CN203569084U - 一种气泡导向构件及微生物培养装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种气泡导向构件及微生物培养装置，气泡导向构件中相对水平面倾斜设置的至少两个导向板在竖直方向上依次相连为一个整体，任意两个相连的导向板相对水平面的倾斜方向相反；至少两个气泡导向构件在水平方向上间隔排列设置，使气泡导向构件中的任意导向板与相邻的气泡导向构件中最接近的导向板在水平面上的投影部分重叠，形成曲折上行通道，得到气泡导向组件，微生物培养装置中包含所述气泡导向组件。本实用新型的气泡导向组件为气泡提供曲折向上的行进路径，有效提高单位体积内气液接触面积，增加接触时间，提高物质利用率和微生物培养效率，并且制作方便，组装方式灵活，易于拆装和清洗，应用前景广阔。

Description

一种气泡导向构件及微生物培养装置

技术领域

本发明涉及微生物培养技术领域，特别是涉及一种气泡导向构件及微生物培养装置。

背景技术

在微生物培养过程中，通常需要将气态的营养物以气泡的方式从大气中或人造气体储存容器中传递到微生物培养液里，尤其是光合微生物如藻类，需要在存在太阳辐射和例如二氧化碳等富含碳的气体的情况下、在适当营养培养介质中生长并进行光合作用，因而增加气态营养物在微生物培养液里的供应有利于微生物的生长。目前，增加气态营养物供应的方法有三种：第一是增加气体的传输率，把更多的气体在一定时间内压入微生物培养环境中；第二是减小气泡的直径，使气泡可以溶解在培养液中；第三是增加培养器内气泡经历的微生物培养液的高度。这三种方法的缺点是：①都会增加微生物培养过程的能量消耗，从而增加生产成本；②不能把微生物培养器的模式放大到工业化生产的规模；③不能使用只装少量微生物培养液的微生物培养器进行培养，限制了微生物培养器的应用；④对于微藻培养，现有技术只能把二氧化碳气体与光能同时提供给一小部分微藻细胞进行光合作用，降低了培养效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种使用安全可靠、能耗低、效率高、制作方便、组装方式灵活的气泡导向构件及微生物培养装置。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种气泡导向构件，其包括至少两个导向板，所述导向板相对水平面倾斜设置，所述导向板在竖直方向上依次相连为一个整体，任意两个相连的导向板相对水平面的倾斜方向相反。

本实用新型进一步提供一种气泡导向组件，包括至少两个如权利要求1所述的气泡导向构件，所述气泡导向构件在水平方向上间隔排列设置，所述气泡导向构件中的任意导向板与相邻的气泡导向构件中最接近的导向板在水平面上的投影部分重叠。

本实用新型的气泡导向组件中，在水平方向上相邻的气泡导向构件中曲折相连的导向板之间形成气泡曲折上行通道，实现对气泡行进路径的导向及延长，增加接触时间，提高物质利用率和效率。本实用新型的气泡导向构件可方便地组装为气泡导向组件，可根据微生物培养容器的大小选择相应尺寸及数量的气泡导向构件进行模块化组装，组装方式灵活，可成倍地提高单位体积内气泡与液体的接触面积，利于实现微生物的规模化培养。

作为进一步的改进，所述导向板为平面板、弧形板或波浪形板。更优选地，所述导向板为平面板，其与水平面的夹角为10～30°。

作为进一步的改进，所述气泡导向构件中的任意导向板与相邻的气泡导向构件中最接近的导向板相互平行，以提高单位体积内导向板的密集度，提高气液接触面积。

作为进一步的改进，所述气泡导向构件中的任意导向板与相邻的气泡导向构件中最接近的导向板在竖直平面上的投影的高度相等，方便组装，也利于提高单位体积内的气液接触面积。

作为进一步的改进，所述气泡导向组件中，任意相邻气泡导向构件之间的水平距离相等，方便组装。

作为进一步的改进，所述气泡导向组件中，还包括分别设置于所述气泡导向构件顶部和底部的用于固定所述气泡导向构件的固定件。

本实用新型进一步提供一种微生物培养装置，包括容器、气泡发生装置和所述气泡导向组件，所述气泡发生装置和气泡导向组件设置在所述容器中，所述气泡发生装置设置在所述气泡导向组件的底部。

作为进一步改进，所述气泡导向组件与容器的内壁之间留有供液体流动的间隙。随着气泡的上行，气泡中的气体物质与液体培养介质之间发生物质交换，同时液体培养介质也发生流动，促使物质在整个培养环境中分布均匀，提高培养效率。

作为进一步的改进，所述容器内设有光源。所述光源设置于气泡导向组件上或容器的壁上，为微生物生长提供所需光能。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供一种气泡导向构件及微生物培养装置，由气泡导向构件组成可对气泡的运动进行导向的气泡导向组件，其中，气泡导向构件上的导向板在竖直方向上连接形成曲折向上的结构，与相邻气泡导向构件的导向板围成曲折上行通道，使气泡在通道中沿曲折向上的路径行进，从而成倍地增加了单位体积内气泡与液体的接触面积及延长了接触时间，用于微生物培养装置中，可使微生物生长所需的气态营养物能够充分地从气相传递到微生物培养液中供微生物生长使用，极大降低了微生物培养过程中的物质及能量消耗，提高了培养效率和降低了培养成本，同时气泡的曲折向上运动过程使气液搅动频率增加，促进物质均一分布，也利于提高培养效率，同时气泡导向构件的制作方法简单，设计和组装方式灵活，适应性强，利于实现微生物的规模化培养，应用前景广阔。

附图说明

图1为导向板为方形平板时，由多个气泡导向构件组成的气泡导向组件的结构示意图；

图2是图1的局部放大图；

图3中，a为图1的气泡导向组件中，两个相邻的气泡导向构件的结构示意图，b为导向板为波浪形板时，两个相邻的气泡导向构件的结构示意图；

图4是包括气泡导向组件的微生物培养箱的剖面结构示意图；

图5是包括气泡导向组件的微生物培养箱的立体图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，是导向板为方形平板时，由多个气泡导向构件组成的气泡导向组件的结构示意图，图2是图1的局部放大图，图3中，a为图1的气泡导向组件中相邻气泡导向构件的结构示意图，b为导向板为波浪形板时相邻气泡导向组件的结构示意图。

图1及图2中，气泡导向组件1由在水平方向上等间隔排列设置的多个气泡导向构件11组成，气泡导向构件11中的导向板110相对水平面倾斜设置，多个尺寸相同的导向板110在竖直方向上依次固定连接为一个整体，任意相连接的两个导向板110相对水平面的倾斜方向相反；相邻气泡导向构件11中的任意导向板110与相邻的气泡导向构件11中最接近的导向板110在水平面上的投影部分重叠。

气泡导向组件1中的气泡导向构件11通过固定件固定，固定件包括固定设置在气泡导向构件11两端的导向板110末端的卡条121，及具有多个与卡条121紧配合的卡槽1220的横条122，在顶部和底部将气泡导向构件11上的卡条121插入横条122的卡槽1220中，将气泡导向构件11固定。固定件及固定方式可以多种多样，将气泡导向构件固定且不影响导向板间的气泡行进及液体的流动即可。

如图3所示，气泡导向组件中，气泡导向构件11的导向板110上下依次固定连接为一个整体，呈曲折或波浪构型，与相邻气泡导向构件11在水平方向上间隔设置后构成曲折上行通道2，在该通道2中，相邻气泡导向构件11中的任意导向板110与相邻的气泡导向构件11中最接近的导向板110在水平面上的投影部分重叠，使气泡3在通道2中交替沿导向板110的下表面曲折上行，实现对气泡3行进路径的导向及延长，可有效提高单位体积内气液接触面积，增加接触时间，提高物质利用率和微生物培养效率。

图1～图3中，气泡导向构件11中的导向板110依次固定连接成为一个整体，或者可通过加工的方式制成整体件，如采用塑料材料注塑成型或者采用金属材料冲压成型等方式，制作得到气泡导向构件11后排列组装即可，方便气泡导向构件110的制作，且组装方式灵活，易于拆装和清洗，利于实现微生物的规模化培养。排列组装后进行固定，避免气泡导向构件11发生移动。

在气泡导向构件11中，导向板110的下表面为气泡的爬升面，下表面的形状及其倾斜的角度不限，可以引导受液体压力或具有一定冲量的气泡沿下表面上行即可，即气泡能够上行而不因受阻碍导致完全停留即可，具体如波浪形、弧形或平面等及几种形状的混合均可行。导向板110可为平面板或弧形板或波浪形板，平面板方便制作，而弧形板及波浪形板可以增加气泡在导向板下表面上的上行路径长度。导向板110为平面板时，其与水平面的夹角为10～30°，进一步优选20°。导向板110为具有一定厚度的气泡不能穿过的薄板，材质为塑料或金属或玻璃或其它不溶于培养液的物质，当微生物的生长需进行光合作用时，宜为透光板。

此外，气泡导向构件11中的任意导向板110与相邻的气泡导向构件11中最接近的导向板110相互平行，间距相等，利于提高单位体积内导向板110的密集度及气液接触面积，并方便制作和组装。

如图4所示，为包括气泡导向组件的微生物培养装置剖面结构示意图，图5是微生物培养装置的立体图。该装置包括容器、气泡发生装置6和气泡导向组件1，气泡发生装置6和气泡导向组件1设置在容器中，气泡发生装置6设置在气泡导向组件1的底部，微生物装置还包括气体导入装置。

容器为立方体培养箱，包括箱体41，箱盖42及设置于箱体41壁上的排气口43，箱体41和箱盖42分别由塑料或金属或玻璃或其它材料制成，无特殊限制。容器的形状不限，还可以为培养罐或培养池等，其中设置的气泡导向组件1可以为多个，利于实现工业规模的微生物培养。

气体导入装置包括配气器51和进气管道52，进气管道52将气体导入容器底部的气室，经设置于气泡导向组件1的底部的气泡发生装置6在培养液中产生气泡3，气泡发生装置6可为微孔板或微孔管，在气泡发生装置6与容器底部的气室之间设有垫圈7。

气泡导向组件1置于容器内，容器内培养液的高度应高于气泡导向组件1。气泡导向组件1由多个气泡导向构件在水平方向等间距排列设置得到，可以根据实际情况选择气泡导向构件的个数。气泡导向构件中的导向板为方形平板，材质为透明玻璃，在竖直方向上形成曲折构型，相邻的气泡导向构件形成曲折上行通道，气泡自气泡导向组件1底部进入，在通道中交替沿导向板下表面曲折上行，直至逸出培养液。

在气泡导向组件1与箱体41的内壁之间有空间8，供受到气泡搅动的培养液流动，促进物质平衡分布，提高培养效率，具体地，气泡在曲折上行通道中沿导向板下表面曲折上行的同时，培养液也随之向上运动，在随气泡逸出气泡导向组件1后，沿箱体41与气泡导向组件1之间的空间8回流至箱体41底部。

该装置中，在气泡导向构件的导向板或箱体41内壁上安装有光源如LED灯，能够把光能投射到气泡周围使微生物可同时获得进行光合作用必需的营养气体和光能，利于提高培养效率。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种气泡导向构件，其特征在于：其包括至少两个导向板，所述导向板相对水平面倾斜设置，所述导向板在竖直方向上依次相连为一个整体，任意两个相连的导向板相对水平面的倾斜方向相反。

2.一种气泡导向组件，其特征在于：包括至少两个如权利要求1所述的气泡导向构件，所述气泡导向构件在水平方向上间隔排列设置，所述气泡导向构件中的任意导向板与相邻的气泡导向构件中最接近的导向板在水平面上的投影部分重叠。

3.如权利要求2所述的气泡导向组件，其特征在于：所述导向板为平面板、弧形板或波浪形板。

4.如权利要求3所述的气泡导向组件，其特征在于：所述导向板为平面板，其与水平面的夹角为10～30°。

5.如权利要求2～4任一项所述的气泡导向组件，其特征在于：所述气泡导向构件中的任意导向板与相邻的气泡导向构件中最接近的导向板相互平行。

6.如权利要求2～4任一项所述的气泡导向组件，其特征在于：所述气泡导向构件中的任意导向板与相邻的气泡导向构件中最接近的导向板在竖直平面上的投影的高度相等。

7.如权利要求2～4任一项所述的气泡导向组件，其特征在于：任意相邻气泡导向构件之间的水平距离相等。

8.如权利要求2～4任一项所述的气泡导向组件，其特征在于：其还包括分别设置于所述气泡导向构件顶部和底部的用于固定所述气泡导向构件的固定件。

9.一种微生物培养装置，其特征在于：包括容器和设置在所述容器中的气泡发生装置、如权利要求2所述的气泡导向组件，所述气泡发生装置设置在所述气泡导向组件的底部。

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