本发明专利技术涉及一种压力脉动超声雾化培养装置及其培养方法，包括：雾化控制系统，所述的雾化控制系统包括：雾化反应器培养罐、位于培养罐底部的雾化换能片、用于控制雾化换能片的雾化发生装置和时间继电器；所述的时间继电器用于控制雾化发生装置启动雾化换能片开始工作，将营养液雾化；还包括：设置在雾化控制系统的进气管路上的压力控制系统；所述的压力控制系统包括：时间继电器、气泵、分气三通、气体流量计、空气过滤器和电磁阀；所述的时间继电器和控制气泵将空气经气体流量计打入分气三通后再经空气过滤器进入雾化反应器培养罐中。本发明专利技术节省材料、节省试剂、节省人力、缩短种苗的培育周期、生产效率高，很容易在规模化生产中使用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物
，特别涉及。
技术介绍
我国蕴藏着丰富的植物资源，尤其是药用植物资源，是世界上野生植物种类最多、 利用最早、利用率最高的国家之一，有着极为丰富的重要方剂资料和历代中医积累下来的 宝贵经验，这些发展植物药的优势是其它地区无法相比的。然而，由于我国药用植物现代化 和国际化水平较低，制约了植物药产品在国际市场的竞争性。近年由于不科学过渡开发已 使一些蕴藏量有限的珍稀药用植物资源濒临枯竭。例如甘草、麻黄、银柴胡、肉苁蓉、雪莲、 红景天、冬虫夏草、川贝母等的资源量逐年萎缩，已开始影响到中药临床用药及制药企业的 生产。利用植物组织培养可进行珍稀濒危要用植物的微繁殖，建立高效和稳定培养体系，培 育出脱毒的优质种苗，解决珍稀濒危药用植物资源枯竭的有效途径。传统的微繁殖是通过三角瓶进行的，其操作工作量大、可重复性差，效率低，不能 实现规模化生产。近年来，由于生物反应器技术的不断发展，给药用植物的离体快繁带来 了新的生机。雾化反应器是针对植物器官培养而提出的，和传统的反应器相对比，它具有 低剪切力和良好的气体交换效率。现有反应器雾的形成主要是由超声产生即超声雾化。超 声雾化的原理来源于空化机制(冯若，李化茂，超声化学和应用。合肥，安徽科学技术出版 社，1992. 10-25)，在超声产生能量的作用下使培养液形成细小的雾滴，雾滴的成分与雾化 前培养液相同。营养液超声雾化技术应用于植物组织培养最早由Weathers (Weathers P J, Cheetham R D,Giles K LDramaticincreases in shoot mumber and lengths for Musa， Cordyline，and Nephrylepsis usingmutrient mists. Acta Hort，1988，230 :39_44)等提 出，此后，营养液超声雾化反应器应用于组织培养的研究日益增多，涉及微生物和动、植物 组织及器官培养等领域。超声雾化生物反应器具有结构简单、操作方便、成本低等特点，由于采用雾化方式 供养，使营养液在反应器中能迅速扩散，分布均勻。反应器中供氧充足，湿度可调，其应用于 植物器官大规模培养时，不仅避免了搅拌和通气培养带来的剪切力损伤，而且可解决植物 器官长期液体浸没培养所带来的玻璃化和畸形化现象。目前，超声雾化反应器主要有两种 形式一种是雾化装置与培养装置分开，利用气体将营养雾由雾化装置带入培养装置，由于 采用气流输送营养雾，培养装置内的营养雾浓度较低，其最大放大设计不超过10dm3(WOO S H, Park J Μ. Root culture using a mistculture system and estimation of scale-up feasibility. J Chem Tech Biotechnol，1996，66 :355_362)。另一种是雾化设备与培养装 置为一体，在培养液上设置单层板进行培养，培养板距离液面低，以便雾化后的营养雾能与 培养物接触，此反应器的起雾高度低，但营养雾的浓度高，若以气体将营养雾带起，则营养 雾浓度降低，且易产生逃液现象，造成培养液的损失及染菌率的增加；针对超声雾化反应器 研究目前存在的问题，刘春朝等人在已研制的内环流雾化反应器的基础上，采用新型超声 雾化内环流生物反应器在合适的工艺流程和操作条件下进行青蒿不定芽的多层培养(刘春朝，王玉春，康学真，欧阳藩，叶春和李国凤利用新型雾化生物反应器培养青蒿不定芽生 产青蒿素，植物学报，1999，41(5) :524-527)。其后通过实验比较了营养液雾化生物反应器 与其它类型的生物反应器的优越性，证明其比较适合于植物器官的培养(Chun-Zhao Liu, Chen Guo, Yu-Chun Wang, Fan Ouyang. Comparison of variousbioreactors on growth and artemisinin biosynthesis of Artemisia annua L.shoot cultures. Process Biochemistry. 2003,39 45-49)。由于在筛网间的导流筒上开孔，使得营养雾能够更快地充 满整个反应器，尤其在培养后期顶层的培养物长的致密时，从顶端冒出的营养雾在沉降过 程中多被上层所吸收，此时中间各层间的开孔可以较好地将营养雾送至中间各层，使培养 物获得充足的养分，克服了原内环流雾化反应器在培养后期可能带来的供养问题。通过时 间继电器控制雾化周期及通气周期，在雾化时停止通气，待雾化后营养雾已完全沉降后再 进行通气。此工艺提高了雾化反应器中的营养雾浓度，使雾化液均勻分布，但仍存在逃液问 题，补液过程中造成了染菌机率的增加。雾滴在反应器内的分散过程主要依靠两种能量，一种是超声产生的动能，超声产 生的动能使培养液形成喷射的水柱将产生的营养雾向上推移，这种方式下，雾滴在反应器 内的分散程度很差，反应器体积放大受限，不能进行大规模培养；另一种是靠气动带动雾滴 从而实现雾滴在反应器中的分散，这种方式的好处是雾滴在反应器内的分散更充分，而且 具有工艺可放大的潜力，但是其缺点是在气动的同时，雾滴会随着气流的溢出而逃逸，造成 培养液的损失，而且增加染菌的几率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，根据营养液雾化的原理和植物吸收营养的规律，巧妙的设计 了一种，以克服已有雾化生物反应器营养液逃逸 的缺点，同时提高反应器内的压力增强了营养液中营养元素和植物细胞之间的交换，从而 提高了植物的生长和分化的效率。与传统的雾化生物反应器相比较，具有节省材料、节省试 剂、节省人力、缩短种苗的培育周期、生产效率高的优点，很容易在规模化生产中使用。为实现上述目的，本专利技术的压力脉动超声雾化培养装置包括雾化控制系统19， 所述的雾化控制系统19包括雾化反应器培养罐10、位于培养罐底部的雾化换能片17、用 于控制雾化换能片17的雾化发生装置16和时间继电器4 ；所述的时间继电器4用于控制 雾化发生装置16启动雾化换能片17开始工作，将营养液雾化；其特征在于，所述的压力脉 动超声雾化培养装置还包括设置在雾化控制系统19的进气管路上的压力控制系统18 ；所述的压力控制系统18包括时间继电器4、气泵3、分气三通6、气体流量计1、空 气过滤器5和电磁阀20 ；所述的时间继电器4和控制气泵3将空气经气体流量计1打入分 气三通6后再经空气过滤器5进入雾化反应器培养罐10中；所述的分气三通6包括三个端口，其中，两个端口大小相同，分别连接空气流量计 1和空气过滤器5 ；第三个端口的直径是前两个端口直径的 100%，通过一电磁阀20 连通外部，该电磁阀20受时间继电器4的控制。所述的雾化反应器培养罐10由能耐121°C度、两个大气压的透光的材料制成；其 中，包括有支持培养材料的支架12、位于培养罐底部的雾化换能片17、储液槽14和底座支 架15。为实现上述的另一目的，本专利技术的一种压力脉动超声雾化培养方法包括步骤①所述的反应器中添加细胞生长、分化培养液；②将植物芽、已经脱分化的细胞团或者愈伤组织均勻的接种在事先灭过菌的雾化 反应器中；③通过压力控制系统本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种压力脉动超声雾化培养装置，该装置包括：雾化控制系统（１９），所述的雾化控制系统（１９）包括：雾化反应器培养罐（１０）、位于培养罐底部的雾化换能片（１７）、用于控制雾化换能片（１７）的雾化发生装置（１６）和时间继电器（４）；所述的时间继电器（４）用于控制雾化发生装置（１６）启动雾化换能片（１７）开始工作，将营养液雾化；其特征在于，所述的压力脉动超声雾化培养装置还包括：设置在雾化控制系统（１９）的进气管路上的压力控制系统（１８）；所述的压力控制系统（１８）包括：时间继电器（４）、气泵（３）、分气三通（６）、气体流量计（１）、空气过滤器（５）和电磁阀（２０）；所述的时间继电器（４）和控制气泵（３）将空气经气体流量计（１）打入分气三通（６）后再经空气过滤器（５）进入雾化反应器培养罐（１０）中；所述的分气三通（６）包括三个端口，其中，两个端口大小相同，分别连接空气流量计（１）和空气过滤器（５）；第三个端口的直径是前两个端口直径的１％～１００％，通过一电磁阀（２０）连通外部，该电磁阀（２０）受时间继电器（４）的控制。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘春朝，郭斌，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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