光生物反应器简介
生物反应器
3种酵母表达系统
• 甲醇营养型酵母表达系统：巴斯德毕赤酵 母(Pichia pastoris)表达系统最为常用；
• 巴斯德毕赤酵母具有翻译后修饰功能，如 信号肽加工、蛋白质折叠、二硫键形成和 糖基化作用等，其糖基化位点其他哺乳动 物细胞相同，适合于生产医药用重组蛋白 质。
3种酵母表达系统
• 裂殖酵母不同于其他酵母菌株，它具有许 多与高等真核细胞相似的特性，它所表达 的外源基因产物具有相应天然蛋白质的构 象和活性。遗憾的是，目前对它的研究较 少。
动物细胞生物反应器
• 昆虫细胞； • 哺乳动物细胞； • 鱼类细胞。
昆虫细胞生物反应器
• 昆虫杆状病毒表达系统( BEVS)： 病毒载体、昆虫细胞、宿主培养基； 与细菌 、酵母、 哺乳动物细胞表达系统相比，
具有易于操作和筛选， 较好的转录后加工 修饰以及安全等优点； 缺点：昆虫细胞的蛋白质加工过程并非同高 等的真核生物完全一致， 最终会影响到表 达产物的生物学活性。
家蚕丝腺生物反应器
• 家蚕是人工养殖的经济昆虫， 蚕的丝腺作 为生物反应器来表达重组的外源蛋白具有 极高的商业价值与应用前景。
家蚕丝腺生物反应器
• 存在的问题： 丝腺中主要以丝蛋白分泌为主，给目的蛋白
的下游分类纯化带来了困难； 与杆状病毒表达系统一样存在蛋白质转录后
修饰的问题； 如何将外源基因稳定的转入家蚕体内，同时
• 真核单细胞、结构简单、 因序列已经完全测 得, 序列结构比较清楚, 利于遗传操作;
• 培养条件简单, 可以大规模培养, 易于工业化 生产; 核转化与叶绿体转化方法成熟;
• 衣藻作为真核生物, 可以对真核蛋白质进行准 确的翻译后加工修饰( 如: 正确的折叠等) ;
• 衣藻本身不带有对人体有害的生物, 如病毒、 细菌等, 这就使得其表达的产物不会含有毒素 等有害物物质, 从而减少纯化步骤, 大大降低成 本。
光生物反应器
光生物反应器
光生物反应器是指能够用于光合微生物及其具有光合作用能力的组织或者细胞培养的一类装置。
主要有：柱状内环流气升式光生物反应器、管道式光生物反应器、敞开式光生物反应器。
柱状内环流气升式光生物反应器的结构特点为:整体为玻璃-不锈钢结构,耐酸和碱的腐蚀、可全方位接受光照,具有pH、温度和溶解氧自动调节、监控和记录的功能;可进行完全灭菌，实现藻体的纯培养。
管道式光生物反应器一般采用透明的直径较小的硬质塑料或玻璃有机玻璃管弯曲成不同形状利用透明的管道借助外部光源进行工厂化藻类繁殖生产由于密封的管道系统易与其他加工设备配套可用泵将管道内生长到一定生物量的藻体传递到下道工序整个过程实现自动化。
敞开式光生物反应器是目前国内外微藻大规模培养中应用最多的培养系统，典型代表就是敞开式跑道池。
虽然敞开式跑道池存在培养效率低及易受污染等问题，但从目前而言，其造价便宜、操作简单、运行成本低且易于放大，适合于能源微藻大规模、低成本藻体的生产。
生物反应器的分类与发展
分都可经过人为驯化为生物反应器
动物血液生物反应器
动物膀胱生物反应器
动物生物反应器
外源基因编码产物可直 接从血清中分离
出来,血细胞组分可通 过裂解细胞获得，
外源基因在膀胱中表达的转基因动物 生物反应器,叫动物膀胱生物反应器
动物乳腺生物反应器
动物乳腺生物反应器利用哺
泌尿系统
乳动物乳腺特异性表达的启 动子元件构建转基因动物,
生物反应器是发酵工程中最重要的设备之一
原料
原料制备 预处理
能量 灭菌
过程控制
生物 反应器
能量 产品回收
产物
空气
空压机 除菌
热量
废物
二、生物反应器的分类
机械搅拌式反应器 气升式生生物反应器
动物生物反应器 植物生物反应器
生物反应器有很多种,按照不同的分类角度
组织或整株植物，
其中以转基因植物作为生物反应器生产贵重药物和疫
苗已经成为植物基因工程中最有研究前景和商业价值的领
域，
植物生物反应器种类不断增多, 从最初的烟草、拟南
芥到后来的马铃薯、番茄、香蕉、木瓜、豇豆、菠菜、苜
蓿、油菜和芜青等,表达产物包括疫苗、抗体及其片段、
细胞因子、酶及其它药用蛋白和生物活性肽等，
3 生产啤酒 4 生产能源
目前用来生产啤酒的填充 床固定化细胞反应器已完 成中试进入工业生产阶段
光合细菌利用有机物作为电子供 体光敏产氢为工业化生产清洁、 无污染的生物能源提供了具有竞
争力的技术方法
2、动物生物反应器
一般把目的片段在器官或组织中表达的转基因动物叫动 物生物反应器，几乎任何有生命的器官、组织或其中一部
在转基因家畜血液中得到人免疫球蛋白、d 球蛋白、B球蛋白、胰蛋白酶、干扰素和生长激素 等,并且都具有正常的生物活性，美国哺乳动物细 胞表达或生产的生物技术药物有53种，
《生物反应器》课件
REPORTING
生物反应器的结构设计
结构设计原则
生物反应器的结构设计应遵循简 单、稳定、高效的原则，确保工 艺流程的顺畅和生产效率的提高
。
结构种类
常见的生物反应器结构包括搅拌槽 式、固定床式、流化床式、膜式等 ，应根据生产需求和工艺特点选择 合适的结构形式。
结构设计要素
结构设计需考虑进出料、换热、消 泡、搅拌等装置的配置，以及反应 器容积和放大效应等因素。
PART 04
生物反应器的应用实例
REPORTING
工业生产中的应用实例
微生物发酵
利用生物反应器进行微生 物发酵，生产酒精、抗生 素、酶制剂等产品。
动物细胞培养
通过生物反应器大规模培 养动物细胞，生产疫苗、 单克隆抗体等生物药物。
植物细胞培养
利用生物反应器进行植物 细胞培养，生产天然植物 次生代谢产物。
生物反应器的应用领域
生物制药
用于生产各类抗体、疫 苗、细胞因子等生物药
物。
农业领域
用于植物细胞培养、动 物细胞培养等，以生产
转基因作物和动物。
环保领域
用于处理废水、废气等 环境污染问题，以及资
源回收和再利用。
食品工业
用于生产各类食品添加 剂、调味品、酶制剂等
。
PART 02
生物反应器的工作原理
REPORTING
定律。
酶的活性受到温度、pH值、底物浓度等多种因素的 影响，因此在生物反应器的操作过程中需要密切关注
这些参数的变化。
生物反应器的物质转化涉及到各种化学物质的 合成和分解过程，这些过程通常是由酶催化的 。
酶是生物反应器中最重要的物质转化催化剂之一 ，它能够加速化学反应的速率并降低活化能。
膜式光生物反应器-概述说明以及解释
膜式光生物反应器-概述说明以及解释1.引言1.1 概述膜式光生物反应器是一种利用光合作用原理进行生物合成反应的装置。
它通过将微生物固定在薄膜表面，利用光能和二氧化碳来促进微生物的生长和代谢过程。
这种反应器具有高效、节能、环保等优点，被广泛应用于生物工程、环境保护等领域。
本文将系统介绍膜式光生物反应器的原理、优点及应用领域，为读者深入了解该技术提供参考。
1.2 文章结构文章结构部分主要包括了引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，我们将介绍膜式光生物反应器的背景和意义，阐明文章研究的动机和目的。
引言部分将从概述、文章结构和目的三个方面展开论述。
在正文部分，我们将详细介绍膜式光生物反应器的原理、优点和应用领域。
通过对膜式光生物反应器的原理进行解析，揭示其工作机理和特点；对膜式光生物反应器的优点进行分析，展示其在水处理、能源生产等方面的优势；最后，探讨膜式光生物反应器在生物工艺和环境领域的应用前景。
在结论部分，我们将对整篇文章进行总结，展望膜式光生物反应器未来的发展方向，提出进一步的研究建议，并得出结论。
结论部分将从总结、展望和结论三个方面展开论述。
1.3 目的本文旨在深入探讨膜式光生物反应器这一新型技术的原理、优点以及应用领域。
通过对膜式光生物反应器的详细介绍和分析，旨在帮助读者更好地理解这一技术的工作原理和优势，并探讨其在环境保护和资源回收利用方面的重要作用。
同时，本文也旨在对膜式光生物反应器未来的发展趋势进行展望，为相关研究和应用提供参考和指导。
通过本文的阐述，希望能够为相关领域的研究人员和工程师提供一定的启发和帮助，促进膜式光生物反应器技术的进一步发展和应用。
2.正文2.1 膜式光生物反应器的原理膜式光生物反应器是一种利用光合微生物进行废水处理的装置，其原理基于光合微生物能够利用光能将有机物质转化为生物质和氧气的特性。
在膜式光生物反应器中，通过光能的输入和适当的氧气供应，可以促进光合微生物的生长和代谢活动。
生物反应器
机械搅拌式生物反应器的进展
细胞提升桨生物反应器（1990） 双圆筒筛搅拌式生物反应器（1992） 脉冲混合式生物反应器（1993） 泡床式搅拌生物反应器（1994） 离心桨生物反应器（1996） 固定化酶搅拌桨反应器（2005）
微藻培养中光生物反应器的研究进展
开放式光生物反应器
(1)易受外界环境影响，难以保持较适宜的温度与光 照； (2)会受到灰尘、昆虫及杂菌的污染，不易保持高质 量的单藻培养 (3)光能及CO2 利用率不高，无法实现高密度培养
软骨组织工程生物反应器研究进展
软骨组织工程技术的发展已进入体外构建的关键阶段。生物 反应器能在体外动态模拟体内微环境中物质转运和流体应力刺激 反应,从而实现体外经生物力学途径调控软骨细胞的基因表达和增 殖。传统的二维或静态压力型生物反应器难以构建功能接近于正 常的软骨,各种可即时智能调控的微重力、灌流液压、微载体等新 型生物反应器使得培养基环境的调控更加高效、精确化,培养的三 维软骨组织在形态、基因表达及力学特性上均更接近于正常软骨 组织。
研究方向
1.利用生物反应器, 特别是植物反应器生产药用蛋白和疫苗已成为制 药产业重点开发的热点领域。 2.开发活性高、选择性好及寿命长的生物催化剂。 3.改进生物反应器的传质、传热的方法。 4.生物反应器向大型化和自动化方向发展。 5.特殊要求的新型生物反应器的研制开发，如基因产品生产、细胞固 定化及动植物细胞培养的工业反应器，固体发酵反应器、边发酵 边分离反应器等的开发研制已获得广泛重视。 6.降低设备投资方面，对连续过程更加重视。
进展情况
空间生物反应器的进展
早期发展成熟的空间生物培养反应器的操作方式主要是灌流 式。
旋转壁式生物反应器、细胞培养单元反应器、单 环路细胞培养反应器、微型连续培养反应器。
微藻培养的光生物反应器
知识介绍微藻培养的光生物反应器刘志伟1) 余若黔2) 郭 勇4)(华南理工大学食品与生物工程学院,广州510640)张 晨3)(嘉应学院生物系,梅州514015)摘要 介绍了用于微藻培养的各种密闭式光生物反应器,包括发酵罐式、管式和平板式生物反应器及光照系统。
关键词 微藻,培养,光生物反应器Photobioreactors for cultivating microalgaeLIU Zhiwei ,YU Ruoqian ,G UO Yong(C ollege of F ood Engineering and Biotechnology ,S outh China University of T echnology ,G uangzhou 510640)ZH ANG Chen(Department of Biology ,Jiaying C ollege ,Meizhou 514015)Abstract The hermetic photobioreactors used to cultivate microalgae were introduced ,including fermenter style ,tubular and flat plate bioreactor.I lluminated system were als o discussed.K ey w ords microalgae ,cultivation ,photobioreactor 第一作者:刘志伟,男,1969年生,博士研究生,讲师,从事发酵工程方面的研究。
微藻能有效利用光能、C O 2和无机盐类合成蛋白质、脂肪、碳水化合物以及多种高附加值生物活性物质,可以培养微藻来生产健康食品、食品添加剂、动物饲料、生物肥料及其他天然产品。
另外,近年来分子遗传学和基因工程研究证实,大肠杆菌的载体和启动因子往往可以适用于蓝藻,尤其是单细胞蓝藻的转基因,这使得蓝藻基因工程得到了较快的发展,利用藻类为宿主的基因产物的生产也日益受到关注,因此微藻的培养受到广泛重视。
微藻生物反应器
• 其中密闭式光生物反应器与敞开式相比具有独 特的优点, 在微藻培养中商业化规模的成功取 决于其生产成本。现代技术日新月异, 各种新 材料、新型高效光源的出现与使用, 加上基础 理论研究的深入, 必将使密闭光生物反应器更 为成熟, 生产成本不断降低,从而真正应用到 工业化生产中。
敞开式光生物反应器
在敞开式反应器中，典型且最常用的是敞
开式跑道池，它是最古老的藻类培养反应器，
且一直沿用至今。目前微藻的大规模培养主要
使用这种反应器，这类反应器每个可大到几千
平方米。
密闭式光生物反应器
• • • • 密闭式光生物反应器又包括： 管道式光反应器 平板式光反应器 柱式光反应器
1、管道式光反应器
3、柱式光生物反应器
• 柱状内环流气升式光 生物反应器的结构特 点为:整体为玻璃-不 锈钢结构,耐酸和碱 的腐蚀、可全方位接 受光照,具有pH、温 度和溶解氧自动调节、 监控和记录的功能; 可进行完全灭菌,实 现藻体的纯培养。
封闭式光生物反应器的优点
1. 培养密度高。微藻细胞浓度每升可达几克 （比敞开式跑道池中的细胞浓度高出1～2个 数量级），这给采收带来了很大的方便。 2. 培养条件易于控制。除了自然光强度无法控 制外，其它条件均可自动控制，这对微藻代 谢产物的大量积累非常有利。 3. 无污染，可实现纯种培养。 4. 生产期可延长，甚至可终年生产。 5. 适合于所有微藻的光自养培养，尤其适合于 微藻代谢产物的生产。对于转基因微藻及同 位素标记性化合物产生藻，则必须用封闭式 光生物反应器来培养。
2平板式光反应器?平板式光生物反应器主要是由透明的玻璃或有机玻璃板制成可以根据太阳光强度及入射方向的变化调节最适的采光方向增大透光率通过调节不同的反应器厚度维持短的光通路保证有效液层充分受光混合强度也可调节易实现高密度培养
《光生物反应器简介》课件
光生物反应器必须具有规律的光周期控制，确保反应器中的光合作用正常进行。
微生物发酵
微生物在光生物反应器中生长。温度、pH值等因素的改变会影响微生物的生长和代谢。
光生物反应器的发展趋势
模块化
未来光生物反应器将倾向于模块 化设计，可根据需要组装。
新材料
随着光生物反应器应用的不断扩 大，出现了很多新材料。
食品工业
光生物反应器可以用于制作食品添加剂、饲料 等。
生态环保
光生物反应器可用于城市光生物固碳、净水和 海洋光合作用等领域。
光生物反应器的优势
环保节能
高生物质产量
光生物反应器是一种绿色环保的 生产方式，使用太阳能作为能源， 无需化石燃料。
光生物反应器的生物质产量远高 于传统培养方式。
微生物发酵效率高
光生物反应器简介
光生物反应器是一种利用光合生物进行二氧化碳固定和产生生物质的装置。 可以加速生物质的生产，有广泛的应用前景。
光生物反应器的定义
光合作用
光生物反应器是利用光合作用进 行生物合成的一种反应器。
微藻反应器
光生物反应器的一种，用于微藻 发酵和二氧化碳固定。
光生物反应器
又称光合生物反应器，一种利用 太阳能进行微生物生产的反应器。
智能化
智能化设计可通过数据分析来改 进设计，提高生产效率。
光生物反应器的原理
1
一、光营养作用
利用光合生物固定CO2进行生物合成。
2
二、太阳能转化
通过太阳能将原料转化为能量。
3
三、微生物发酵
使用微生物对原料进行发酵，产生生物质。
光生物反应器的应用领域
能源领域
光生物反应器可用于生物质能源生产研究，成 为解决能源危机的一种方法。
光生物反应器的设计和应用
光生物反应器的设计和应用光生物反应器是一种生物反应器，以光为能量源，通过光合作用让植物、藻类等光合生物进行光生物合成，产生氧气和有机物质，同时可以消耗二氧化碳，对环境产生重要的改善作用。
在治理环境污染、提高环境质量、生产化学品等方面具有很大的应用前景。
一、光生物反应器的设计原则在设计光生物反应器时，需要考虑以下几个方面的因素：1、光合作用光生物反应器的关键在于利用光合作用。
根据光合生物的类型和特点不同，选择光源的类型和特点也会不同。
蓝色、白色和红色LED灯都可作为光源使用。
其中，蓝色LED灯可以用于深水培养藻类，红色LED灯可以用于绿色植物的生长，白色LED灯则可以同时用于两者的生长。
2、气体传输和混合光生物反应器中，光合生物在进行光合作用的同时需要消耗二氧化碳和产生氧气。
为了让气体能够顺畅地在光生物反应器中流动，需要考虑气体传输和混合。
常用的方法包括增加搅拌器、加装气泵等方式来增加气体的交换速度。
3、深度和曝光时间在光生物反应中，光线可以照射到液体中的植物、藻类等光合生物的表层。
因此，深度和曝光时间对于反应器的设计也很重要。
增加系统的深度和曝光时间可以提高反应器的稳定性和生产能力。
4、温度管理光生物反应器的温度管理也非常重要。
在照明和氧气输送的同时，会产生一定量的热能，使光生物反应器的温度升高。
因此，需要考虑温度管理方面的问题，以保持光生物反应器的温度稳定。
二、光生物反应器的应用1、环境污染治理光生物反应器可以用于环境污染治理。
例如，将光生物反应器应用于城市污水处理中，可以使有害物质被自然分解，有效减少污水对环境的污染。
此外，光生物反应器还可以被应用于海洋、淡水湖、河流等水域的环境治理中。
2、生产化学品光生物反应器可以用于生产化学品，例如生产药品、食品和燃料等。
例如，光生物反应器可以被应用于制造生物柴油，以及生产酵母和藻类等有机物，为工业生产提供便利。
3、美化环境光生物反应器也可以用于美化环境。
光生物反应器
光生物反应器
光生物反应器是由生物学、电子工程和材料工程等多学科相结合而成的一种新型光电转换器。
它具有与传统光电转换器不同的特点，可以将太阳能转换成电能，从而实现无线电功率和信息传输，还可以用于检测、监测和精确测量等功能。
光生物反应器是一种重要的技术，它可以有效地实现利用太阳能的可再生能源。
首先，光生物反应器的基本原理是将太阳能用化学或电子方法转换成电能。
它主要依赖生物材料的光电子特性来实现，其原理是：太阳光照射到某种可以吸收光线的生物材料上，生物材料会将这些光转变为化学能或电能，并存储在反应器的电路中，以实现无线电功率和信息传输。
其次，光生物反应器具有高度可调性和精度，其可调性可以达到几十倍，比传统光电转换器具有更高的精度。
此外，光生物反应器还可以用于检测和监测，因为它可以实时测量出太阳光的变化和变化率，并及时反应，从而准确测量出传感器中太阳能的吸收量和产生的电量。
此外，光生物反应器还具有多功能化。
它不仅可以转换太阳能，还可以用于其他类型的能源，比如机械能、温度能等，从而实现更加高效、灵活、准确的能源转换和利用。
最后，光生物反应器不仅能用于提供电能，还可以用于生物医学检测，因为光生物反应器具有高灵敏度和选择性，可用于检测人体生物反应系统中的光子信号，从而在早期发现和诊断疾病，减少临床治疗的时间和成本。
总之，光生物反应器是一种新型的光电转换器，它可以将太阳能转换成电能，同时具有高度可调性和精度，还可用于检测和监测等功能，为可再生能源利用提供了有效手段。
此外，它还可以用于生物医学检测，改善人们的生活质量，满足社会发展对清洁能源的需求。
光生物反应器
光生物反应器
随着经济的不断发展，全球气温和大气污染日益严重，现有的农业生产方式也越来越无法满足人们对于持续可持续发展的要求。
光生物反应器就是为了解决这些问题而设计的一种技术。
它是一种把太阳能转换成化学能量的装置，利用光能驱动农业生物反应，从而改变农业现代化的生产模式，实现农业的可持续发展。
首先，光生物反应器的设计以及技术的优势。
经过多年的研发，该装置的技术发展已是非常成熟。
它具有节能效果显著，可以有效地利用太阳能，延长光的使用时间，提高作物的产量，减少能源的消耗。
其次，光生物反应器的使用范围很广，可以应用于野外、农场、温室，甚至是家庭装置。
它可以有效地帮助农业提高生产效率，保证粮食稳定供应。
此外，光生物反应器可以提高农业的环境友好性。
它可以保护大气，减少空气污染，同时还可以减少农药的使用，从而降低就地水污染的风险。
它还可以改善农业环境，有助于农作物的生长，改善土壤质量，促进土壤恢复。
最后，光生物反应器还可以促进未来农业发展。
现代农业技术的发展需要考虑多种因素，包括生物服务和环境保护。
由于其强大的能力，光生物反应器有可能成为现代农业发展的核心技术。
它可以增强农产品的质量和生物服务，提高农业生产力，保护环境，确保可持续发展。
总之，光生物反应器是一种革命性的技术，可以大幅提高农业生
产的效率，节约能源，减少空气污染，保护环境，促进可持续发展，是一项绿色农业技术。
未来，随着科技的进步，光生物反应器将越来越受到重视，将成为未来农业发展的主要动力。
光生物反应器
光生物反应器
光生物反应器是一种类似植物的生物技术工具，它可以将太阳能转化为更加有用的能源，用于生物活动。
它是一种利用植物和其他生物系统来制备有机物和化学反应的新技术。
这项技术可以为生物和社会经济发展提供新的可能性。
光生物反应器可以使得光能和生物的反应器被有效的结合在一起，从而使生物反应器能够从太阳能中获得更多的能量。
在此反应器中，光能是用来刺激生物反应器中的特定生物系统，从而促进有机化学反应、有机物合成和特定生物活动。
例如，光生物反应器可以被用来从太阳能中提炼出氢、氧或其他碳水化合物，从而制备植物和微生物生物量。
此外，光生物反应器还可以改善能源转换效率，从而使能量使用更有效。
光生物反应器使用生物体内的自然光合作用机制来实现能源的转换，从而使能源的转换更加高效。
光生物反应器还可以改善能源在社会经济发展过程中的使用效率。
利用光生物反应器可以实现生物资源的高效利用，而且可以减少能源的消耗，从而改善能源利用效率，为社会经济发展做出应有的贡献。
另外，光生物反应器还可以实现重要的环境保护功能。
光生物反应器可以减少有机物的排放，从而减少对环境的污染。
此外，光生物反应器还可以利用光能作为能源，从而减少对可再生能源的消耗，从而考虑到环境保护的需求。
综上所述，光生物反应器是一种非常有效的技术，它可以有效转化太阳能，使得有机物的合成、生物活动的提高和能源的转换更加高效。
此外，光生物反应器还能够改善能源在社会经济发展过程中的使用效率，以及实现环境保护，为社会经济发展提供新的可能性。
因此，光生物反应器有可能成为未来最重要的技术之一，并可以被广泛的应用于实际的生产和使用过程中。
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平板式光生物反应器更能保持相对 高的透光性,从而保证细胞能够有 效地进行光合作用,有利于藻细胞 密度的提高.结构简单易于控制价 格低廉等优点减少占地提高空间利 用率
平板式光生物反应器具有光径小 、A/V（采光面积/体积）比高和 L/D（光/暗循环时间）低的特点, 以获得高的培养效率,而且由于该 光生物反应器结构简单,可以很容 易根据需要进行无限性地放大,适 合微藻的工业化大规模培养.
图5 抛物面型导光槽垂直地面时槽底与水平地面 上的光强对比图
发现经过一天的测试，尽管有槽壁的遮阴，抛物面 型的导光槽内底部的光强可以经常性的高于槽外水平面 上的光强。尤其是当导光槽与水平面垂直放置的时候， 这种现象更是明显。当水平面的太阳辐射光强在100000 ～130000lx范围左右时，到达槽底的光强竟然高达 130000～170000lx左右。
99.2mm
99.2mm
150mm
40
150mm
206.3mm
61mm
61mm
图1 抛Байду номын сангаас面型 图2 倾斜面型 导光槽示意图 导光槽示意图
110
61mm
图3 垂直型导光 槽示意图
图4 导光槽导光模拟计算效果图
根据计算机的模拟计算结果，3种形状的 导光槽可以成功地把太阳光反射到槽底，如图 4所示。从图中可以看出，若出光口宽度相等， 抛物面型导光槽的导光效果最好，而垂直面型 的导光效果最差。当然可以预见的是，如把这 些导光槽加长，放入螺旋藻的培养液中，将使 培养液内部的光强条件得到很好的改善。
最佳光强因培养密度和培养条件而异，当培养密度较 低时，最佳光强在7500Lx左右，而当培养密度很高时 ，螺旋藻甚至可以忍受高达97800Lx左右的光强。但 是，由于在液体中光强迅速衰减，在一般的养殖条件 下，太阳光只能穿透几厘米深的培养液，无法深入到 培养液的内部，在培养液内部的螺旋藻都普遍存在着 光强不足的缺陷，在高密度养殖的条件下，这个问题 尤为突出。所以我们就设计了一种装置，来改善这种 情况。
钝顶螺旋藻培养条件处于最佳水平
时最终培养产率为 1.298g/L
8
纤细角毛藻当通气速率为15L/min时,培养密度和生长
速率分别达到了 6.98108/mL和 1.42d1
柱状内环流气升式光生物反应 器的结构特点为:整体为玻璃不锈钢结构,耐酸和碱的腐蚀、 可全方位接受光照,具有pH、温 度和溶解氧自动调节、监控和 记录的功能; 可进行完全灭菌, 实现藻体的纯培养.反应装置简 图
敞开式跑道池通常为环形 结构，培养液深度15一30cm， 具有两个或者多个循环水道， 依靠蹼轮搅拌以促进培养液混 合。敞开式跑道池于20世纪60 年代开始应用至今，主体结构 几乎没有变化，几十年来国内 外对其所开展的研究工作甚少。
但开放式培养过程受光照、温度等自然环境影响较大 , 并且易被真菌、原生动物和其他藻种污染, 同时水 分蒸发严重, 二氧化碳供给不足, 这些因素都将导致 藻细胞培养密度偏低、采收成本较高。能适应大池培 养的微藻藻种必须是在极端环境下能快速生长的藻种 , 然而能满足这些条件的藻种目前并不是太多, 有许 多尝试改进该系统, 但还是只能用于螺旋藻、小球藻 及盐藻等少数能耐受极端环境的微藻培养。所以我们 选取了螺旋藻作为我们研究的对象。
这就说明这样的改善是有效的。
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实际图
管道式光生物反应器一般 采用透明的直径较小的硬 质塑料或玻璃有机玻璃管 弯曲成不同形状利用透明 的管道借助外部光源进行 工厂化藻类繁殖生产 由 于密封的管道系统易与其 他加工设备配套 可用泵 将管道内生长到一定生物 量的藻体传递到下道工序 整个过程实现自动化。
敞开式光生物反应器是目前国内外微藻大规模培养中应 用最多的培养系统，典型代表就是敞开式跑道池。虽然敞开 式跑道池存在培养效率低及易受污染等问题，但从目前而言 ，其造价便宜、操作简单、 运行成本低且易于放大，适合 于能源微藻大规模、低成本藻 体的生产。