CN204509276U - 一种光生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及微藻养殖领域，尤其涉及一种光生物反应器。能够减少培养液输送过程中的鼓泡现象，提高微藻的固定化养殖产量。克服了现有技术中培养液输送过程中，气泡无法被排放容易在所述基板与输液层之间、所述输液层与载体之间以及所述载体与微藻细胞层之间发生鼓泡现象，导致微藻的固定化养殖产量较低的缺陷。本实用新型实施例提供的光生物反应器，包括：反应器主体，所述反应器主体包含基板与载体，以及设置于所述基板与载体之间的输液层；所述基板与所述输液层的接触面上设置有排气部，所述排气部与抽气装置相连通。

Description

一种光生物反应器

技术领域

本实用新型涉及微藻养殖领域，尤其涉及一种光生物反应器。

背景技术

微藻，是一类广泛分布在水系(海洋)和潮湿土壤中的植物，其具有营养丰富、光合利用度高等优势。微藻细胞代谢能够产生多糖、蛋白质和色素等成分，在食品、医药、基因工程、液体燃料等领域均具有较好的开发前景。因此，如何培养微藻，提高微藻生物量生产能力，提高微藻规模培养中的光能利用效率，成为当前微藻生物炼制领域的研究难点。

与游离养殖相比，固定化养殖具有细胞密度高、反应速度快、运行稳定可靠、藻细胞流失少等优点，固定化养殖是指将游离的细胞或者微生物固定在某种载体上，使其高度密集并保持生物活性进行快速养殖的过程。固定化养殖通常所采用的光生物反应器由基板1、输液层2与载体3构成，参见图1，所述基板1、输液层2与载体3依次通过表面相互连接，基板1用于起支撑作用，输液层2对附着于所述载体3上的微藻细胞层4输送培养液对其进行固定化养殖。

在通过上述所述光生物反应器进行养殖时，由于培养液中溶解有气体，以及所述微藻在养殖过程中进行光合作用释放氧气，使得所述基板1与输液层2、输液层2与载体3之间以及载体3与微藻细胞层4之间容易发生鼓泡现象，附着于所述载体3上的微藻细胞层4由于长时间悬空于所述培养液供给层，使得微藻细胞萎黄脱落，影响微藻的固定化养殖产量与质量。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于，提供一种光生物反应器。能够减少培养液输送过程中的鼓泡现象，提高微藻的固定化养殖产量与质量。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型实施例提供一种光生物反应器，包括：

反应器主体，所述反应器主体包含基板与载体，以及设置于所述基板与载体之间的输液层；

其中，所述基板与所述输液层的接触面上设置有排气部，所述排气部与抽气装置相连通。

可选的，所述排气部包括设置于所述基板与所述输液层的接触面上的至少一条沟槽，每一条所述沟槽的至少一端与所述抽气装置连通。

优选的，所述光生物反应器还包括第一U型接合器与第二U型接合器，所述反应器主体的上端与下端分别嵌于所述第一U型接合器与第二U型接合器的凹槽内，每一条所述沟槽的一端位于所述第一U型接合器的凹槽内，另一端位于所述第二U型接合器的凹槽内，所述抽气装置与所述第一U型接合器或者第二U型接合器连通。

进一步优选的，所述反应器主体的外壁与所述凹槽的接触面上设置有密封垫片。

可选的，所述排气部包括多条平行的沟槽，所述基板与所述沟槽延伸方向相垂直的横截面形状为齿状。

其中，单个齿的形状为三角形、长方形、梯形或者圆弧形。

优选的，所述第一U型接合器通过第一输液管与第一输液装置连通，所述第一输液管上设置有第一阀门，用于向所述反应器主体输送培养液，所述第二U型接合器通过第二输液管将流入所述第二U型接合器凹槽内的培养液排至外部，所述第二输液管上设置有第二阀门。

进一步优选的，所述第一U型接合器的凹槽内设置有布液管，所述布液管与所述第一输液管连通，向所述反应器主体的固定化养殖面布液。

可选的，所述反应器主体还包括设置于所述基板外侧的箱体，所述排气部包括设置于所述基板与所述输液层的接触面上的通孔，非接触面上的所述通孔位于所述箱体内，且通过所述箱体与所述抽气装置连通。

进一步可选的，所述反应器主体还包括设置于所述基板外侧的箱体，所述排气部包括设置于所述基板与所述输液层的接触面上的至少一条沟槽，以及设置于所述基板与所述输液层的接触面上的通孔，每一条所述沟槽的至少一端与所述抽气装置连通，非接触面上的所述通孔位于所述箱体内，且通过所述箱体与所述抽气装置连通。

本实用新型实施例提供一种光生物反应器。当通过所述光生物反应器对微藻进行固定化养殖时，输液层供给培养液至载体上附着的微藻细胞，设置排气部使得所述输液层与所述基板之间接触面积小，层间具有较大的空间，所述培养液中的气泡在所述培养液的挤压下经所述排气部被排至所述光生物反应器的外部，能够减少培养液输送过程中的鼓泡现象，在培养液供给间隙，所述基板与输液层之间、所述输液层与载体之间以及所述载体与微藻细胞层之间的气体通过所述抽气装置被迅速排至所述光生物反应器的外部，能够减少所述层间的气泡，进一步减少培养液下次供给时的鼓泡现象，减少微藻细胞萎黄脱落，提高微藻的固定化养殖产量与质量。克服了现有技术中培养液输送过程中，气泡无法被排放容易在所述基板与输液层之间、所述输液层与载体之间以及所述载体与微藻细胞之间发生鼓泡现象，导致微藻的固定化养殖产量较低的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有技术提供的一种光生物反应器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种光生物反应器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的几种基板的表面结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种光生物反应器的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种光生物反应器的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种与基板和沟槽延伸方向垂直的横截面结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的另一种光生物反应器的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的另一种光生物反应器的结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的再一种光生物反应器的结构示意图；

其中，基板-1；输液层-2；载体-3；微藻细胞层-4；排气部-5；沟槽-51；通孔-52；第一U型接合器-6；第二U型接合器-7；抽气装置-8；密封垫片-9；螺栓-10；螺孔-11；第一输液管-12；第一阀门-13；第二输液管-14；第二阀门-15；箱体-16。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面对本实用新型实施例的具体实现方式进行说明。

本实用新型实施例提供一种光生物反应器，参见图2，包括：

反应器主体，所述反应器主体包含基板1与载体3，以及设置于所述基板1与载体3之间的输液层2；

其中，所述基板1与所述输液层2的接触面上设置有排气部5，所述排气部5与抽气装置8相连通。

本实用新型实施例提供一种光生物反应器。当通过所述光生物反应器对微藻进行固定化养殖时，输液层2供给培养液至载体3上附着的微藻细胞层(图中未示出)，设置排气部5使得所述输液层2与所述基板1之间接触面积小，层间具有较大的空间，所述培养液中的气泡在培养液的挤压下经所述排气部5被排至所述光生物反应器的外部，能够减少培养液输送过程中的鼓泡现象，在培养液供给间隙，所述基板1与输液层2之间、所述输液层2与载体3之间以及所述载体3与微藻细胞层之间的气体通过所述抽气装置8被迅速排至所述光生物反应器的外部，能够减少所述层间的气泡，进一步减少培养液下次供给时的鼓泡现象，提高微藻的固定化养殖产量与质量。克服了现有技术中培养液输送过程中，气泡无法被排放容易在所述基板与输液层之间、所述输液层与载体之间以及所述载体与微藻细胞层之间发生鼓泡现象，导致微藻的固定化养殖产量较低的缺陷。

其中，所述输液层2与载体3的材料不做限定，例如，可以为渗透膜等具有渗透作用的材料，只要使得培养液能够被顺利输送给载体3上附着的微藻细胞即可。且当所述载体3上附着的微藻细胞进行光合作用产生氧气时，在培养液供给过程中，所述氧气可以溶于所述培养液中并在所述培养液的挤压作用下经所述排气部5排至所述光生物反应器的外部，在培养液供给间隙，所述氧气进入基板1与输液层2之间、所述输液层2与载体3之间以及所述载体3与微藻细胞层之间，所述氧气可以通过所述抽气装置8被迅速排至所述光生物反应器的外部。

在此对所述排气部5的具体实现方式不做限定，只要能够达到本实用新型实施例的目的即可。

一种可能的实现方式为，参见图3，所述排气部5包括设置于所述基板1与所述输液层2的接触面上的至少一条沟槽51，每一条所述沟槽51的至少一端与所述抽气装置8连通(如图4所示)。

示例性的，参见图3中的a，所述沟槽51的液体输出端与所述抽气装置(图中未示出)连通，另一端可以为闭合端(即沟槽未延伸至所述基板的外部)，参见图4，所述沟槽51的一端与所述抽气装置8连通，另一端可以为封闭端(即设置封闭接合器等)。

其中，所述沟槽51的整体形状与深度不做限定，例如，参见图3中的b，可以为网状结构等，只要使得在输送培养液过程中培养液中的气泡能够进入所述沟槽51，且能够沿着所述沟槽51被顺利排至所述光生物反应器的外部即可。

对所述沟槽51与抽气装置8的连通方式也不做限定，例如，可以通过管状抽气装置与所述沟槽51直接密封连通，也可以在所述沟槽51与抽气装置8之间设置密封连接器间接密封连通。

本实用新型提供的光生物反应器的形状不做限定，例如，可以为管状、柱状或者板状反应器。

不论管状、柱状或者板状反应器在用于固定化养殖时，通常设定为与地面呈一定角度的结构，所述沟槽51与抽气装置8连通的一种优选的实现方式为，参见图5，所述光生物反应器还包括第一U型接合器6与第二U型接合器7，所述反应器主体的上端与下端分别嵌于所述第一U型接合器6与第二U型接合器7的凹槽内，每一条所述沟槽51的一端位于所述第一U型接合器6的凹槽内，另一端位于所述第二U型接合器7的凹槽内，所述抽气装置8与所述第一U型接合器6或者第二U型接合器7连通。

所述第一U型接合器6与第二U型接合器7能够保持反应器主体内部的气密性，参见图5中的b，当输液层2对所述载体3上的微藻细胞层输送培养液时，所述培养液中的气泡进入所述沟槽51内，并且能够在所述培养液的挤压下沿着所述沟槽51排至所述第二U型接合器7，部分培养液在重力作用下流入所述第二U型接合器7内，并且所述气泡与所述培养液经第二U型接合器7排至所述光生物反应器的外部，在培养液供给间隙，所述基板1与输液层2、所述输液层2与载体3之间以及所述载体3与微藻细胞层之间的气体通过所述抽气装置8经所述第一U型接合器6或者第二U型接合器7被迅速排至所述光生物反应器的外部，能够减少所述层间的气泡，进一步减少培养液下次供给时的鼓泡现象。

为了保证所述第一U型接合器6、第二U型接合器7分别与所述反应器主体接触连接的气密性，避免在抽气过程中发生漏气，进一步优选的，所述反应器主体的外壁与所述凹槽的接触面上设置有密封垫片9。

为了加强所述反应器主体的外壁与所述凹槽接触连接的稳固性，优选的，所述反应器主体与所述第一U型接合器6和第二U型接合器7可以通过在所述第一U型接合器6、第二U型接合器7、密封垫片9与所述反应器主体之间设置螺孔11，可以用螺栓10通过螺孔11进行固定，或者将所述第一U型接合器6、第二U型接合器7、密封垫片9与所述反应器主体用夹子(图中未示出)进行固定。

本实用新型实施例提供的光生物反应器在进行固定化养殖时，通常通过重力作用对所述固定化养殖面进行布液，即所述培养液在重力作用下由上到下流动，为了确保培养液能够顺畅流动，优选的，参见图5，所述排气部5包括多条平行的沟槽51，所述基板1与所述沟槽51延伸方向相垂直的横截面形状为齿状。

在此对所述单条沟槽的线条样式不做限定，例如，参见图3中的c，可以为曲线沟槽，也可以为参见图3中的d所示的直线沟槽；对所述单个齿的形状也不做限定，示例性的，参见图6，单个齿的形状为三角形(如图6中a所示)、长方形(如图6中b所示)、梯形(如图6中c所示)或者圆弧形(如图6中d所示)。

由于在所述固定化养殖面的上部输送培养液时，能够使得所述培养液在重力作用下从上到下对所述固定化养殖面进行布液，因此，一种优选的实现方式为，参见图7，所述第一U型接合器6通过第一输液管12与输液装置(图中未示出)连通，所述第一输液管12上设置有第一阀门13，用于向所述反应器主体输送培养液，所述第二U型接合器4通过第二输液管14将流入所述第二U型接合器7凹槽内的培养液排至外部，所述第二输液管14上设置有第二阀门15。

为了实现均匀布液，优选的，所述第一U型接合器6的凹槽内设置有布液管(图中未示出)，所述布液管与所述第一输液管12连通，向所述反应器主体的固定化养殖面布液。

在用所述光生物反应器进行固定化养殖时，参见图7，打开所述第一输液管12上的第一阀门13，输液装置对所述第一U型接合器6凹槽内的布液管进行输液，所述布液管在重力作用下对所述固定化养殖面进行均匀布液，在布液过程中，培养液中已形成的气泡在所述培养液的挤压下通过所述沟槽51排至所述第二U型接合器7，部分培养液流入所述第二U型接合器7中，打开所述第二阀门15，所述第二U型接合器7内的气泡与所述培养液通过所述第二输液管14排至外部；在一次布液完成后，所述固定化养殖面上的微藻细胞吸收培养液进行固定化养殖，在进行下一次布液之前，关闭所述第一阀门13与第二阀门15，将所述基板1与输液层2之间、所述输液层2与载体3之间以及所述载体3与微藻细胞层4之间的气体通过所述抽气装置8经所述第一U型接合器6或者第二U型接合器7迅速排至所述光生物反应器的外部，能够减少所述层间的气泡，进一步减少下一次布液过程中的鼓泡现象。

另一种可能的实现方式为，参见图8中的b，所述反应器主体还包括设置于所述基板1外侧的箱体16，所述排气部5包括设置于所述基板1与所述输液层2的接触面上的通孔52(如图8中的a)，非接触面上的所述通孔52位于所述箱体16内，且通过所述箱体16与所述抽气装置8连通。

在用所述光生物反应器进行固定化养殖时，参见图8，打开所述第一输液管12上的第一阀门13，输液装置对所述第一U型接合器6凹槽内的布液管进行输液，所述布液管在重力作用下对所述固定化养殖面进行均匀布液，在布液过程中，培养液中已形成的气泡在所述培养液的挤压下经过所述通孔52排至所述光生物反应器的外部，部分培养液流入所述第二U型接合器7中，打开所述第二阀门15，通过所述第二输液管14排至外部。在一次布液完成后，所述固定化养殖面上的微藻细胞吸收培养液进行固定化养殖，在进行下一次布液之前，关闭所述第一阀门13与第二阀门15，将所述基板1与输液层2之间、所述输液层2与载体3之间以及所述载体3与微藻细胞层之间的气体通过所述抽气装置8经所述箱体被迅速排至所述光生物反应器的外部，能够减少所述层间的气泡，进一步减少下一次布液过程中的鼓泡现象。

再一种可能的实现方式为，所述反应器主体还包括设置于所述基板1外侧的箱体16，参见图9，所述排气部5包括设置于所述基板1与所述输液层2的接触面上的至少一条沟槽51，以及设置于所述基板1与所述输液层2的接触面上的通孔52，每一条所述沟槽51的至少一端与所述抽气装置8连通，非接触面上的所述通孔52位于所述箱体16内，且通过所述箱体16与所述抽气装置8连通。

在用所述光生物反应器进行固定化养殖时，参见图9，打开所述第一输液管12上的第一阀门13，输液装置对所述第一U型接合器6凹槽内的布液管进行输液，所述布液管对所述沟槽51进行均匀布液，所述培养液顺着所述沟槽51在重力作用下对所述固定化养殖面进行均匀布液，在布液过程中，培养液中已形成的气泡在所述培养液的挤压下沿着所述沟槽51排至所述第二U型接合器7内，部分培养液流入所述第二U型接合器7中，打开所述第二阀门15，所述第二U型接合器7内的气泡与所述培养液通过所述第二输液管14排至所述光生物反应器的外部；或者所述培养液中已形成的气泡通过所述通孔52被排至所述光生物反应器的外部，在一次布液完成后，所述固定化养殖面上的微藻细胞吸收培养液进行固定化养殖，在进行下一次布液之前，关闭所述第一阀门13与第二阀门15，将所述基板1与输液层2之间、所述输液层2与载体3之间以及所述载体3与微藻细胞层之间的气体通过所述抽气装置8经所述第一U型接合器6或者第二U型接合器7和所述箱体16迅速排至所述光生物反应器的外部，能够减少所述层间的气泡，进一步减少下一次布液过程中的鼓泡现象。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光生物反应器，其特征在于，包括：

反应器主体，所述反应器主体包含基板与载体，以及设置于所述基板与载体之间的输液层；

其中，所述基板与所述输液层的接触面上设置有排气部，所述排气部与抽气装置相连通。

2.根据权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于，所述排气部包括设置于所述基板与所述输液层的接触面上的至少一条沟槽，每一条所述沟槽的至少一端与所述抽气装置连通。

3.根据权利要求2所述的光生物反应器，其特征在于，所述光生物反应器还包括第一U型接合器与第二U型接合器，所述反应器主体的上端与下端分别嵌于所述第一U型接合器与第二U型接合器的凹槽内，每一条所述沟槽的一端位于所述第一U型接合器的凹槽内，另一端位于所述第二U型接合器的凹槽内，所述抽气装置与所述第一U型接合器或者第二U型接合器连通。

4.根据权利要求3所述的光生物反应器，其特征在于，所述反应器主体的外壁与所述凹槽的接触面上设置有密封垫片。

5.根据权利要求2所述的光生物反应器，其特征在于，所述排气部包括多条平行的沟槽，所述基板与所述沟槽延伸方向相垂直的横截面形状为齿状。

6.根据权利要求5所述的光生物反应器，其特征在于，单个齿的形状为三角形、长方形、梯形或者圆弧形。

7.根据权利要求3所述的光生物反应器，其特征在于，所述第一U型接合器通过第一输液管与第一输液装置连通，所述第一输液管上设置有第一阀门，用于向所述反应器主体输送培养液，所述第二U型接合器通过第二输液管将流入所述第二U型接合器凹槽内的培养液排至外部，所述第二输液管上设置有第二阀门。

8.根据权利要求7所述的光生物反应器，其特征在于，所述第一U型接合器的凹槽内设置有布液管，所述布液管与所述第一输液管连通，向所述反应器主体的固定化养殖面布液。

9.根据权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于，所述反应器主体还包括设置于所述基板外侧的箱体，所述排气部包括设置于所述基板与所述输液层的接触面上的通孔，非接触面上的所述通孔位于所述箱体内，且通过所述箱体与所述抽气装置连通。

10.根据权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于，所述反应器主体还包括设置于所述基板外侧的箱体，所述排气部包括设置于所述基板与所述输液层的接触面上的至少一条沟槽，以及设置于所述基板与所述输液层的接触面上的通孔，每一条所述沟槽的至少一端与所述抽气装置连通，非接触面上的所述通孔位于所述箱体内，且通过所述箱体与所述抽气装置连通。