CN110437993A - 一种多物理场耦合生物反应器 - Google Patents

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蒋春旭
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Abstract

一种多物理场耦合生物反应器，包括依次连通设置的生物反应罐体、超声波产生与控制装置、光照产生与控制装置和磁场产生与控制装置，磁场产生与控制装置与生物反应罐体连通设置；超声波产生与控制装置包括超声波发生器以及容器，超声波发生器的探头设置在容器内，容器外设置有第一冷却层；光照产生与控制装置包括第一玻璃管，第一玻璃管外设置有遮光套，遮光套的内壁设置有发光体；磁场产生与控制装置包括第二玻璃管，第二玻璃管外设置有电磁线圈。本发明可对不同微生物进行充分培养，对***中各装置的腔体和管路均可实现单独灭菌，维护升级简便，也可与任意类型罐体连接，针对微生物不同培养需求，可自由组合使用，适用范围广。

Description

一种多物理场耦合生物反应器
技术领域
本发明属于生物反应技术领域，具体涉及一种多物理场耦合生物反应器。
背景技术
生物反应器，是指利用自然存在的微生物或具有特殊发酵性能的微生物接种至液相或固相的反应***。
传统的生物反应器大多为一体式设备，各腔体和管路之间固定不易拆下，因此对设备的维护保养也较为麻烦，灭菌工作也较为繁琐，相对成本较高，而且只能满足部分微生物的培养需求，适用范围小。
因此，设计了一种多物理场耦合生物反应器来解决上述问题。
发明内容
为克服上述现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种多物理场耦合生物反应器。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种多物理场耦合生物反应器，包括依次连通设置的生物反应罐体、超声波产生与控制装置、光照产生与控制装置和磁场产生与控制装置，所述磁场产生与控制装置与所述生物反应罐体连通设置；所述生物反应罐体外设置有循环泵；所述超声波产生与控制装置包括超声波发生器以及与所述生物反应罐体连通的容器，所述超声波发生器的探头设置在所述容器内，所述容器外设置有第一冷却层，所述第一冷却层外设置有隔音层；所述光照产生与控制装置包括与所述容器连通的第一玻璃管，所述第一玻璃管外设置有遮光套，所述遮光套外设置有第二冷却层，所述遮光套的内壁设置有发光体，所述发光体与光照控制电源连接；所述磁场产生与控制装置包括与所述第一玻璃管连通的第二玻璃管，所述第二玻璃管外设置有电磁线圈，所述电磁线圈外设置有防磁套，所述电磁线圈与脉冲或稳态磁场控制电源连接。
优选的技术方案为：所述第一玻璃管与所述第二玻璃管均为螺旋管，所述第一玻璃管为透光玻璃管。
优选的技术方案为：所述容器的材料为金属。
优选的技术方案为：所述第一冷却层和第二冷却层内均设置有冷却水回路。
优选的技术方案为：所述发光体为LED灯。
优选的技术方案为：所述生物反应罐体、超声波产生与控制装置、光照产生与控制装置和磁场产生与控制装置之间均通过阀门卡箍可拆卸式连通设置。
优选的技术方案为：所述生物反应罐体、超声波产生与控制装置、光照产生与控制装置和磁场产生与控制装置之间均设置有循环泵和流量计。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的优点是：
本发明设计的生物反应***，可在低成本的条件下对不同微生物进行充分培养，对***中各装置的腔体和管路均可实现单独灭菌，维护升级简便，也可与任意类型罐体连接，针对微生物不同培养需求，可自由组合使用，适用范围广。
附图说明
图1为本发明整体示意图。
图2为A部放大图。
图3为B部放大图。
图4为C部放大图。
以上附图中，生物反应罐体1，超声波产生与控制装置2，超声波发生器21，容器22，第一冷却层23，隔音层24，光照产生与控制装置3，第一玻璃管31，遮光套32，发光体33，第二冷却层34，磁场产生与控制装置4，第二玻璃管41，电磁线圈42，防磁套43，流量计5，阀门卡箍6。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1~图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例：如图1~图4所示，一种多物理场耦合生物反应器，包括依次连通设置的生物反应罐体1、超声波产生与控制装置2、光照产生与控制装置3和磁场产生与控制装置4，磁场产生与控制装置4与生物反应罐体1连通设置；生物反应罐体1外设置有循环泵，生物反应罐体1可对不同液体进行深层培养，循环泵可推动发酵液外循环，保证充分培养；超声波产生与控制装置2包括超声波发生器21以及与生物反应罐体1连通的容器22，超声波发生器21的探头设置在容器22内，容器22外设置有第一冷却层23，第一冷却层23外设置有隔音层24；光照产生与控制装置3包括与容器22连通的第一玻璃管31，第一玻璃管31外设置有遮光套32，遮光套32外设置有第二冷却层34，遮光套32的内壁设置有发光体33，发光体33与光照控制电源连接；磁场产生与控制装置4包括与第一玻璃管31连通的第二玻璃管41，第二玻璃管41外设置有电磁线圈42，电磁线圈42外设置有防磁套43，电磁线圈42与脉冲或稳态磁场控制电源连接。
首先，按需求调节好超声波的功率，通过光照控制电源调节好发光体33的光强与波长，通过脉冲或稳态磁场控制电源调节好交直流电和电流大小，使其产生稳态或交变磁场；令液体从生物反应罐体1流至容器22，冷却并接受超声波后流至第一玻璃管31，接受光照后流至第二玻璃管41，接受磁场后流回至生物反应罐体1。
注：超声波产生与控制装置2能够产生频率20~25 kHz、功率0-1800W的超声波。光照产生与控制装置3能够产生0~10万lx、不同波长的光源。磁场产生与控制装置4能够产生频率0~2 kHz、占空比10%~90%和强度0~500 mT的可调脉冲磁场或强度0~600 mT稳态磁场。
优选的实施方式为：如图3和图4所示，第一玻璃管31与第二玻璃管41均为螺旋管，第一玻璃管31为透光玻璃管。使得发酵液接收光照和磁场的面积充分，保证微生物充分培养。
优选的实施方式为：容器22的材料为金属。金属材料的热传递相对较快，可加快容器22内发酵液的冷却。
优选的实施方式为：如图2和图3所示，第一冷却层23和第二冷却层34内均设置有冷却水回路。即防冻冷却液，冷却效果好，还可以循环使用，降低成本。
优选的实施方式为：如图3所示，发光体33为LED灯。LED灯体积小，重量轻，便于在遮光套32内安装，而且耗电量低，可降低成本。
优选的实施方式为：如图1所示，生物反应罐体1、超声波产生与控制装置2、光照产生与控制装置3和磁场产生与控制装置4之间均通过阀门卡箍6可拆卸式连通设置。可通过阀门卡箍6快接，各腔体和管路均可实现单独灭菌，维护升级简便，可与任意类型罐体连接，针对微生物不同培养需求，可自由组合使用，扩大了适用范围。
优选的实施方式为：如图1所示，生物反应罐体1、超声波产生与控制装置2、光照产生与控制装置3和磁场产生与控制装置4之间均设置有循环泵和流量计5。
本发明设计的生物反应***，可在低成本的条件下对不同微生物进行充分培养，对***中各装置的腔体和管路均可实现单独灭菌，维护升级简便，也可与任意类型罐体连接，针对微生物不同培养需求，可自由组合使用，适用范围广。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种多物理场耦合生物反应器，其特征在于：包括依次连通设置的生物反应罐体、超声波产生与控制装置、光照产生与控制装置和磁场产生与控制装置，所述磁场产生与控制装置与所述生物反应罐体连通设置；所述生物反应罐体外设置有循环泵；所述超声波产生与控制装置包括超声波发生器以及与所述生物反应罐体连通的容器，所述超声波发生器的探头设置在所述容器内，所述容器外设置有第一冷却层，所述第一冷却层外设置有隔音层；所述光照产生与控制装置包括与所述容器连通的第一玻璃管，所述第一玻璃管外设置有遮光套，所述遮光套外设置有第二冷却层，所述遮光套的内壁设置有发光体，所述发光体与光照控制电源连接；所述磁场产生与控制装置包括与所述第一玻璃管连通的第二玻璃管，所述第二玻璃管外设置有电磁线圈，所述电磁线圈外设置有防磁套，所述电磁线圈与脉冲或稳态磁场控制电源连接。
2.根据权利要求1所述的一种多物理场耦合生物反应器，其特征在于：所述第一玻璃管与所述第二玻璃管均为螺旋管，所述第一玻璃管为透光玻璃管。
3.根据权利要求2所述的一种多物理场耦合生物反应器，其特征在于：所述容器的材料为金属。
4.根据权利要求3所述的一种多物理场耦合生物反应器，其特征在于：所述第一冷却层和第二冷却层内均设置有冷却水回路。
5.根据权利要求4所述的一种多物理场耦合生物反应器，其特征在于：所述发光体为LED灯。
6.根据权利要求5所述的一种多物理场耦合生物反应器，其特征在于：所述生物反应罐体、超声波产生与控制装置、光照产生与控制装置和磁场产生与控制装置之间均通过阀门卡箍可拆卸式连通设置。
7.根据权利要求6所述的一种多物理场耦合生物反应器，其特征在于：所述生物反应罐体、超声波产生与控制装置、光照产生与控制装置和磁场产生与控制装置之间均设置有循环泵和流量计。
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CN102618440A (zh) * 2011-01-31 2012-08-01 中国科学院过程工程研究所 一种超声强化生物反应器
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