一种结构简单的气升式光生物反应器的制作方法

1.本实用新型涉及生物反应领域，特别涉及一种结构简单的气升式光生物反应器。


背景技术：

2.气升式光生物反应器是一种进行微生物光合作用的支撑设备，微藻的规模化培养可在跑道池等室外培养池中培养，培养光源一般为阳光，一系列封闭或半封闭的光生物反应器目前已经被开发出来，例如板式、柱状，这些系统虽然较好的解决了空间利用率的问题，但仍存在物质交换率低，易发生微藻细胞贴壁生长等一些难点，气升式光生物反应器是指利用气泡在反应器中向上的运动，在反应器内部产生液体培养基的内循环，以起到提高物质交换效率，预防细胞贴壁生长的光生物反应器系统，现存气升式光生物反应器使用的材质均为透明玻璃或硬质塑料材质，使用后很难做到彻底的清洁和消毒，因此在重复使用时难以保证所培养的微藻细胞不会受到污染，同时，使用玻璃与硬质塑料材质作为反应器材料的成本高，反应器制作工艺复杂，不适合一次性使用，随着科技的不断发展，人们对于气升式光生物反应器的制造工艺要求也越来越高。
3.现有的气升式光生物反应器在使用时存在一定的弊端，此类培养方式的空间利用率很低，同时自然光为培养过程中的不可控因素，不可人工进行调节，因此使得许多微藻品种目前无法进行大规模的培养，在微藻培养过程中，由于外界温度变化、光照等因素，会导致培养液温度变化，这些变化可能使得培养系统中培养基的温度超过微藻的承受温度，导致所培养微藻的死亡，使用跑道池、室外培养池等开放性系统，在培养过程中培养基会不可避免的收到外来微生物、生物的污染，很难保证系统的长期稳定的运行，不利于人们的使用，给人们的使用过程带来了一定的不利影响，为此，我们提出一种结构简单的气升式光生物反应器。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种结构简单的气升式光生物反应器，适用范围广，适应性强、培养效率高，气体、光源利用率极高，具有制作简单，使用便捷，可作为一次性使用反应器等特点，可以有效解决背景技术中的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种结构简单的气升式光生物反应器，包括光生物反应器底部主体、外袋、内袋和曝气片，所述外袋的上端设置有密封结构，所述密封结构中插有悬挂杆，所述外袋的下端与光生物反应器底部主体的上端连接，所述光生物反应器底部主体与外袋之间连接有密封圈，所述光生物反应器底部主体的下端连接有进气管与进液/排液管，所述光生物反应器底部主体的内部连接有回流口，所述回流口的上端连接有曝气片，所述曝气片的上端连接有内袋，所述外袋中与内袋中设置有液体培养基，气体通过所述进气管以及曝气片以气泡的形式进入内袋，并带动内袋中的液体培养
基向上运动，所述液体培养基到达内袋上端后进入外袋与内袋之间的空间，并按照反应器内部液体流动方向所指方向流动，所述密封结构的下方外壁连接有排气管。
8.优选的，所述光生物反应器底部主体与外袋之间设置有螺旋槽，所述光生物反应器底部主体的内壁通过螺旋槽与外袋的外壁为可拆卸连接，且光生物反应器底部主体的内壁通过密封圈与外袋的外壁密封连接。
9.优选的，所述光生物反应器底部主体与曝气片之间设置有安装架，所述光生物反应器底部主体的内壁通过安装架与曝气片的下端定位安装，所述曝气片与内袋之间设置有定位架，所述曝气片的上端通过定位架与内袋的下端连接。
10.优选的，所述光生物反应器底部主体与进气管、进液/排液管之间设置有连接块，所述光生物反应器底部主体的下端通过连接块与进气管、进液/排液管的上端连接。
11.优选的，所述外袋的上端通过热熔形成密封结构，所述悬挂杆插入密封结构中起到悬挂整套组合的作用。
12.优选的，所述光生物反应器底部主体采用塑料或金属材质，所述外袋与内袋采用透明、耐高温塑料材质的具有一定柔性的筒膜制成。
13.(三)有益效果
14.与现有技术相比，本实用新型提供了一种结构简单的气升式光生物反应器，具备以下有益效果：该结构简单的气升式光生物反应器，适用范围广，适应性强、培养效率高，气体、光源利用率极高，具有制作简单，使用便捷，可作为一次性使用反应器等特点，由光生物反应器底部主体、外袋、内袋和曝气片等组成，通过光生物反应器底部主体、外袋将含有微藻细胞的液体培养基封闭在反应器内部，同时利用内袋及曝气片使得反应器内部通过气泡向上的运动形成液体培养基的流动，即内袋中培养基向上运动，内袋与外袋之间的培养基向下运动，到达底部后通过回流口再次进入内袋，如此形成循环，系统是一种适用范围广，适应性强、培养效率高，气体、光源利用率极高的微藻培养系统，具有制作简单，使用便捷，可作为一次性使用反应器等特点，光生物反应器是一个洁净的培养系统，在适当的消毒后可进行微藻细胞培养纯净无污染的培养，光生物反应器底部主体与曝气片在拆卸下内袋、外袋后可直接用高压高温蒸汽对其进行消毒，操作简便且消毒完全，光生物反应器内袋、外袋使用透明、耐高温塑料材质的具有一定柔性的筒膜制成，在使用前可在系统组装完毕后整套进行消毒；在使用后和直接拆卸丢弃，即一次性使用，也可清洗后重复使用，光生物反应器不需开启系统，通过进液/排液管，就可添加/收获培养系统内部的培养液，因此以连续的进行微藻细胞的洁净培养，光生物反应器在反应器内部安装曝气片，有效减小气泡大小，有效的提高了培养基内微藻对气体的利用率，同时气体、液体培养基在内袋中的运动，以及液体培养基在内袋、外袋间的运动有效的避免了微藻细胞的贴壁生长，整个气升式光生物反应器结构简单，操作方便，使用的效果相对于传统方式更好。
附图说明
15.图1为本实用新型一种结构简单的气升式光生物反应器的整体结构示意图。
16.图2为本实用新型一种结构简单的气升式光生物反应器中主视图的结构示意图。
17.图3为本实用新型一种结构简单的气升式光生物反应器中光生物反应器底部主体的结构示意图。
18.图4为本实用新型一种结构简单的气升式光生物反应器中反应器内部液体流动方向的结构示意图。
19.图中：1、光生物反应器底部主体；2、曝气片；3、密封圈；4、外袋；5、内袋；6、进气管；7、进液/排液管；8、排气管；9、密封结构；10、悬挂杆；11、气泡；12、液体培养基；13、反应器内部液体流动方向；14、回流口。
具体实施方式
20.为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
21.如图1
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4所示，一种结构简单的气升式光生物反应器，包括包括光生物反应器底部主体1、外袋4、内袋5和曝气片2，外袋4的上端设置有密封结构9，密封结构9中插有悬挂杆10，外袋4的下端与光生物反应器底部主体1的上端连接，光生物反应器底部主体1与外袋4之间连接有密封圈3，光生物反应器底部主体1的下端连接有进气管6与进液/排液管7，光生物反应器底部主体1的内部连接有回流口14，回流口14的上端连接有曝气片2，曝气片2的上端连接有内袋5，外袋4中与内袋5中设置有液体培养基12，气体通过进气管6以及曝气片2以气泡11的形式进入内袋5，并带动内袋5中的液体培养基12向上运动，液体培养基12到达内袋5上端后进入外袋4与内袋5之间的空间，并按照反应器内部液体流动方向13所指方向流动，密封结构9的下方外壁连接有排气管8。
22.进一步的，光生物反应器底部主体1与外袋4之间设置有螺旋槽，光生物反应器底部主体1的内壁通过螺旋槽与外袋4的外壁为可拆卸连接，且光生物反应器底部主体1的内壁通过密封圈3与外袋4的外壁密封连接，便于进行拆装连接。
23.进一步的，光生物反应器底部主体1与曝气片2之间设置有安装架，光生物反应器底部主体1的内壁通过安装架与曝气片2的下端定位安装，曝气片2与内袋5之间设置有定位架，曝气片2的上端通过定位架与内袋5的下端连接，方便进行安装。
24.进一步的，光生物反应器底部主体1与进气管6、进液/排液管7之间设置有连接块，光生物反应器底部主体1的下端通过连接块与进气管6、进液/排液管7的上端连接，方便更好的进行进出液。
25.进一步的，外袋4的上端通过热熔形成密封结构9，悬挂杆10插入密封结构中起到悬挂整套组合的作用，便于进行密封。其中，密封结构为在外袋的上端通过热熔由下至上形成第一密封层、第二密封层和第三密封层，第一密封层和第二密封层之间形成第一密封腔体，第二密封层和第三密封层之间形成第二密封腔体，悬挂杆插入第二密封腔体中。
26.进一步的，光生物反应器底部主体1采用塑料或金属材质，外袋4与内袋5采用透明、耐高温塑料材质的具有一定柔性的筒膜制成，使用强度更高。
27.实施例：使用聚丙烯材质制作反应器底部主体，壁厚为5mm，反应器底部主体外圈直径120mm，反应器底部主体回流口14外圈直径80mm，使用简直径分别为120mm、80mm的聚丙烯材质筒膜分别作为外袋4，内袋5，使用聚丙烯扎带配合硅胶圈作为密封圈3，使用陶瓷烧结材料作为曝气石，使用不锈钢管作为悬挂杆10，按上述流程组装消毒完毕，反应器总容积为25l，通过进液/排液管7向反应器内注入19l bbm培养基，再通过进液/排液管7注入1l含小球藻细胞浓度为1.2g/l的bbm培养基进行接种，将反应器内部光强调整为为200molm
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2s
‑
1，光照周期设置为18小时光照6小时黑暗，将培养基温度调整为25摄氏度，培养20天后从进液排液口收获全部培养基，经测量，此时培养基中小球藻细胞浓度已达到1.9g/l，经显微镜观察，反应器内为小球藻的洁净培养，无其他污染物，收获后，从悬挂杆10上取下反应器，并拆除反应器内袋5、外袋4，清洗反应器底部主体、曝气片2后使用新的聚丙烯材质筒膜再次组装反应器，按上述流程组装消毒完毕，反应器总容积为25l，通过进液/排液管7向反应器内注入19l bbm培养基，再通过进液/排液管7注入1l含雨生红球藻细胞浓度为0.8g/l的bbm培养基进行接种，将反应器内部光强调整为100μmol
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m
‑2·
s
‑1，光照周期设置为18小时光照6小时黑暗，将培养基温度调整为25摄氏度，培养20天后从进液排液口收获全部培养基，经测量，此时培养基中雨生红球藻细胞浓度已达到1.7g/l，经显微镜观察，反应器内为雨生红球藻的洁净培养，无小球藻或其他污染物。
28.工作原理：本实用新型包括光生物反应器底部主体1、曝气片2、密封圈3、外袋4、内袋5、进气管6、进液/排液管7、排气管8、密封结构9、悬挂杆10、气泡11、液体培养基12、反应器内部液体流动方向13、回流口14，光生物反应器是一个洁净的培养系统，在适当的消毒后可进行微藻细胞培养纯净无污染的培养，光生物反应器底部主体与曝气片2在拆卸下内袋5、外袋4后可直接用高压高温蒸汽对其进行消毒，操作简便且消毒完全，光生物反应器内袋5、外袋4使用透明、耐高温塑料材质的具有一定柔性的筒膜制成，在使用前可在系统组装完毕后整套进行消毒；在使用后和直接拆卸丢弃，即一次性使用，也可清洗后重复使用，光生物反应器不需开启系统，通过进液/排液管7，就可添加/收获培养系统内部的培养液，因此以连续的进行微藻细胞的洁净培养，光生物反应器在反应器内部安装曝气片2，有效减小气泡11大小，有效的提高了培养基内微藻对气体的利用率，同时气体、液体培养基12在内袋5中的运动，以及液体培养基12在内袋5、外袋4间的运动有效的避免了微藻细胞的贴壁生长，适用范围广，适应性强、培养效率高，气体、光源利用率极高，具有制作简单，使用便捷，可作为一次性使用反应器等特点，由光生物反应器底部主体1、外袋4、内袋5和曝气片2等组成，通过光生物反应器底部主体1、外袋4将含有微藻细胞的液体培养基12封闭在反应器内部，同时利用内袋5及曝气片2使得反应器内部通过气泡11向上的运动形成液体培养基12的流动，即内袋5中培养基向上运动，内袋5与外袋4之间的培养基向下运动，到达底部后通过回流口14再次进入内袋5，如此形成循环，系统是一种适用范围广，适应性强、培养效率高，气体、光源利用率极高的微藻培养系统，具有制作简单，使用便捷，可作为一次性使用反应器等特点。
29.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二(一号、二号)等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
30.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还
会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。