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光 生物反应器

阅读：2发布：2021-02-14

专利汇可以提供光生物反应器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种光生物反应器，包括至少两片柔性薄膜，所述至少两片柔性薄膜相互间隔地层叠并且从上至下往复折弯多次，从而使得任意两片相邻的柔性薄膜之间限定一个独立的从上至下往复折弯的连通腔室，并在至少一个腔室中盛放光生物培养液；和支撑件，所述支撑件支撑所述至少两片柔性薄膜。因此，与现有技术中的袋式容器相比，本发明的结构更为简单，仅仅是多片柔性薄膜，这样，清洗起来也甚为方便。而且，在本发明中，支撑件的形状和位置可以调节，从而能够方便地改变柔性薄膜所形成的培养容器的形状和受光程度，同时，还便于光生物培养液的收获。，下面是光生物反应器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种光生物反应器，其特征在于，包括：
至少两片柔性薄膜(2a、2b、2c、2d)，所述至少两片柔性薄膜相互间隔地层叠并且从上至下往复折弯多次，从而使得任意两片相邻的柔性薄膜之间限定一个独立的从上至下往复折弯的连通腔室(f1、f2、f3)，并在至少一个腔室中盛放光生物培养液；和支撑件(3)，所述支撑件(3)支撑所述至少两片柔性薄膜；
所述至少两片柔性薄膜从上至下往复折弯成多个层组(21、22、23、24、25)，并且每个层组分别由一组支撑件支撑。
2.根据权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于，所述支撑件(3)包括：
弧形管(31a、31b)，所述弧形管(31a、31b)支撑所述柔性薄膜，并将所述柔性薄膜约束成弧形槽容器状。
3.根据权利要求2所述的光生物反应器，其特征在于，所述支撑件(3)还包括：
支撑网(32)，所述支撑网(32)放置在所述弧形管(31a、31b)上，用于防止所述柔性薄膜发生塑性变形。
4.根据权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于，当形成有多个独立的腔室(f1、f2、f3)时，每个独立的腔室(f1、f2、f3)中盛放不同或相同的光生物培养液。
5.根据权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于，当形成有多个独立的腔室(f1、f2、f3)时，一些腔室中盛放光生物培养液，与这些盛放光生物培养液的腔室相邻的腔室作为冷却和加热腔室。
6.根据权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于，在收获光生物培养液时，倾斜每个腔室，使光生物培养液从上至下一层一层地往下流出，从而使构成每个腔室的两片柔性薄膜交替地承受光生物培养液。
7.根据权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于，所述每组支撑件包括：
第一支撑板(11a)和第二支撑板(11b)，所述第一、第二支撑板(11a、11b)分别位于光生物反应器的整体支架(1)的两个纵向端处；
第一弧形管(31a)和第二弧形管(31b)，所述第一、第二弧形管(31a、31b)分别固定在所述第一、第二支撑板(11a、11b)上；和
支撑网(32)，所述支撑网(32)放置在所述第一、第二弧形管(31a、31b)上，用于防止所述柔性薄膜发生塑性变形，
其中，所述第一、第二支撑板(11a、11b)中的至少一个的高度能够调节，从而能够调节所述至少两片柔性薄膜的每个层组的倾斜度。
8.根据权利要求7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升降装置(6)，用于调节所述第一支撑板(11a)和/或第二支撑板(11b)的高度。
9.根据权利要求8所述的光生物反应器，其特征在于，
在收获光生物培养液时，通过升降装置(6)将各个腔室调节到倾斜状态，从而使得光生物培养液能够从各个独立的腔室(f1、f2、f3)一层一层地往下流出，从而完成收获。
10.根据权利要求9所述的光生物反应器，其特征在于，每个弧形管(31a、31b)的弧度能够调节，从而改变其上的柔性薄膜的形状。
11.根据权利要求10所述的光生物反应器，其特征在于，每个弧形管(31a、31b)的弧度在0～180度范围内。
12.根据权利要求11所述的光生物反应器，其特征在于，每个弧形管(31a、31b)的弧度可以相同或不同。
13.根据权利要求11所述的光生物反应器，其特征在于，任意两个上下相邻的弧形管(31a、31b)之间的高度间距能够调节，从而能够改变柔性薄膜之间的遮光程度。
14.根据权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于，任意两组相邻的支撑件在横向上能够错开，从而能够改变柔性薄膜之间的遮光程度。
15.根据权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于，还包括注入管(4)，用于向所述多个独立的腔室中注入光生物培养液。
16.根据权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于，还包括进气管(5)，用于向光生物培养液中喷射气体，所述气体包含光生物生长所需的反应气体。
17.根据权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于，还包括：
泵(8)，所述泵(8)将光生物培养液池(7)中的光生物培养液泵送到所述光生物反应器的各个独立的腔室(f1、f2、f3)中，光生物培养液沿着倾斜的腔室(f1、f2、f3)一层一层地往下流出并返回到所述光生物培养液池(7)中，从而实现循环流动培养。
18.如权利要求1-17中任一项所述的光生物反应器，其特征在于，各片所述柔性薄膜(2a、2b、2c、2d)的宽度可以相同或不同。
19.如权利要求1-17中任一项所述的光生物反应器，其特征在于，所述柔性薄膜选用下列材料的薄膜：聚乙烯PE薄膜、聚氯乙烯PVC薄膜或聚氨酯PU薄膜。

说明书全文

光生物反应器

技术领域

[0001] 本发明涉及光生物培养技术领域，尤指一种薄膜光生物反应器。

背景技术

[0002] 专利文件(公开号WO 2008/151376 A1)公开了一种薄膜袋反应器，但是，该薄膜袋反应器存在如下缺点：

[0003] a、反应器的结构单元尺寸确定后无法调整；

[0004] b、制作工艺较为复杂，每个薄膜袋单元侧面呈波浪状，需要烫接或其他辅助工艺；

[0005] c、由于反应器宽度较小，同时波浪状侧壁导致内部贯通性较差，有死角，清洗很不方便；

[0006] d、由于该反应器侧面是主要受光面，反应器摆放形式(方向)受到限制；

[0007] e、反应器较深，侧板上的应力分布不均，材料上部力学性能利用率低。同时，水压对薄膜壁的材料性能要求较高。材料成本随之升高。

发明内容

[0008] 本发明的目的在于解决现有技术中存在上述技术问题中的至少一个。

[0009] 根据本发明的一个方面，提供一种光生物反应器，包括至少两片柔性薄膜，所述至少两片柔性薄膜相互间隔地层叠并且往复折弯，从而使得任意两片相邻的柔性薄膜之间限定一个独立的从上至下往复折弯的连通腔室，并在至少一个腔室中盛放光生物培养液；和支撑件，所述支撑件支撑所述至少两片柔性薄膜。

[0010] 根据本发明的一个优选实施例，所述支撑件包括弧形管，所述弧形管支撑所述柔性薄膜，并将所述柔性薄膜约束成弧形槽容器状。

[0011] 根据本发明的另一个优选实施例，所述支撑件还包括支撑网，所述支撑网放置在所述弧形管上，用于防止所述柔性薄膜发生塑性变形。

[0012] 根据本发明的另一个优选实施例，当形成有多个独立的腔室时，每个独立的腔室中盛放不同或相同的光生物培养液。

[0013] 根据本发明的另一个优选实施例，当形成有多个独立的腔室时，一些腔室中盛放光生物培养液，与这些盛放光生物培养液的腔室相邻的腔室作为冷却或加热腔室。

[0014] 根据本发明的另一个优选实施例，在收获光生物培养液时，倾斜每个腔室，使光生物培养液从上至下一层一层地往下流出，从而使构成每个腔室的两片柔性薄膜交替地承受光生物培养液。

[0015] 根据本发明的另一个优选实施例，所述至少两片柔性薄膜往复折弯成多个层组，并且每个层组分别由一组支撑件支撑。

[0016] 根据本发明的另一个优选实施例，所述每组支撑件包括：第一支撑板和第二支撑板，所述第一、第二支撑板(分别位于光生物反应器的整体支架的两个纵向端处；第一弧形管和第二弧形管，所述第一、第二弧形管分别固定在所述第一、第二支撑板上；和支撑网，所述支撑网放置在所述第一、第二弧形管上，用于防止所述柔性薄膜发生塑性变形。其中，所述第一、第二支撑板中的至少一个的高度能够调节，从而能够调节所述至少两片柔性薄膜的每个层组的倾斜度。

[0017] 根据本发明的另一个优选实施例，所述光生物反应器还包括升降装置，用于调节所述第一支撑板和/或第二支撑板的高度。

[0018] 根据本发明的另一个优选实施例，在收获光生物培养液时，通过升降装置将各个腔室调节到倾斜状态，从而使得光生物培养液能够从各个独立的腔室一层一层地往下流出，从而完成收获。

[0019] 根据本发明的另一个优选实施例，每个弧形管的弧度能够调节，从而改变其上的柔性薄膜的形状。

[0020] 根据本发明的另一个优选实施例，每个弧形管的弧度在0～180度范围内。

[0021] 根据本发明的另一个优选实施例，每个弧形管(31a、31b)的弧度可以相同或不同。

[0022] 根据本发明的另一个优选实施例，任意两个上下相邻的弧形管之间的高度间距能够调节，从而能够改变柔性薄膜之间的遮光程度。

[0023] 根据本发明的另一个优选实施例，任意两组相邻的支撑件在横向上能够错开，从而能够改变柔性薄膜之间的遮光程度。

[0024] 根据本发明的另一个优选实施例，所述光生物反应器还包括注入管，用于向所述多个独立的腔室中注入光生物培养液。

[0025] 根据本发明的另一个优选实施例，所述光生物反应器还包括进气管，用于向光生物培养液中喷射气体，所述气体包含光生物生长所需的反应气体。

[0026] 根据本发明的另一个优选实施例，所述光生物反应器还包括泵，所述泵将光生物培养液池中的光生物培养液泵送到所述光生物反应器的各个独立的腔室中，光生物培养液沿着倾斜的腔室一层一层地往下流出并返回到所述光生物培养液池中，从而实现循环流动培养。

[0027] 根据本发明的另一个优选实施例，各片所述柔性薄膜的宽度可以相同，也可以不同。

[0028] 根据本发明的另一个优选实施例，所述柔性薄膜选用下列材料的薄膜：聚乙烯PE薄膜、聚氯乙烯PVC薄膜或聚氨酯PU薄膜。

[0029] 在本发明中，至少两片柔性薄膜相互间隔地层叠并且往复折弯，从而使得任意两片相邻的柔性薄膜之间限定一个独立的从上至下往复折弯的连通腔室，并在至少一个腔室中盛放光生物培养液。因此，与现有技术中的袋式容器相比，结构更为简单，仅仅是多片柔性薄膜，这样，清洗起来也甚为方便。而且，在本发明中，支撑件的形状和位置可以调节，从而能够方便地改变柔性薄膜所形成的培养容器的形状和受光程度，同时，还便于光生物培养液的收获。附图说明

[0030] 图1显示根据本发明的一个优选实施例的光生物反应器整体结构示意图；

[0031] 图2显示根据本发明的一个优选实施例的光生物反应器侧视图；

[0032] 图3显示液体在图2的多个腔室中流动的示意图；

[0033] 图4显示柔性薄膜的支撑结构示意图；

[0034] 图5显示显示弧形管与支撑板之间的连接示意图；

[0035] 图6显示调节弧形管的弧度和上下相邻的弧形管之间的间距的示意图；

[0036] 图7显示根据本发明的一个优选实施例的循环型光生物反应器。

具体实施方式

[0037] 下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

[0038] 图1显示根据本发明的一个优选实施例的光生物反应器整体结构示意图。如图1所示，在本发明的一个优选实施例中，光生物反应器主要包括至少两片柔性薄膜2和支撑至少两片柔性薄膜2的支撑件3。

[0039] 图2显示根据本发明的一个优选实施例的光生物反应器侧视图。图3显示液体在图2的多个腔室中流动的示意图。

[0040] 如图2和图3所示，四片柔性薄膜2a、2b、2c、2d沿图1中所示的高度方向(竖直方向)上下间隔地层叠并且往复折弯，从而使得任意两片相邻的柔性薄膜之间限定一个独立的从上至下往复折弯的连通腔室。因此，如图3所示，在四片柔性薄膜2a、2b、2c、2d之间一共限定了三个独立的腔室f1、f2、f3。在这些独立的腔室f1、f2、f3中可以盛放光生物培养液。

[0041] 尽管在图2和图3中显示了四片柔性薄膜2a、2b、2c、2d，但是，请注意，本发明不局限于此，也可以设置两片、三片、五片或更多片柔性薄膜。

[0042] 图4显示柔性薄膜的支撑结构示意图。如图4所示，支撑件3包括弧形管31a、31b，弧形管31a、31b支撑柔性薄膜2，并将柔性薄膜2约束成弧形槽容器状。

[0043] 优选地，如图4所示，支撑件3还包括支撑网32，支撑网32放置在弧形管31a、31b上，柔性薄膜2则放置在支撑网32上，从而防止柔性薄膜2发生塑性变形而损坏。但是，需要说明的是，支撑网32不是必须的，当柔性薄膜2上盛放的液体较少时，完全可以不采用支撑网32。

[0044] 如图3所示，由于四片柔性薄膜2a、2b、2c、2d形成了三个独立的腔室f1、f2、f3，因此，可以在各个独立的腔室f1、f2、f3盛放不同或相同的光生物培养液。

[0045] 如图3所示，由于四片柔性薄膜2a、2b、2c、2d形成了三个独立的腔室f1、f2、f3，因此，也可以仅在中间一个腔室f2中盛放光生物培养液，而在与其相邻的上面一个腔室f1和/或下面一个腔室f3中通入冷的或热的流体或气体，来对中间一个腔室f2中盛放光生物培养液进行冷却或加热。

[0046] 如图3所示，在收获光生物培养液时，可以通过倾斜每个腔室f1、f2、f3，使光生物培养液从上至下一层一层地往下流出，如图3中的箭头所示，这样，就能够使构成每个腔室的两片柔性薄膜交替地承受光生物培养液。

[0047] 如图2和图3所示，在本发明的一个实施例中，四片柔性薄膜从上至下往复折弯了四次，一共形成了五个层组21、22、23、24、25，每个层组自身又分为四层。

[0048] 如图2所示，每个层组分别由一组支撑件支撑。每组支撑件包括一对第一支撑板11a和一对第二支撑板11b。第一支撑板11a和第二支撑板11b分别位于光生物反应器的整体支架1的两个纵向端处。支撑件还包括第一弧形管31a和第二弧形管31b，第一弧形管31a和第二弧形管31b分别固定在第一支撑板11a和第二支撑板11b上。与图4相似，在每对第一弧形管31a和第二弧形管31b上还放置有支撑网32，用于防止柔性薄膜2a、2b、
2c、2d发生塑性变形而损坏。

[0049] 图5显示弧形管与支撑板之间的连接示意图。如图5所示，第一弧形管31a的两端插入一对第一支撑板11a上的插孔中，第二弧形管31b的两端插入一对第二支撑板11b上的插孔中。

[0050] 如图1所示，光生物反应器还包括升降装置6，用于调节第一支撑板11a和/或第二支撑板11b的高度，从而能够调节四片柔性薄膜的每个层组的倾斜度。但是，需要说明的是，升降装置6不是必须的，当预先设置的纵向薄膜层倾角达到采收要求同时满足养殖要求时，完全可以不采用升降装置6，从而简化结构。

[0051] 如图2和图3所示，在本发明的一个实施例中，通过调节升降装置6，使得层组21朝左侧向下倾斜，层组22朝右侧向下倾斜，层组23朝左侧向下倾斜，层组24朝右侧向下倾斜，层组25朝左侧向下倾斜。当多个层组21、22、23、24、25处于图3所示的倾斜状态时，三个独立的腔室f1、f2、f3中的光生物培养液就能够一层一层地往下流，最后从出口流出，从而完成光生物培养液的收获。

[0052] 在本发明的一个优选实施例中，升降装置6可以选用凸轮装置、滑轮装置及齿轮装置等现有技术中任一种合适的装置。

[0053] 图6显示调节弧形管的弧度和上下相邻的弧形管之间的高度间距的示意图。如图6所示，支撑下面一个柔性薄膜2b的弧形管的弧度被调节成大于支撑上面一个柔性薄膜2a的弧形管的弧度。通过改变上下相邻的弧形管的弧度，从而改变其上所支撑的柔性薄膜2a、
2b的形状，这样就可以改变两片相邻的柔性薄膜2a、2b之间的腔室的形状和容积。另外，当图6中D为0左右时，通过选择等宽或不同宽度的薄膜(即，在本发明中，各片柔性薄膜的宽度可以是相同的，也可以是不同的，这可以根据实际需要来选择)，以及等弧度或不同弧度的弧形管(不同弧度的弧形管时，下层薄膜置于弧度较大的弧形管上)，可以选择性的使所选腔体达到封闭腔体的效果。

[0054] 在本发明的一个优选实施例中，如图4所示，每个弧形管31a、31b的弧度可以在0～180度范围内变化。

[0055] 请继续参见图6，支撑下面一个柔性薄膜2b的弧形管和支撑上面一个柔性薄膜2a的弧形管之间的高度间距D通过更换不同的支撑板(如11a上的预先制作的弧形管安装孔高度间距D不同)来调节，(也可以通过专门的升级装置，但会增加结构复杂度，不推荐此法，故未画出)，当间距D增大时，上下相邻两个柔性薄膜2a、2b之间相互遮挡就会减少，当间距D减小时，上下相邻两个柔性薄膜2a、2b之间相互遮挡就会加大，甚至出现上面的柔性薄膜2a完全覆盖在下面的柔性薄膜2b上的极端情况。

[0056] 尽管未图示，在本发明的一个优选实施例中，任意两组相邻的支撑件在横向上能够错开，从而能够改变柔性薄膜之间的遮光程度。

[0057] 如图1所示，在一个优选实施例中，光生物反应器还包括注入管4，用于向柔性薄膜所构成成的多个腔室f1、f2、f3中注入光生物培养液。注入管4安装和固定在整体支架1上。

[0058] 在本发明中，为了加快光生物的生长速度，本发明的光生物反应器还包括进气管5，用于向光生物培养液中喷射气体，该气体中包含光生物生长所需的反应气体。这样，不仅可以向光生物培养液中补充反应气体，而且还可以利用喷射的气体充分搅动光生物培养液，从而提高光生物培养液的受光效率。在本发明的一个优选实施例中，为了降低制造成本，柔性薄膜选用下列材料的薄膜：聚乙烯PE薄膜、聚氯乙烯PVC薄膜或聚氨酯PU薄膜。

[0059] 图7显示根据本发明的一个优选实施例的循环型光生物反应器。如图7所示，泵8将光生物培养液池7中的光生物培养液泵送到光生物反应器的各个独立的腔室f1、f2、f3中，光生物培养液沿着倾斜的腔室f1、f2、f3一层一层地往下流出并返回到光生物培养液池7中，从而实现循环流动培养。

[0060] 虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。

[0061] 虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

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