心處固定制有出料口，不銹鋼罐體的底部架空式固定安裝于固定架上；不銹鋼罐體的內(nèi)腔中間段周側(cè)環(huán)繞式制有螺旋結(jié)構(gòu)的蛇形加熱盤管，蛇形加熱盤管的內(nèi)腔上下端分別固定制有兩個(gè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的光柱支架，圓環(huán)盤狀結(jié)構(gòu)的光柱支架中間圓周線上均勻排列豎向固定制有光柱，各光柱的頂端分別通過(guò)電連通的LED導(dǎo)線與光照控制器光電信息連通，并通過(guò)光照控制器經(jīng)光伏電池電源導(dǎo)線連接外電源，實(shí)現(xiàn)光電連通并控制光柱的發(fā)光強(qiáng)度；不銹鋼罐體的內(nèi)腔內(nèi)底部固定制有氣霧發(fā)生器；封頭包括上蓋板、光柱穿入孔和中央入孔，環(huán)狀結(jié)構(gòu)的封頭中心處挖空式制有中央入孔供光伏電池電源導(dǎo)線接入，環(huán)狀結(jié)構(gòu)的蓋板的中間圓周線上分別制有固定光柱用的光柱穿入孔；光柱支架與封頭的外形和結(jié)構(gòu)對(duì)稱，框架結(jié)構(gòu)的光柱支架中間交叉制有十字支架，圓周中心處制有與十字支架固連的環(huán)形支架，環(huán)形支架上均勻分布固定置有光柱。[0005]本發(fā)明涉及的光照反應(yīng)裝置的不銹鋼罐體的外形為直立式圓形筒體，直徑與高度比為1:2.5，機(jī)械結(jié)構(gòu)為非壓力容器，筒體材質(zhì)為不銹鋼、碳鋼板、塑料或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；光柱采用LED 二極管串聯(lián)成光帶置入透明玻璃管內(nèi)，玻璃管下端封閉，上端為L(zhǎng)ED導(dǎo)線出口，安裝完畢后，進(jìn)行防水封閉，構(gòu)成全封閉的光柱式光源；光柱在不銹鋼罐體內(nèi)呈直立式圓形排列，使光柱與不銹鋼罐體內(nèi)壁和光柱與光柱之間等間距，使光照強(qiáng)度在反應(yīng)裝置內(nèi)均勻分布；反應(yīng)裝置內(nèi)的光照強(qiáng)度為500Lx — 15000LX，可轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)；光照色度能夠根據(jù)不同微藻的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，或增添藍(lán)色或紅色光源；光源能量采用光伏太陽(yáng)能電池供給，或采用市電補(bǔ)充。本發(fā)明的攪拌方式采用氣霧發(fā)生器放出的氣霧流自然上升，帶動(dòng)培養(yǎng)液上下對(duì)流實(shí)現(xiàn)攪拌、傳質(zhì)和傳熱的功效；氣霧發(fā)生器的微孔出氣口安裝在底部，氣霧發(fā)生器的氣體供應(yīng)可分外源供氣和內(nèi)循環(huán)供氣，外源供氣由充氣泵提供，內(nèi)循環(huán)供氣由不銹鋼罐體上部的出氣口提供氣源，泵入氣霧發(fā)生器后進(jìn)入內(nèi)部循環(huán)；當(dāng)氣體泵入氣霧發(fā)生器后從其微孔曝氣噴霧器的微孔放出形成霧狀氣流帶動(dòng)發(fā)酵液上下流動(dòng)實(shí)現(xiàn)攪拌；氣霧發(fā)生器實(shí)現(xiàn)攪拌的同時(shí)能夠充氧或充二氧化碳或充氮，或與二氧化碳并聯(lián)供氣，其利用率為常規(guī)供氣的5倍；整個(gè)發(fā)酵反應(yīng)過(guò)程中采用常溫化學(xué)消毒法；不銹鋼罐體內(nèi)放置的蛇形加熱盤管內(nèi)用恒溫水循環(huán)，保持不銹鋼罐體內(nèi)溫度恒定，不銹鋼罐體外壁或進(jìn)行保溫處理。本發(fā)明的輔件設(shè)計(jì)有補(bǔ)料罐、酸罐、堿罐、無(wú)菌空氣和二氧化碳，視培育不同微藻的需求進(jìn)行增減。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，一是采用全封閉結(jié)構(gòu)，避免外界因素的影響，其光照、溫度、PH、溶氧、營(yíng)養(yǎng)鹽等參數(shù)自由控制，避免細(xì)菌、雜藻、原生動(dòng)物的污染；二是內(nèi)置光源可集中利用光能，使光源全部利用，避免光源擴(kuò)散或光污染；三是氣霧式柔性噴霧攪拌，可充氣與攪拌合二為一，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，通用性強(qiáng)，使用操作簡(jiǎn)便，發(fā)酵效果好，環(huán)境友好。

:圖1為本發(fā)明的主體外形結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2為本發(fā)明的主體內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖3為本發(fā)明涉及的封頭結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖4為本發(fā)明涉及的光柱支架結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施方式
:下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例:本實(shí)施例的主體結(jié)構(gòu)包括不銹鋼罐體1、觀察孔2、封頭3、上蓋4、進(jìn)料口 5、傳感器接口 6、出氣口 7、出料口 8、光照控制器9、電源導(dǎo)線10、蛇形加熱盤管11、氣霧發(fā)生器12、光柱13、光柱支架14、LED導(dǎo)線15、上蓋板16、光柱穿入孔17、中央入孔18、十字支架19、環(huán)形支架20和固定架21 ;內(nèi)空式圓筒結(jié)構(gòu)的不銹鋼罐體I的頂端處固定制有上蓋4，上蓋4與不銹鋼罐體I之間制有封頭3，不銹鋼罐體I的頂部外側(cè)面上分別制有進(jìn)料口 5和出氣口7，對(duì)應(yīng)進(jìn)料口 5的不銹鋼罐體I的側(cè)面中部下側(cè)制有傳感器接口 6，用于外接傳感器導(dǎo)線；不銹鋼罐體I的側(cè)面上上下均勻排 列制有三個(gè)相同結(jié)構(gòu)的觀察孔2，不銹鋼罐體I的底端中心處固定制有出料口 8，不銹鋼罐體I的底部架空式固定安裝于固定架21上；不銹鋼罐體I的內(nèi)腔中間段周側(cè)環(huán)繞式制有螺旋結(jié)構(gòu)的蛇形加熱盤管11，蛇形加熱盤管11的內(nèi)腔上下端分別固定制有兩個(gè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的光柱支架14，圓環(huán)盤狀結(jié)構(gòu)的光柱支架14中間圓周線上均勻排列豎向固定制有光柱13，各光柱13的頂端分別通過(guò)連通的LED導(dǎo)線15與光照控制器9光電信息連通，并通過(guò)光照控制器9經(jīng)光伏電池電源導(dǎo)線10連接外電源，實(shí)現(xiàn)光電連通并控制光柱13的發(fā)光強(qiáng)度；不銹鋼罐體I的內(nèi)腔內(nèi)底部固定制有氣霧發(fā)生器12 ;封頭3包括上蓋板16、光柱穿入孔17和中央入孔18，環(huán)狀結(jié)構(gòu)的封頭3中心處挖空式制有中央入孔18供光伏電池電源導(dǎo)線接入，環(huán)狀結(jié)構(gòu)的蓋板16的中間圓周線上分別制有固定光柱13用的光柱穿入孔17 ;光柱支架14與封頭3的外形和結(jié)構(gòu)對(duì)稱，框架結(jié)構(gòu)的光柱支架14中間交叉制有十字支架19，圓周中心處制有與十字支架19固連的環(huán)形支架20，環(huán)形支架20上均勻分布固定置有光柱13。本實(shí)施例發(fā)酵時(shí)，先對(duì)不銹鋼罐體I消毒后，從進(jìn)料口 5泵入培養(yǎng)微藻用的常規(guī)的過(guò)濾水至定容后，加入化學(xué)消毒劑；再開(kāi)啟攪拌系統(tǒng)的氣霧發(fā)生器12攪拌5分鐘，使化學(xué)消毒劑充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，關(guān)機(jī)并關(guān)閉全部與不銹鋼罐體I外連的各罐口靜止12小時(shí)；再?gòu)倪M(jìn)料口 5加入余毒清除劑，開(kāi)啟出氣口 7和氣霧發(fā)生器12強(qiáng)烈曝氣10分鐘，使余毒物質(zhì)徹底清除或中和失效后，加入經(jīng)過(guò)高溫消毒的培養(yǎng)劑攪拌均勻，同時(shí)開(kāi)啟光照控制器9使培養(yǎng)劑溫度調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)溫度；然后從進(jìn)料口 5接入藻種后關(guān)閉進(jìn)料口 5 ;再開(kāi)啟氣霧發(fā)生器12和出氣口 7，調(diào)節(jié)至微霧進(jìn)氣量與出氣到達(dá)平衡，使不銹鋼罐體I內(nèi)氣壓稍高于外界氣壓；最后開(kāi)啟光源使光照強(qiáng)度調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)的強(qiáng)度，完成消毒接種，進(jìn)入微藻培育階段；在微藻培育階段，微藻培育周期較長(zhǎng)，應(yīng)對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)入調(diào)節(jié)；由于晝夜溫差和天氣變化，可用光照控制器9對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)；由于微藻的生長(zhǎng)繁殖，藻體增加，基于藻體的遮光作用微調(diào)增加光照強(qiáng)度；培養(yǎng)過(guò)程中的光合作用導(dǎo)致二氧化碳的消耗，從氣霧發(fā)生器12中增加二氧化碳；PH的變化用輔設(shè)的酸堿罐進(jìn)行調(diào)節(jié)；營(yíng)養(yǎng)物的消耗由補(bǔ)料罐加營(yíng)養(yǎng)劑；調(diào)節(jié)至微藻培育的最適培養(yǎng)條件，當(dāng)雨生紅球藻培育時(shí)，在營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞對(duì)數(shù)生長(zhǎng)早期，加強(qiáng)光照，增加溫度和補(bǔ)料時(shí)調(diào)節(jié)培養(yǎng)劑配方，為雨生紅球藻增加蝦青素的積累；當(dāng)藻體生長(zhǎng)至預(yù)設(shè)生物量或活性物質(zhì)達(dá)到預(yù)設(shè) 量時(shí)，打開(kāi)出料口 5出料，培育過(guò)程結(jié)束。
權(quán)利要求1.一種氣霧式微藻光照反應(yīng)裝置，其特征在于主體結(jié)構(gòu)包括不銹鋼罐體、觀察孔、封頭、上蓋、進(jìn)料口、傳感器接口、出氣口、出料口、光照控制器、電源導(dǎo)線、蛇形加熱盤管、氣霧發(fā)生器、光柱、光柱支架、LED導(dǎo)線、上蓋板、光柱穿入孔、中央入孔、十字支架、環(huán)形支架和固定架；內(nèi)空式圓筒結(jié)構(gòu)的不銹鋼罐體頂端處固定制有上蓋，上蓋與不銹鋼罐體之間制有封頭，不銹鋼罐體頂部外側(cè)面上分別制有進(jìn)料口和出氣口，對(duì)應(yīng)進(jìn)料口的不銹鋼罐體側(cè)面中部下側(cè)制有傳感器接口 ；不銹鋼罐體的側(cè)面上上下均勻排列制有三個(gè)相同結(jié)構(gòu)的觀察孔，不銹鋼罐體底端中心處固定制有出料口，不銹鋼罐體的底部架空式固定安裝于固定架上；不銹鋼罐體的內(nèi)腔中間段環(huán)繞式制有螺旋結(jié)構(gòu)的蛇形加熱盤管，蛇形加熱盤管的內(nèi)腔上下端分別固定制有兩個(gè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的光柱支架，圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)的光柱支架中間圓周線上均勻排列豎向固定制有光柱，光柱頂端分別通過(guò)電連通的LED導(dǎo)線與光照控制器光電信息連通，并通過(guò)光照控制器經(jīng)光伏電池電源導(dǎo)線連接外電源；不銹鋼罐體的內(nèi)腔內(nèi)底部固定制有氣霧發(fā)生器；環(huán)狀結(jié)構(gòu)的封頭包括上蓋板、光柱穿入孔和中央入孔，封頭中心處挖空式制有中央入孔，環(huán)狀結(jié)構(gòu)的蓋板的中間圓周線上分別制有固定光柱用的光柱穿入孔；框架結(jié)構(gòu)的光柱支架中間交叉制有十字支架，圓周中心處制有與十字支架固連的環(huán)形支架，環(huán)形支架上均勻分布置 有光柱。
專利摘要本實(shí)用新型屬于生物反應(yīng)設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氣霧式微藻光照反應(yīng)裝置，不銹鋼罐體的頂端處固定制有上蓋，上蓋與不銹鋼罐體之間制有封頭，不銹鋼罐體的頂部外側(cè)面上分別制有進(jìn)料口和出氣口，對(duì)應(yīng)進(jìn)料口的不銹鋼罐體的側(cè)面中部下側(cè)制有傳感器接口；不銹鋼罐體的側(cè)面制有三個(gè)觀察孔，不銹鋼罐體的底端中心處固定制有出料口，不銹鋼罐體的底部固定安裝于固定架上；不銹鋼罐體的內(nèi)腔中間段周側(cè)制有蛇形加熱盤管，蛇形加熱盤管的內(nèi)腔上下端分別固定制有光柱支架，光柱支架中間圓周線上均勻排列豎向固定制有光柱；不銹鋼罐體的內(nèi)腔內(nèi)底部固定制有氣霧發(fā)生器；其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，通用性強(qiáng)，使用操作簡(jiǎn)便，發(fā)酵效果好，環(huán)境友好。
文檔編號(hào)C12M1/04GK203159616SQ2013202030
公開(kāi)日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月22日
發(fā)明者徐權(quán)漢, 張述智, 夏偉, 張 浩, 鄭德志 申請(qǐng)人:青島中仁藥業(yè)有限公司