專利名稱：產(chǎn)毒藻光生物反應裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種產(chǎn)毒藻光生物反應裝置，特別是一種采用節(jié)能光源的 全天候封閉式產(chǎn)毒藻光生物反應裝置，也適合其它光合生物細胞懸浮培養(yǎng)的低 剪切力光生物反應裝置。
背景技術：
麻痹性貝毒素(ParalytieshellnshPoisons，簡稱PSP)是一類具有四氫膘吟 結構衍生物的總稱，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的品種有20余種。麻痹性貝毒素用作鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜 藥物應用，使用劑量低微、無成癮性、鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜時效長、無毒副作用，已引 起各國海洋藥物開發(fā)領域學者日益濃厚的興趣。麻痹性貝毒素產(chǎn)生于海洋微藻， 用于提取麻痹性貝毒素的原料很難從自然界中批量直接獲得。嚴重制約了該領 域的研究進展。解決提取原料匱乏問題，推動麻痹性貝毒素藥源的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)， 首先需要突破麻痹性貝毒素產(chǎn)毒藻全封閉工程化培育中的關鍵技術難點，包括 低功耗冷光源和光強度對培養(yǎng)液的高穿透性能技術、大容量培養(yǎng)液的循環(huán)攪拌 技術、培養(yǎng)液中氧的脫除技術，氣液高交換傳質效率技術、系統(tǒng)在線控制技術， 收液取樣防泄漏技術，從而實現(xiàn)產(chǎn)毒藻全封閉、安全、清潔、高效的批量工程 化培育。
目前用于微生物、微藻培育的封閉式光生物反應器已經(jīng)開發(fā)出各式各樣的 外觀類型，由于產(chǎn)麻痹性貝毒的微藻具有獨特的生理特性，無法使用通用型的 光生物反應器迸行規(guī)?；嘤？偨Y已發(fā)明的光生物反應器類型特征，有以下 三點缺陷不適用于帶有鞭毛的產(chǎn)毒藻的培育。1、攪拌方式采用氣升式攪拌，這 種攪拌方式僅適用于實驗室小體積培育，若放大至工程化大體積的規(guī)模培育，
4氣升式攪拌通氣量大，氣壓高，氣泡浮出水面破泡發(fā)生的爆破震動將使產(chǎn)毒藻 的鞭毛斷裂受傷，影響生長甚至死亡。而且氣升式攪拌方式耗能高，不利于節(jié)
能減排。2、釆用普通冷光源作為光源。普通冷光源的光強度和光頻率不可調節(jié)。 因此，光的穿透能力不強，大體積培養(yǎng)則光強度不夠，達不到有效的光照能力。 普通冷光源依舊有熱量產(chǎn)生，對體系溫度的控制非常不利。3、無有效的脫氧裝 置，培養(yǎng)液中過量的氧將抑制藻的生長。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型發(fā)明的目的主要是解決麻痹性貝毒素產(chǎn)毒藻全封閉工程化培育 的關鍵技術難題，針對現(xiàn)有公幵的一些光生物反應器結構、光源、攪拌形式、 在線控制等設計上存在的技術缺陷進行重大改進，提供一種可工程化放大的毒 藻培育光生物反應器，解決放大過程光生物反應器攪拌強度控制、光源強度產(chǎn) 熱對系統(tǒng)溫度的影響、氣液交換和平衡控制問題。
本實用新型所述的產(chǎn)毒藻光生物反應裝置，它包括罐體、罐蓋、底座，其 特征是在罐蓋(20)設有一端插入罐體的PH探頭(2)、溶氧探頭(3)、溫度 傳感器(22)、接種口 (7)、營養(yǎng)鹽及酸堿進料口 (8)、氣體擴散管(9)、取樣放 料管(10)、水氣釋放冷凝管(5);水氣釋放冷凝管(5)的上端與過濾器(4) 相連接；電機(1)設于罐蓋(20)的中央，電機(1)與罐體內(nèi)的內(nèi)循環(huán)流提 升離心輪(12)相連接，內(nèi)循環(huán)流提升離心輪(12)的下方設有螺旋式氣液混 合葉片(13 ),有一底部開口的內(nèi)循環(huán)流提升管(14)將螺旋式氣液混合葉片(13 ) 罩住，氣體擴散管(9)在罐體內(nèi)的一端設于內(nèi)循環(huán)流提升管(14)的開口處， 螺旋式氣液混合葉片(13)的中央設有柱形LED燈(23);在玻璃罐體(21) 的底部設有罐體冷卻底座(19)，有一冷熱交換管(15)從罐體冷卻底座(19)的側面進入，經(jīng)過玻璃罐體(21)再與底座(19)相連接，罐體冷卻底座(19) 設有冷卻水進口 (16)、冷卻水出口 (17);玻璃罐體(21)外側設有LED燈(18)。
本實用新型所述LED燈光的特性和強度調控采用占空比可調的直流脈沖電 源；玻璃罐體外側的LED燈(18)的形狀為兩片包裹整個玻璃罐體(21)側面 的弧形。
本實用新型所述水氣釋放冷凝管(5)內(nèi)帶有蛇形冷卻回流管，其入口端 (6)帶有金屬絲網(wǎng)。
本實用新型所述過濾器(4)為氣液釋放過濾器。
本實用新型所述內(nèi)循環(huán)流提升離心輪(12)為程序可調速形式，轉速 5-350r/min。
本實用新型所述取樣放料管(10)露在罐蓋頂面的部份為三通，垂直方向 與大氣相通，水平方向為取樣放料口 (11);其另一端為鉤狀，并經(jīng)罐體冷卻底 座(19)與罐體底部相連接。
本實用新型所述氣體擴散管(9)經(jīng)過罐體(21)、罐體冷卻底座(19)、末 端設于內(nèi)循環(huán)流提升管(14)的開口處。
本實用新型的有益效果是1、采用離心式攪拌方式，大開度、小角度葉片
輪設計攪拌流量大、流速低、剪切力小。2、采用LED冷光源作為光源，具有熱 功耗低、光強和光頻率可調，特別是使用脈沖電源可有效提高光的穿透能力。3、 氧解析技術采用亨利定律，可使培養(yǎng)液中的氧不斷有效脫除，保持低含氧量， 利于藻體生長。本實用新型所構建的以在線監(jiān)測、自動控制、低剪力循環(huán)流、 低溫光源強度為特征的無泄漏全封閉工程化微藻培育的光生物反應器，可有效 解決麻痹性貝毒素產(chǎn)毒藻規(guī)模培育的瓶頸問題。從而解決麻痹性貝毒素規(guī)模提 取的原料來源問題。

圖l為本實用新型剖示圖。
圖中l(wèi).電機，2.PH探頭，3.溶氧探頭，4.過濾器，5.水氣釋放冷凝 器管，6.入口端，7.接種口， 8.營養(yǎng)鹽及酸堿進料口， 9.氣體擴散管，10. 取樣放料管，11.取樣放料口， 12.內(nèi)循環(huán)流提升離心輪，13.螺旋式氣液混合 葉片，14.內(nèi)循環(huán)流提升管，15.冷熱交換管，16.冷卻水進口， 17.冷卻 水出口， 18. LED燈，19.罐體冷卻底座，20.罐蓋，21.玻璃罐體，22.溫 度傳感器，23.柱形LED燈，冷熱交換管的入口24。
具體實施方式
本實用新型所述的產(chǎn)毒藻光生物反應裝置，如圖1所示，它包括罐體、罐 蓋、底座，在罐蓋20設有一端插入罐體的PH探頭2、溶氧探頭3、溫度傳感器 22、接種口7、營養(yǎng)鹽及酸堿進料口8、氣體擴散管9、取樣放料管IO、水氣釋 放冷凝管5，水氣釋放冷凝器管5內(nèi)帶有蛇形冷卻回流管，其入口端6帶有金屬 絲網(wǎng)，水汽冷凝效果好，可有效防止罐體反應過程水汽排放夾帶藻液的泄漏； 水氣釋放冷凝管5的上端與氣液釋放過濾器4相連接，過濾器4釆用的是0. 2 y微濾膜材料，安裝在冷凝管5上方，廢氣通過膜逸出，0.2ii微濾膜過濾器可 有效將微藻截留于罐體中。電機1設于罐蓋20的中央，電機l與罐體內(nèi)的內(nèi)循 環(huán)流提升離心輪12相連接，內(nèi)循環(huán)流提升離心輪12的下方設有螺旋式氣液混 合葉片13，有一底部開口的內(nèi)循環(huán)流提升管14將螺旋式氣液混合葉片13罩住， 氣體擴散管9在罐體內(nèi)的一端設于內(nèi)循環(huán)流提升管14的開口處，螺旋式氣液混 合葉片13的中央設有柱形LED燈23;在玻璃罐體21的底部設有罐體冷卻底座 19,有一冷熱交換管15從罐體冷卻底座19的側面進入，經(jīng)過玻璃罐體21再與 底座19相連接，冷熱交換管15的入口 24。罐體冷卻底座19設有冷卻水進口 16、冷卻水出口 17;玻璃罐體21外側設有LED燈18。本實用新型所述LED燈光的特性和強度調控采用占空比可調的直流脈沖電源；玻璃罐體外側的LED燈 18的形狀為兩片包裹整個玻璃罐體21側面的弧形。本實用新型所述內(nèi)循環(huán)流提 升離心輪12為程序可調速形式，轉速5-350r/min。所述內(nèi)循環(huán)流提升離心輪12、 螺旋式氣液混合葉片13為動態(tài)密封連接轉動。本實用新型所述取樣放料管10 露在罐蓋頂面的部份為三通，垂直方向與大氣相通，水平方向為取樣放料口 11 其另一端為鉤狀，并經(jīng)罐體冷卻底座19與罐體底部相連接，為氣壓提升式防泄 漏、防污染取樣設計。本實用新型所述氣體擴散管9經(jīng)過罐體21、罐體冷卻底 座19，末端設于內(nèi)循環(huán)流提升管14的開口處。氣體擴散管9的供氣裝置設計特 征由系統(tǒng)控制電磁閥比例切換輸入無氧空氣解析藻液中的氧。解析除氧原理是 基于亨利定律，方法是用膜將脫氧后的空氣與含有溶解氧的藻液混合，由于不 含氧的氣體中氧的分壓為零，反應罐內(nèi)藻液中的的氧就會大量析出，使反應罐 內(nèi)藻液中的含氧量滿足要求，吸收氧后的氣體排出罐體，解決反應罐氧含量的 聚集抑制有毒藻體的正常生長問題。
本實用新型所述的內(nèi)循環(huán)流提升離心輪12為高寬度、小角度葉片設計，轉 速可程序控制，具有特征是大流量、低流速、低剪切力的水力循環(huán)性能，該結 構易于工程化放大，并克服氣升式反應器放大后大氣量提升過程氣泡爆破對毒 藻體的損傷影響。
本實用新型所述的氣液混合葉片13采用螺旋形設計，氣體擴散管9安裝在內(nèi) 循環(huán)流管14的入口，該設計具有氣液傳輸性好、交換效率高、氣液平衡控制性 好、克服氣提式導流易產(chǎn)生顫流影響流速穩(wěn)定弊端等特性。
本實用新型所述的LED光源應用于光生物反應器，該光源與其它光源相比具 有體積小、功耗低、光譜選擇性好、發(fā)光強度大、可靠性高、機械性能好、壽 命長、易集成和工程化放大等特性。為充分利用LED的特性并拓寬其在生物工程 領域的應用范圍，本研究采用占空比可調的直流脈沖電源作為LED光源集成光電 板為光生物反應器的光源，光源特性發(fā)光強度大，光對藻液穿透性強。根據(jù)不 同藻類可以任意更換LED光源的顏色，以適應光照吸收特性。所述的LED光源安
8裝，外光源以二片半圓形罩體上安裝LED燈18，如工程化放大，光源架安裝輪子， 便于移動觀察檢修。內(nèi)光源柱式LED燈23安裝在螺旋式氣液混合葉片13當中，提 高光的利用率。
脫氧后的空氣經(jīng)氣體擴散管9在內(nèi)循環(huán)流提升管14的開口處與含有溶解氧 的藻液混合，經(jīng)螺旋式氣液混合葉片13混合后，從內(nèi)循環(huán)流提升離心輪12處溢 出，再進入內(nèi)循環(huán)流提升管14，不斷往復進出，形成循環(huán)。由于有了螺旋式氣 液混合葉片13,增加了氣液混合強度，延長氣液接觸時伺，增大交換面積，使 玻璃罐體21內(nèi)培養(yǎng)液中的氧不斷被有效脫除，保持低含氧量，利于藻體生長。
權利要求1、產(chǎn)毒藻光生物反應裝置，它包括罐體、罐蓋、底座，其特征是在罐蓋(20)設有一端插入罐體的PH探頭(2)、溶氧探頭(3)、溫度傳感器(22)、接種口(7)、營養(yǎng)鹽及酸堿進料口(8)、氣體擴散管(9)、取樣放料管(10)、水氣釋放冷凝管(5)；水氣釋放冷凝管(5)的上端與過濾器(4)相連接；電機(1)設于罐蓋(20)的中央，電機(1)與罐體內(nèi)的內(nèi)循環(huán)流提升離心輪(12)相連接，內(nèi)循環(huán)流提升離心輪(12)的下方設有螺旋式氣液混合葉片(13)，有一底部開口的內(nèi)循環(huán)流提升管(14)將螺旋式氣液混合葉片(13)罩住，氣體擴散管(9)在罐體內(nèi)的一端設于內(nèi)循環(huán)流提升管(14)的開口處，螺旋式氣液混合葉片(13)的中央設有柱形LED燈(23)；在玻璃罐體(21)的底部設有罐體冷卻底座(19)，有一冷熱交換管(15)從罐體冷卻底座(19)的側面進入，經(jīng)過玻璃罐體(21)再與底座(19)相連接，罐體冷卻底座(19)設有冷卻水進口(16)、冷卻水出口(17)；玻璃罐體(21)外側設有LED燈(18)。
2、 根據(jù)權利要求1所述的產(chǎn)毒藻光生物反應裝置，其特征是所述LED燈光 的特性和強度調控采用占空比可調的直流脈沖電源；玻璃罐體外側的LED燈(18)的形狀為兩片包裹整個玻璃罐體(21)側面的弧形。
3、 根據(jù)權利要求1所述的產(chǎn)毒藻光生物反應裝置，其特征是所述水氣釋放冷 凝管(5)內(nèi)帶有蛇形冷卻回流管，其入口端(6)帶有金屬絲網(wǎng)。
4、 根據(jù)權利要求1所述的產(chǎn)毒藻光生物反應裝置，其特征是所述過濾器(4) 為氣液釋放過濾器。
5、 根據(jù)權利要求1所述的產(chǎn)毒藻光生物反應裝置，其特征是所述內(nèi)循環(huán)流提 升離心輪(12)為程序可調速形式，轉速5-350r/min。
6、 根據(jù)權利要求1所述的產(chǎn)毒藻光生物反應裝置，其特征是所述取樣放料管(10)露在罐蓋頂面的部份為三通，垂直方向與大氣相通，水平方向為取樣放料口 (11);其另一端為鉤狀，并經(jīng)罐體冷卻底座(19)與罐體底部相連接。
7、根據(jù)權利要求1所述的產(chǎn)毒藻光生物反應裝置，其特征是所述氣體擴散管(9)經(jīng)過罐體(21)、罐體冷卻底座(19)、末端設于內(nèi)循環(huán)流提升管(14)的 開口處。
專利摘要本實用新型所述的產(chǎn)毒藻光生物反應裝置，它包括罐體、罐蓋、底座，其特征是在罐蓋設有一端插入罐體的pH探頭、溶氧探頭、溫度傳感器、接種口、營養(yǎng)鹽及酸堿進料口、氣體擴散管、取樣放料管、水氣釋放冷凝管；水氣釋放冷凝管的上端與過濾器相連接；電機設于罐蓋的中央，電機與罐體內(nèi)的內(nèi)循環(huán)流提升離心輪相連接，內(nèi)循環(huán)流提升離心輪的下方設有螺旋式氣液混合葉片，有一底部開口的內(nèi)循環(huán)流提升管將螺旋式氣液混合葉片罩住，氣體擴散管在罐體內(nèi)的一端設于內(nèi)循環(huán)流提升管的開口處，螺旋式氣液混合葉片的中央設有柱形LED燈，玻璃罐體外側設有LED燈。本實用新型解決了麻痹性貝毒素規(guī)模提取的原料來源問題。
文檔編號C12M1/38GK201241156SQ200820026948

公開日2009年5月20日 申請日期2008年8月15日 優(yōu)先權日2008年8月15日
發(fā)明者晨 許, 許建中 申請人:國家海洋局第三海洋研究所