具有优化照明装置的反应器制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种包括容器(1)的反应器，所述容器用于容纳：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有优化照明装置的反应器


[0001]本专利技术涉及具有集成照明的反应器、特别是用于光敏微生物培养的反应器的一般

[0002]它可以是生物反应器，也可以是化学反应器或物理化学反应器。

技术介绍

[0003]生物反应器(bioreactor)或生物学反应器(biological reactor)的概念在此表示一种反应器，在所述反应器内发展生物现象，诸如在非常不同的领域(诸如污水处理、含有感兴趣生物分子(即价值已知的生物分子)的生物质的产生)中纯微生物培养物或微生物聚生体(特别是微藻)的生长。因此，这个概念特别地涵盖被称为发酵罐的反应器。
[0004]生物反应器典型地包括(圆柱形或平行六面体的)容器，所述容器容纳用于生物物种(酵母、细菌、显微真菌、藻、动物和植物细胞)的培养基，所述培养基用于：
[0005]‑
生物质的产生，或用于
[0006]‑
代谢物的产生，或用于
[0007]‑
感兴趣分子的生物转化。
[0008]各种类型的操作条件对于生物物种在这种生物反应器内的生长可能是必需的；特别地，光传递自养(或光自养)生长(也称为光合作用)或混合营养生长(具有碳源和光的组合输入)方案因此是已知的。还应注意的是，光可以通过诱导或抑制某些化合物的产生(独立于生长和光合作用)作用于细胞代谢。因此，即使当微生物是异养的时，培养过程中的光供应也是有用的。
[0009]在下文中，将特别关注于光生物反应器，即其中实现光供应(连续的、循环的、或呈脉冲的形式)的生物反应器。
[0010]已经提出了其中光供应是从容器内部进行的光生物反应器。文献US 3 986 297特别提出了一种光生物反应器，其中通过将光照器件(诸如氙灯)浸入培养基中来产生光供应。这种解决方案的缺点是光生物反应器的效率与其尺寸成反比。因此，光生物反应器的尺寸增大得越多，其效率降低得越多。
[0011]还提供了其中光是从容器外部供应的光生物反应器。特别地，良好控制的配置在于为容器提供允许从容器外部产生的光(自然光或人造光)穿透的窗口。这种配置的缺点是窗口限制了光照表面并且吸收或反射了由光源发射的大部分光子。
[0012]无论光供给是从容器内部还是外部进行的，光生物反应器的生产率(每单位体积的生物质产量)与其比表面(被光照表面与培养体积的比率)直接相关。因此光生物反应器必须具有大的被光照比表面。
[0013]无论它们是平坦的还是圆柱形的，当前的光生物反应器的缺点是它们必须占据大的占地表面以使它们的生产率是可接受的。
[0014]此外，无论选择哪种光源(霓虹灯、LED、自然光)来光照培养基，其光子能量供应都以非常局部的方式进行，使得：
[0015]‑
由于能量过载，由光源发射的大部分光子不能被微生物生物学地消耗，
[0016]‑
由光源生成的热量的耗散控制不良，
[0017]‑
生产大的光生物反应器复杂且昂贵。
[0018]本专利技术的目的是提供一种在投资和操作成本方面经济的光生物反应器，并且其地面面积减小。
[0019]本专利技术的另一个目的是提供一种大容量光生物反应器(1000升或更大的容器)，其中优化了由发光表面每功率单位(瓦特)提供的光子产率(μmol
‑
ph
‑
s
‑1)的量。

技术实现思路

[0020]为此目的，本专利技术提出了一种包括容器的反应器，所述容器用于容纳：
[0021]ο待处理的物质，以及
[0022]ο旨在促进对这种物质的处理的至少一个照明装置，
[0023]值得注意的是，每个照明装置包括：
[0024]‑
光漫射器，所述漫射器包括对光辐射透明的至少一个微蚀刻板，所述板具有相对的背面和正面以及位于所述背面与所述正面之间的至少两个边缘，每个面的面积大于每个边缘的面积，所述背面包括多个微图案，
[0025]‑
用于生成所述光辐射的光源，所述光源被设置在所述板的至少一个边缘上并且被定向成使得其生成的所述光辐射在所述板中传播。
[0026]这种解决方案允许获得一种光生物反应器，所述光生物反应器具有比现有的光生物反应器更好的产率(一方面是能量，并且另一方面是生物质产量)。
[0027]实际上，使用一个(或多个)微蚀刻板允许均匀传导由光源生成的光辐射。光子能量被引导通过整个微蚀刻板并且在其正面的整个表面上从其出射，这改善了与培养基直接接触的被光照表面与被光照体积的比率。
[0028]因此，本专利技术允许增加每单位体积的μmol
‑
光子s
‑1W
‑1的比率，这确保了减少光生物反应器的环境影响并且减少与其操作相关联的成本。
[0029]根据本专利技术的组件的优选但非限制性的方面如下：
[0030]‑
每个板可以是基本上平坦的并且包括四个边缘，每个光源包括设置在最小边缘中的至少一个最小边缘上的多个发光二极管；
[0031]‑
每个板可以是圆柱形的并且包括两个边缘，每个光源包括设置在所述两个边缘中的至少一个边缘上的多个发光二极管；
[0032]‑
所述多个发光二极管中的二极管可以设置在所述板的距所述容器的底部最远的边缘上；
[0033]‑
每个光漫射器可以包括一对微蚀刻板，所述一对微蚀刻板被布置成使得它们的背面彼此相对地延伸；
[0034]‑
每个光漫射器可以进一步包括反射所述光辐射的至少一个材料层，每个反射材料层在相应的板的背面上延伸；
[0035]‑
每个光漫射器可以进一步包括至少一个透射层，每个透射材料层在相应的板的正面上延伸；
[0036]‑
所述反应器可以包括多个光漫射器，两个相邻的光漫射器间隔开包括在2厘米与
10厘米之间、优选在4厘米与8厘米之间、并且甚至更优选基本上等于6厘米的距离；
[0037]‑
每个照明装置的光源可以被适配成生成连续光辐射；
[0038]‑
所述反应器可以包括多个光漫射器，两个相邻的光漫射器间隔开包括在8厘米与150厘米之间、优选在10厘米与50厘米之间、并且甚至更优选基本上等于11厘米的距离；
[0039]‑
每个照明装置的光源可以被适配成以例如包括在10kHz与50kHz之间的频率生成呈闪光形式的间断光辐射，所述闪光由交替的暗相和照亮相构成；
[0040]‑
所述容器可以具有100m3的容量，由所述光漫射器的板覆盖的表面被包括在2000m2与3000m2之间、优选地在2250m2与2750m2之间、优选地基本上等于2500m2；
[0041]‑
所述照明装置可以由以下各项组成：
[0042]ο具有第一高度的第一组照明装置，以及
[0043]ο具有第二高度的第二组照明装置，所述第二高度低于所述第一高度，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种包括容器(1)的反应器，所述容器用于容纳：o待处理的物质，以及o旨在促进对这种物质的处理的至少一个照明装置(2a，2b)，其特征在于，每个照明装置(2a，2b)包括：
‑
光漫射器(21)，所述漫射器(21)包括对光辐射(23)透明的至少一个微蚀刻板(211)，所述板(211)具有相对的背面和正面(2113，2114)以及位于所述背面与所述正面(2113，2114)之间的至少两个边缘(2111)，每个面的面积大于每个边缘的面积，所述背面(2113)包括多个微图案(2112)，
‑
用于生成所述光辐射(23)的光源(22)，所述光源(22)被设置在所述板(211)的至少一个边缘上并且被定向成使得其生成的所述光辐射(23)在所述板(211)中传播。2.根据权利要求1所述的反应器，其中每个板(211)是基本上平坦的并且包括四个边缘(2111)，每个光源(22)包括设置在最小边缘中的至少一个最小边缘上的多个发光二极管。3.根据权利要求1所述的反应器，其中每个板(211)是圆柱形的并且包括两个边缘，每个光源(22)包括设置在所述两个边缘中的至少一个边缘上的多个发光二极管。4.根据权利要求2或3之一所述的反应器，其中所述多个发光二极管中的二极管被设置在所述板(211)的距所述容器(1)的底部最远的边缘上。5.根据权利要求1至4中任一项所述的反应器，其中每个光漫射器(21)包括一对微蚀刻板(211)，所述一对微蚀刻板被布置成使得它们的背面(2113)彼此相对地延伸。6.根据权利要求1至5中任一项所述的反应器，其中每个光漫射器(21)进一步包括反射所述光辐射(23)的至少一个材料层(212)，每个反射材料层(212)在相应的板(211)的背面(2113)上延伸。7.根据权利要求1至6中任一项所述的反应器，其中每个光漫射器(21)进一步包括至少一个透射层(213)，每个透射材料层(213)在相应的板(211)的正面(2114)上延伸。8.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：费尔曼塔格公司，
类型：发明
国别省市：