CN216808827U - 微生物反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的实施例提供了一种微生物反应器，该微生物反应器包括：至少一个微生物培养单元(1)，其内设置有微生物生长的载体(C)；培养液供应单元(2)，设置在微生物培养单元(1)的上方，用于持续给载体(C)内的微生物供应培养液(L)；废液收集单元(3)，设置在微生物培养单元(1)的下方，用于收集经载体(C)排出的废液。
Description
技术领域
本实用新型涉及微生物培养技术领域，尤其涉及一种连续流富集微生物培养装置，具体来说就是一种微生物反应器。
背景技术
在微生物培养技术领域，在一个相对独立密闭的系统中，一次性投入培养基对环境微生物样本进行接种培养的方式一般称为分批富集培养。由于它的培养系统的相对密闭性，故分批富集培养也叫密闭富集培养。分批富集培养一般采用烧瓶作为培养容器。
在实现本实用新型构思的过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：采用分批富集培养方式，由于系统相对密闭性，随着富集培养时间的延长，营养物被生长速率较快的微生物类群优先消耗并产生大量代谢废物，无法及时排出培养系统，造成生长速率较慢的难培养微生物的生长环境的逐步恶化，最后导致生长速率较慢的难培养微生物走向衰亡。分批富集培养技术非常容易导致培养系统中微生物多样性随着富集培养时间的增加而迅速降低。
发明内容
有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种微生物反应器，解决了相关技术中培养系统中微生物多样性随着富集培养时间的增加而迅速降低的问题。
本实用新型实施例的一个方面提供了一种微生物反应器，包括：至少一个微生物培养单元，其内设置有微生物生长的载体；培养液供应单元，设置在微生物培养单元的上方，用于持续给载体内的微生物供应培养液；废液收集单元，设置在微生物培养单元的下方，用于收集经载体排出的废液。
根据本实用新型的实施例，该微生物反应器还包括：供气单元，与废液收集单元通过第一气管连接，用于给载体供应气体介质；废气回收单元，与培养液供应单元通过第二气管连接，用于收集经载体排出的废气。
根据本实用新型的实施例，废液收集单元包括：检测端口，与废液收集单元的下部开口连通，用于供检测探头检测废液的物理化学参数。
根据本实用新型的实施例，废液收集单元还包括：废液排放端口，设置在检测端口附近，用于排出废液收集单元内的废液；和/或，倾斜底板，设置在废液收集单元内部，用于废液排放端口充分排放废液收集单元内的废液，其中，倾斜底板的上倾斜面对着下部开口。
根据本实用新型的实施例，微生物培养单元内放置有至少一个聚氨酯海绵块。
根据本实用新型的实施例，聚氨酯海绵块外包裹有刚性支撑材料。
根据本实用新型的实施例，培养液供应单元和/或每个微生物培养单元的底部设置有固定格栅。
根据本实用新型的实施例，培养液供应单元包括：自旋转分配器，设置在培养液供应单元内，用于均匀喷洒培养液。
根据本实用新型的实施例，微生物培养单元包括：进样端口，设置在微生物培养单元的上部，用于向微生物培养单元内添加载体；取样端口，设置在微生物培养单元的下部，用于从微生物培养单元内取出载体。
根据本实用新型的实施例，微生物培养单元还包括：活动格栅，活动设置在微生物培养单元内部，用于区分不同批次的载体。
根据本实用新型的实施例，采用连续流富集培养，即不断向培养系统补充培养液、解除抑制因子、优化生长代谢环境，可以至少部分地解决相关技术中培养系统中微生物多样性随着富集培养时间的增加而迅速降低的问题，并因此可以实现提高目标种群的定向富集的人为可控性及效率的技术效果。
附图说明
通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示意性示出了根据本实用新型实施例的微生物反应器的结构示意图；
图2示意性示出了根据本实用新型另一实施例的微生物反应器的结构示意图；
图3示意性示出了根据本实用新型又一实施例的微生物反应器的结构示意图；
图4示意性示出了根据本实用新型再一实施例的微生物反应器的结构示意图。
符号说明：
1微生物培养单元 2培养液供应单元
3废液收集单元 4供气单元
5废气回收单元 11进样端口
12取样端口 13活动格栅
21自旋转分配器 31检测端口
32废液排放端口 33倾斜底板
C载体 L培养液
P1第一气管 P2第二气管
D下部开口 S聚氨酯海绵块
M刚性支撑材料 G固定格栅
I指示器 N1针形进气口
M1进泵料 M2气泵
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本实用新型的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本实用新型实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本实用新型。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的部件”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的部件等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的部件”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的部件等)。本领域技术人员还应理解，实质上任意表示两个或更多可选项目的转折连词和/或短语，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，都应被理解为给出了包括这些项目之一、这些项目任一方、或两个项目的可能性。例如，短语“A或B”应当被理解为包括“A”或“B”、或“A和B”的可能性。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。
本实用新型的实施例提供了的微生物反应器是一种连续流富集微生物培养装置，发明人在深入研究分批富集培养中生长速率差异巨大的不同微生物种群的生长曲线形成的内在机制的基础上，开放培养系统，不断补充培养液、解除抑制因子、优化微生物生长代谢环境。由于微生物培养系统的相对开放性，因此，连续流培养也称为开放培养。本实用新型实施例提供的微生物反应器的显著特点与优势是，它可以根据研究者的目的，在一定程度上模拟自然界营养物质的供给模式，人为控制不同生长速率的微生物种群比例，增加或降低种群丰度，从而大大提高目标种群的定向富集的人为可控性和效率。
图1示意性示出了根据本实用新型实施例的微生物反应器的结构示意图。
如图1所示，微生物反应器可以包括至少一个微生物培养单元1、培养液供应单元2和废液收集单元3。
具体地，微生物培养单元1内设置有微生物生长的载体C。
在本实用新型实施例中，载体C为微生物的贴附提供扩大的表面积，增加微生物的停留时间。载体C可以包括聚氨酯海绵等。微生物可以包括甲烷菌、甲基营养菌等。
具体地，培养液供应单元2设置在微生物培养单元1的上方，培养液供应单元2用于持续给载体C内的微生物供应培养液L。
在本实用新型实施例中，培养液供应单元2可以包括培养液储罐和培养液喷洒罐。培养液喷洒罐设置在微生物培养单元1的上面，培养液喷洒罐将培养液储罐内的培养液L持续喷洒到载体C上，例如，将培养液L连续喷洒到载体C上，或者将培养液L周期性喷洒到载体C上，等。培养液储罐和培养液喷洒罐之间可以通过送料管连接，送料管的材质包括硅胶管。送料管可以通过滴管形进料口将培养液L输送至培养液喷洒罐。
在本实用新型的可选实施例中，可以利用进泵料(如图4中的M1)将培养液储罐中的培养液L抽取到培养液喷洒罐中进行喷洒。另外，进泵料可以采用蠕动泵，从而精准控制培养液L的输送量。
在本实用新型的可选实施例中，可以通过稳压管连接培养液储罐与惰性气体瓶(例如，氮气瓶)连接，稳压管的一端连接惰性气体瓶，另一端通入培养液储罐的底部。当惰性气体瓶向培养液储罐稳定充入惰性气体时，培养液L在压力的作用下，开始稳定将培养液L输送至培养液喷洒罐中，进一步提高目标种群的定向富集的人为可控性和效率。另外，可以在稳压管上设置气体过滤器，过滤掉惰性气体中的杂质。
在本实用新型的可选实施例中，在将培养液储罐中的培养液L抽取到培养液喷洒罐中之前，可以利用惰性气体(例如，氮气、二氧化碳等)冲洗培养液L，将培养液L中的残留的氧气排除，进一步提高目标种群的定向富集微生物的量。
在本实用新型的可选实施例中，培养液储罐和培养液喷洒罐可以一体化设置，即培养液储罐设置在培养液喷洒罐的上面，在重力的作用下，培养液储罐内的培养液L流进培养液喷洒罐内，由培养液喷洒罐将培养液L喷洒在载体C上。
具体地，废液收集单元3设置在微生物培养单元1的下方，废液收集单元3用于收集经载体C排出的废液。
在本实用新型实施例中，培养液L喷洒在载体C，在载体C的表面及内部进行扩展，培养液L经载体C上的微生物消耗后，未消耗部分的培养液L连同微生物排出的代谢废物(如硫化氢等)一起形成废液，废液从载体C中沥出，废液收集单元3收集经载体C沥出的废液。
在本实用新型实施例中，培养液供应单元2与微生物培养单元1之间，微生物培养单元1与废液收集单元3之间，多个微生物培养单元1之间，可以模块化串联，直接对接。对接培养液供应单元2与微生物培养单元1，或/和对接微生物培养单元1与废液收集单元3，或/和对接多个微生物培养单元1时，可以垫硅胶密封圈，防止培养液L遗漏，也可以利用螺栓将对接后的各个单元紧固在一起，增加微生物反应器的安全性和可靠性。
在本实用新型实施例中，微生物培养单元1、培养液供应单元2和/或废液收集单元3的材质可以为PVC塑料。
在本实用新型实施例中，载体C未浸没在培养液L中，而是暴露在气体中，当培养液L流经载体C时，培养液L在载体C的表面及内部进行扩展，在重力的作用下，未消耗部分的培养液L带着载体C内微生物排出的代谢废物(如硫化氢等)一起排出，避免代谢废物累积抑制微生物的生长。此外，培养液L对载体C不断清洗，也可以不断清除快速生长的菌体，维持富集菌群中难培养菌种群的多样性。本实用新型提供的微生物反应器使得通过常规分批富集培养技术难以培养的生长速率缓慢的微生物能够有效富集，并产生比使用其他连续流生物反应器进行富集时更大的微生物量。
通过本实用新型实施例，在一定程度上本实用新型提供的微生物反应器可以模拟自然界营养物质的供给模式，人为控制不同生长速率的微生物种群比例，增加或降低种群丰度，从而提高目标种群的定向富集的人为可控性和效率，满足用户的特定需求。
下面参考图2～图4，结合具体实施例对图1所示的微生物反应器做进一步说明。
图2示意性示出了根据本实用新型另一实施例的微生物反应器的结构示意图。
本实用新型的可选实施例中，如图2所示，微生物反应器还可以包括供气单元4和废气回收单元5。
具体地，供气单元4与废液收集单元3通过第一气管P1连接，供气单元4用于给载体C供应气体介质。
在本实用新型实施例中，供气单元4可以包括供气袋等。气体介质可以包括甲烷、二氧化碳等，也可以包括甲烷、二氧化碳等气体形成的混合气体。
在本实用新型实施例中，第一气管P1上可以设置气泵(如图4中的M2)，气泵可以将气体介质泵入废液收集单元3内。第一气管P1可以通过针形进气口将气体介质输送至废液收集单元3内。气泵可以采用蠕动泵，蠕动泵可以精准控制给载体C供应气体介质的气体量。
在本实用新型实施例中，供气单元4与废液收集单元3之间可以设置气体过滤器。气体过滤器可以过滤掉气体介质中的杂质。
具体地，废气回收单元5与培养液供应单元2通过第二气管P2连接，废气回收单元5用于收集经载体C排出的废气。
在本实用新型实施例中，气体介质进入废液收集单元3后，气体介质向上扩散，进入微生物培养单元1，气体介质在载体C表面和内部扩散，避免微生物排出的硫化氢等气体在载体C内累积，抑制微生物的生长，进一步改善微生物的生长环境。
本实用新型提供的微生物反应器使得通过常规分批富集培养技术难以培养的生长速率缓慢的微生物能够有效富集，并产生比使用其他连续流生物反应器进行富集时更大的微生物量。
图3示意性示出了根据本实用新型又一实施例的微生物反应器的结构示意图。
如图3所示，废液收集单元3可以包括检测端口31和废液排放端口32。或者，废液收集单元3可以包括检测端口31、废液排放端口32和倾斜底板33。
具体地，检测端口31与废液收集单元3的下部开口D连通，检测端口31用于供检测探头检测废液的物理化学参数。
在本实用新型实施例中，检测探头可以包括PH探头、氧化还原电势探头等。
具体地，废液排放端口32设置在检测端口31附近，废液排放端口32用于排出废液收集单元3内的废液。
在本实用新型实施例中，废液排放端口32可以与废液收集单元3的下部开口D连通，也可以与检测端口31连通。通常情况下，废液排放端口32位于检测端口31下面，废液排放端口32关闭时，废液可能通过检测端口31排出。
具体地，倾斜底板33设置在废液收集单元3内部，倾斜底板33用于废液排放端口32充分排放废液收集单元3内的废液，其中，倾斜底板33的上倾斜面对着下部开口D。
在本实用新型实施例中，倾斜底板33的设置使得容纳废液的空间呈现出下部空间小，上部空间大的形状，可以充分排放废液收集单元3内的废液。
通过本实用新型的实施例，利用检测探头检测废液的物理化学参数，可以检测微生物富集生长情况，为人为控制不同生长速率的微生物种群比例提供了科学依据，从而提高目标种群的定向富集的人为可控性和效率。
图4示意性示出了根据本实用新型再一实施例的微生物反应器的结构示意图。
如图4所示，微生物培养单元1内可以放置一个、两个或多个聚氨酯海绵块S。聚氨酯海绵块S可以为微生物的贴附提供扩大的表面积，并能够增加细胞停留时间，使得难以培养的生长速率缓慢的微生物能够有效富集。
请再次参考图4，聚氨酯海绵块S外可以包裹刚性支撑材料M。刚性支撑材料M可以包括塑料网等。
在本实用新型实施例中，刚性支撑材料M可以防止聚氨酯海绵块S被压碎，提高微生物反应器的耐用性和稳定性。
在本实用新型实施例中，如图4所示，培养液供应单元2和每个微生物培养单元1的底部可以设置固定格栅G。培养液供应单元2或每个微生物培养单元1的底部可以设置固定格栅G。
在本实用新型实施例中，固定格栅G可以让气体介质和培养液L自由、均匀通过，使得微生物培养单元1内的载体C均匀接收气体介质和培养液L，提高目标种群的定向富集的人为可控性和效率，使得难以培养的生长速率缓慢的微生物能够有效富集，增加难以培养的生长速率缓慢的微生物的富集量。
在本实用新型实施例中，如图4所示，培养液供应单元2可以包括自旋转分配器21。
具体地，自旋转分配器21设置在培养液供应单元2内，自旋转分配器21用于均匀喷洒培养液。
在本实用新型实施例中，自旋转分配器21可以将培养液L均匀地喷洒在载体C上，提高目标种群定向富集的人为可控性和效率，使得难以培养的生长速率缓慢的微生物能够有效富集，增加难以培养的生长速率缓慢的微生物的富集量。
再次参见图4，微生物培养单元1可以包括进样端口11和取样端口12。
具体地，进样端口11设置在微生物培养单元1的上部，进样端口11用于向微生物培养单元1内添加载体C。取样端口12设置在微生物培养单元1的下部，取样端口12用于从微生物培养单元1内取出载体C。
在本实用新型实施例中，可以通过进样端口11向微生物培养单元1内添加载体C，也可以通过取样端口12从微生物培养单元1内取出载体C，不用拆卸微生物反应器就可以对微生物培养单元1内的载体C进行操作，从而提高目标种群的定向富集的人为可控性。
在本实用新型实施例中，微生物培养单元1还可以包括活动格栅13。
具体地，活动格栅13活动设置在微生物培养单元1内部，活动格栅13用于区分不同批次的载体C。活动格栅13允许气体介质和培养液L自由、均匀通过，既可以让微生物培养单元1内的载体C均匀接收气体介质和培养液L，又可以区分不同批次的载体C。提高目标种群的定向富集的人为可控性和效率，使得难以培养的生长速率缓慢的微生物能够有效富集，增加难以培养的生长速率缓慢的微生物的富集量。
本领域技术人员可以理解，本实用新型的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本实用新型中。特别地，在不脱离本实用新型精神和教导的情况下，本实用新型的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本实用新型的范围。
以上对本实用新型的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本实用新型的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本实用新型的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本实用新型的范围之内。
Claims (10)
1.一种微生物反应器，其特征在于，该微生物反应器包括：
至少一个微生物培养单元(1)，其内设置有微生物生长的载体(C)；
培养液供应单元(2)，设置在所述微生物培养单元(1)的上方，用于持续给所述载体(C)内的微生物供应培养液(L)；以及
废液收集单元(3)，设置在所述微生物培养单元(1)的下方，用于收集经所述载体(C)排出的废液。
2.根据权利要求1所述的微生物反应器，其特征在于，该微生物反应器还包括：
供气单元(4)，与所述废液收集单元(3)通过第一气管(P1)连接，用于给所述载体(C)供应气体介质；以及
废气回收单元(5)，与所述培养液供应单元(2)通过第二气管(P2)连接，用于收集经所述载体(C)排出的废气。
3.根据权利要求1所述的微生物反应器，其特征在于，所述废液收集单元(3)包括：
检测端口(31)，与所述废液收集单元(3)的下部开口(D)连通，用于供检测探头检测废液的物理化学参数。
4.根据权利要求3所述的微生物反应器，其特征在于，所述废液收集单元(3)还包括：
废液排放端口(32)，设置在所述检测端口(31)附近，用于排出所述废液收集单元(3)内的废液；和/或
倾斜底板(33)，设置在所述废液收集单元(3)内部，用于所述废液排放端口(32)充分排放所述废液收集单元(3)内的废液，其中，所述倾斜底板(33)的上倾斜面对着所述下部开口(D)。
5.根据权利要求1所述的微生物反应器，其特征在于，所述微生物培养单元(1)内放置有至少一个聚氨酯海绵块(S)。
6.根据权利要求5所述的微生物反应器，其特征在于，所述聚氨酯海绵块(S)外包裹有刚性支撑材料(M)。
7.根据权利要求1所述的微生物反应器，其特征在于，所述培养液供应单元(2)和/或每个所述微生物培养单元(1)的底部设置有固定格栅(G)。
8.根据权利要求1所述的微生物反应器，其特征在于，所述培养液供应单元(2)包括：
自旋转分配器(21)，设置在所述培养液供应单元(2)内，用于均匀喷洒培养液。
9.根据权利要求1所述的微生物反应器，其特征在于，所述微生物培养单元(1)包括：
进样端口(11)，设置在所述微生物培养单元(1)的上部，用于向所述微生物培养单元(1)内添加所述载体(C)；以及
取样端口(12)，设置在所述微生物培养单元(1)的下部，用于从所述微生物培养单元(1)内取出所述载体(C)。
10.根据权利要求1所述的微生物反应器，其特征在于，所述微生物培养单元(1)还包括：
活动格栅(13)，活动设置在所述微生物培养单元(1)内部，用于区分不同批次的所述载体(C)。
Priority Applications (1)
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| CN202220006953.9U CN216808827U (zh) | 2022-01-04 | 2022-01-04 | 微生物反应器 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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