CN2265069Y - 多层转动筛板式雾状流植物组织培养反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多层转动筛板式雾状流植物组织培养反应器，其特征在于：它包括顶盖1、罐体2、筛板网3；其中顶盖1、带有转动筛板网3的罐体2、锥形底盘4，通过法兰、垫圈，螺栓连成一体；顶盖1上设有带进气口6的接种口5和气液喷头装置7；气液喷头装置7由气体入口管8、进液管9和喷淋头10三部分组成；罐体3内均匀设置筛板网，罐体底部近气体分布板14处设有放料口15；锥形底盘的底部连接进气管16、上部设有气体分布板14、在锥体侧面距离底端开设出液管17。本实用新型具有实用性强、易于放大工业化等优点。

Description

多层转动筛板式雾状流植物组织培养反应器

本实用新型涉及植物组织，器官、植株的培养，尤其涉及多层转动筛板式雾状流植物组织培养反应器。

在植物组织培养领域，至今沿没有实用性强，易于工业化的反应系统和自动化装置，(本交底书统称为生物反应器)因而影响此领域的开发和应用。

当前普遍采用的培养方式是在培养瓶或浅盘中进行浅层液体浸没或琼脂平板培养，设计高效，合理的生物反应器是这一技术走向工业化、商业化的关键环节。在这方面已进行了大量工作，首先是对现有的传统搅拌罐、气升罐进行改进来进行植物组织培养，由于剪切和长期浸没带来的问题，结果不理想，后来又陆续开发出转鼓式，层向流、雾化等新型反应器，获得了较好结果，说明浅层液体和雾状化营养液进行培养有利于植物组织培养，可大大减少璃璃化程度，但其共同特点是大多采用单层板培养，而且需技术熟练的人员在无菌条件下进行板上均匀接种，而后再放在小型反应器培养，这样劳动强度大，染菌机会大，不易放大，实用化，其研究只限于实验室中进行组织培养生理学的研究，未能推向工业化。

目前技术中存在的问题限制了植物组织培养技术向工业化，规模化的发展，因而大部分仅限于实验室水平。

传统的培养瓶方式，费时费力，占有空间大，琼脂的添加又大大增加了成本，而且植物组织生长在固体平板上与培养基接触面小，不利于上部组织更好吸收，因而生长慢，改用液体深层培养，又带来长期浸泡引起的玻璃化现象；浅层培养只适于某些组织培养，但由于组织与培养液接触不完全，仍然不太理想。

在生物反应器研制方面，许多研究者根据培养对象不同设计的不同型式反应器，一类是通过搅拌和通气的组织浸沉式培养反应器，通过搅拌，通气来进行混合，气、液、固三相流动较差，传递效率低。而且不停通气和搅拌，产生较大剪切力，有损于组织和器官生长，同时长期浸泡带来严重玻璃化现象，第二类是层流式反应器，通过液体在板上浅层流动来供给养分，此类反应器有所改进，减少了玻璃化现象，但对于培养液与植物组织间的传递及接触差，因而适用性小，第三类雾化及雾状流培养为植物组织培养提供了一条新途径，显示了良好的发展前景，但目前仅限于用小型的培养系统进行组织培养生理学研究，在放大的存在许多问题，突出的问题在于：

1、如何充分利用反应器空间进行多层培养，实现反应器中自动化均匀逐板接种、和培养结束后方便取出植物组织。

2、如何更好地促进雾相、气相与固相之间的传递效果，减少不必要的营养液丢失和提高设备的自控程度。

针对上述问题，本实用新型提出了新的，实用性强，易于放大工业化的反应器，其目的是：

1、在反应器中设置多层筛板(网)，提高反应器空间利用率。

2、实现在反应器中各筛板上自动化均匀接种，和培养结束时方便取出培养物、大大降低了操作强度，节省了劳力，使之易于实用化，工业化。

3、解决植物组织长期培养过程带来的玻璃化，消除机械搅拌带来的易染菌和剪切损伤作用。

4、通过固定化培养，维持植物组织生长发育极性。

5、减少培养系统内结构，使之易于放大，增加自控设备，减少劳动力，使之更实用化，自动化。

6、培养液循环流动由雾化头喷入，减少营养液浪费，降低成本，提高培养效果。

本实用新型基本思路和方法是，采用多层转动筛板作为内构件来支撑植物组织进行反应器培养，其优点是：

1、可以实现反应器中植物组织均匀逐板接种，其结构见图1。当材料由接种口加入时，从下到上依次将筛板由垂直方向转至水平，按照计算好的每板接种量接入植物组织，然后通过气液短时间温和搅动，并逐步放液使组织均匀分布每层筛板上。

2、筛板亦可以不锈钢网圈代替，以增加开孔率，减少传递阻力，更有利气体，营养物雾流传递。

3、培养结束时，再将筛板(网)转至垂直，将植物组织放至底部，取出。

采用雾状流方式将营养液喷入反应器进行培养具有以下优点：

1、营养液由气-液喷头以雾状流进入，使其易于在反应器中传播、扩散，容易与组织均匀接触。

2、富含氧的雾状营养液，使反应系统中供气效果好，避免了玻璃化现象产生。

3、雾化时间、雾状流量，雾滴大小可根据需要合适调节，并可实现自动化控制。

4、雾化流反应器中湿度可调，可适于不同组织、器官培养。采用间歇喷入雾状流，并采用时间继电器和电磁阀控制气、液相，保证充分供氧，供气和光照。

本实用新型具体的解决方案为：一种多层转动筛板式雾状流植物组织培养反应器，其特征在于：它包括顶盖1、罐体2、筛板网3、锥形底盘4、接种口5、出气口6、气液喷头装置7、入口管8、液管9、喷淋头10、圆形筛板网11、转动密封装置12、外部旋钮13、气体分布板14、放料口15、进气管16、出液管17。其中，顶盖1、带有转动不锈钢筛板网3的玻璃罐体2、不锈钢锥形底盘4通过法兰、垫圈、螺栓连成一体，顶盖1上设有带出气口6的接种口5和气液喷头装置7；气液喷头装置7由气体入口管8、进液管9和喷淋头10三部分组成；气体入口管8与喷淋头10相连接，进液管9设置在气体入口管8上；罐体3内均匀设置筛板网6、筛板(网)通过转动密封装置12与外部旋钮13连接，罐体底部近气体分布板14处设有放料口15。锥形底盘的底部连接进气管16，上部设有气体分布板14、在锥体侧面距底端开设出液管17。

本实用新型的积极效果：

一系列冷、热模实验表明，该反应器系统有利于植物组织大规模培养，具有很强的实用性。

营养液以雾化流喷入装置可迅速扩散，弥漫整个系统，均匀接触植物组织，另外采用不锈钢网对组织、植株生长也不会影响很大，足以保证气，液、固三相良好接触，减少了玻璃化现象。

采用独特的转动筛板(网)作为支撑介质，解决了反应器自动化，均匀接种问题，而且接种操作方便，可实现多层板逐板接种和培养结束时方便取出培养物提高了反应器空间利用率和系统的放大、实用化。

另外，以雾状培养可大大节省培养液，雾滴附于组织表面，剩余的落入反应器底部可再次返回贮液槽，通过蠕动泵再进入反应器循环使用，而且以较小的营养液就可保证大型反应系统的供养。

图1为本实用新型的结构示意图

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

一种多层转动筛板式雾状流植物组织培养反应器，其特征在于：它包括不锈钢顶盖1、带有转动不锈钢筛板网3的玻璃罐体2、不锈钢锥形底盘4、接种口5、出气口6、气液喷头装置7、入口管8、液管9、喷淋头10、圆形筛板网11、转动密封装置12、外部旋钮13、气体分布板14、放料口15、进气管16、出液管17。其中，顶盖1、带有转动不锈钢筛板网3的玻璃罐体2、不锈钢锥形底盘4通过法兰垫圈、螺栓连成一体；顶盖1上设有带出气口6的接种口5和气液喷头装置7。接种口为圆形，由于植物组织培养的接种材料较大，因而进口内径不易太小，根据罐体积、培养材料确定合适开口尺寸，其位置应偏高中心，接种口上设置密封帽，出气口以一定管径的不锈钢管焊接在密封帽上，在顶盖的中心位置设置气一液喷头装置，由气体入口管8、进液管9和喷淋头10三部分组成，气、液管径和喷淋头设计应根据实际需要设计。

罐体为圆形钢化玻璃管，在玻璃管距顶盖一定距离处设置第一块圆形筛板(网)11然后以间隔玻璃管内半径以上的距离均匀设置其它各层筛板(网)，最后一块筛板(网)距离气体分布器的位置应不小于管的内半径，筛板(网)通过转动密封装置12与外部旋钮13连接，旋钮可使内部筛板(网)由垂直方向转至水平，或由水平方向再转至垂直。筛板(网)的直径与玻璃管内径的间隙最好不大于1mm，板的孔径大小、开孔率和网的目数应根据培养体系来确定。罐体底部近气体分布板14处为放料口15。

锥形底盘的底部连接进气管16，上部焊接气体分布板，气体分布板为不锈钢板，开孔率为18-19％。在锥体侧面距底端开设出液管17。

二、使用说明：

接种时，将接种口打开，将培养材料18投入，从下至上依次将筛板(网)由垂直转至水平将培养物接至各层，各层接种量预先计算获得。接种后，加大气量，通过气、液混合一段时间，放液使各层板上均匀分布试验材料。

关闭接种口，将已连接好的出液管，培养液贮槽，进液口通过时间继电器控制的恒流泵在进气口气体压力作用下将培养液以雾状流方式间歇地喷入反应器进行植物组织培养，反应器中多余的培养液流至底部再次循环利用。

培养结束后，再次转动筛板将培养物放至罐底由放料口取出。

附图说明：

1、筛板(网)是旋钮控制转动，接种时由下至上依次将之由垂直转至水平，放料由水平转至倾斜。

2、底部设有气体分布板，通气主要使接种后材料均匀置于各板。

3、筛孔大小可由培养体系灵活选择，即可由筛板亦可用筛网。

4、层间距离应不小于板(网圈)直径，根据培养体系选择合适的板位置。

5、附图为一简化说明，详细画出反应器，而配套设备略减。

实施例：

例1、唐菖蒲不定芽的快繁，采用此反应器可方便的在每层板上均匀接上适量不定芽，经雾状流营养液培养，芽的生物量，芽增加倍数明显高于固体平板，并与液体浅层培养相当或略高于，但芽的生长较之茁壮，结束培养时，可将入方便取出。

例2：在唐菖蒲愈伤组织和原球茎培养中，实现了自动化接种和取出材料，全部操作在反应器中方便实现，培养的材料愈伤生长旺盛，原球茎发生效率高，明显优于液体浅层，深层和固体平板培养，而且原球茎较大，无玻璃化现象。

例3、在芹菜体胚生根和成苗，长成小植株中应用，除多板自动接种和取材外，芹菜体胚能很快生根，成苗，而且根系发达，苗较壮，优于固体，并且时间也缩短了。

Claims (1)

1、一种多层转动筛板式雾状流植物组织培养反应器，其特征在于：它包括顶盖1、罐体2、筛板网3、锥形底盘4、接种口5、出气口6、气液喷头装置7、入口管8、液管9、喷淋头10、圆形筛板网11、转动密封装置12、外部旋钮13、气体分布板14、放料口15、进气管16、出液管17；其中，顶盖1、带有转动筛板网3的罐体2、不锈钢锥形底盘4通过法兰、垫圈、螺栓连成一体；顶盖1上设有带出气口6的接种口5和气液喷头装置7；气液喷头装置7由气体入口管8、进液管9和喷淋头10三部分组成；气体入口管8与喷淋头10相连接，进液管9设置在气体入口管8上；罐体3内均匀设置筛板网，筛板网通过转动密封装置12与外部旋钮13连接；罐体底部近气体分布板14处设有放料口15；锥形底盘的底部连接进气管16、上部设有气体分布板14在锥体侧面距底端开设出液管17。

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