[实用新型]一种光合反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及微生物培养技术，更具体的说，涉及一种采用气压驱动 的光合反应器。

背景技术

在地球上所有能够进行光合作用的绿色生物中，光合微生物尤其是藻类 和光合细菌等具有超强的光能转化效率(15-18％)。而且能够利用简单的无机 盐类，在适宜的温度、水气环境条件下，短期内生产出大量的生物质。其生 物产量约占到全部生物总量的三分之二。象作为人们主食的小麦、水稻、马 玲薯等碳3作物光能转化率只有1％，具有较高效率的碳四作物如甘蔗、玉米 也不过3-5％。因此这些光合微生物成为人们利用太阳能来制造食品、饲料、 能源、水产饵料、药品和含有各种生物活性物质健康产品的巨大潜力所在。

为了能够进行高光效、高密度、高产量、高质量的生物产品工业化生产， 从20世纪九十年代以来，国内外都把研发封闭式生物反应器作为藻类和光合 细菌等实现产业化的主要装备，封闭型系统具有培养参数可控、受外界因素 干扰小、环境适应性强等优点，受到更加广泛的关注。开放式设备容易浸染 杂藻、杂菌、昆虫，严重限制了开放型培养系统的使用，封闭式生物反应器 可以较好的解决。

当前封闭式生物反应器有管道式、平板式、柱状气升式、搅拌罐发酵式、 薄膜袋平放、斜放、吊立式等类型，并申请获得了大量有关专利。从实际应 用来看，以管道式光生物反应器发展最快，因其可靠性、延续伸展性、容易 规模化生产和成本较低最有发展前景。然而，制约管道式发展的瓶颈技术如： 活性氧的排除问题、动力系统对细胞易于造成损伤的剪切力问题、管道较难 清洗和不能完全封闭式运转等难题一直没有得到根本上的解决。

在光合作用的过程当中、细胞依靠体内的核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加 氧酶(简称Rubisco)和NADPH合成有机物(Calvin循环)产生大量活性氧分子、 若不及时清除这些氧分子将会对细胞的光合器官造成伤害。而且Rubisco的催 化作用也受到严重影响，因为其易于和氧结合导致固碳效果降低，最终导致 光合效率大大下降。因此，现有的光合反应器中需要设置专门的排气或者排 氧装置，例如，中国CN102365356A号专利公开了一种适用于特别是藻类的 光合微生物培养的光合反应器，包括至少一个光合反应管、至少一个返回管、 至少一个用于循环液体培养介质的装置、至少一个气体注射装置以及定位在 反应器的顶部内的至少一个排气装置其中气体注射装置的放置和/或反应管或 返回管的构造被设计成使得经由注射装置注射的气体通过在反应管内沿着低 到高的流动方向循环而再次升高到排气装置，使得注射气体和液体培养介质 在反应通道的大致水平的反应区段内形成气体/液体两相流动。中国CN 2744690A号专利公开了一种植物性藻类及微生物光合反应器，包括：一光合 反应管路，其为一透光管路；一加压输液部件，其入口端连通于该透光管路 的出口端；以及一排氧及调节部件，其包括一中空的喷射排氧装置和一中空 的液面调节装置，该喷射排氧装置包括相组接的一排氧筒和一集液筒，该排 氧筒设有一进液口、一上排气口和一中空管壁，该进液口连通于该加压输液 部件的出口端，该上排气口位于该排氧筒的顶端，该中空管壁自该上排气口 向下延伸且相对地位于该进液口的内侧，该液面调节装置包括一调节筒，该 调节筒连通于该集液筒，该透光管路的入口端连通于该调节筒。

专门的排氧排气设备不仅大大增加了光合反应器的复杂程度，维护和清 洗变得更为难度，而且使用的动力系统，如离心泵、隔膜泵、蠕动泵、风囊 泵等，仍然存在对细胞不同程度的损伤。例如，CN1511941A公开了一种封 闭管道式光合反应器，包括受光反应管道，藻液储液瓶和反应器动力系统， 其动力系统采用风囊泵，按藻液储液瓶、受光反应管道的吸入管、风囊泵、 受光反应管道的回流管，再到藻液储液瓶的顺序连接，其吸入管的输入端与 藻液储液瓶连接，形成藻液循环回路，在吸入管上连接有通气侧管。虽然该 专利使用剪切力较小的风囊泵作为动力，但是对于耐受力较差的微生物仍然 存在较大影响。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种光合反应器，包括用于 容纳光合微生物培养液的光合反应管，所述光合反应管的一端通过第一贮液 管与空气源连接，所述光合反应管的另一端通过第二贮液管和真空泵连接， 所述空气源与所述第一贮液管密封连接，所述真空泵与所述第二贮液管密封 连接。