本发明专利技术涉及一种用于光合反应器（2）的反应罩（1），所述反应罩（1）一方面被设计成在水体上漂浮，另一方面在所述罩（1）的第一开口（11）和第二开口（12）之间限定用于气体/液体培养介质的双相流路。所述罩（1）分别包括外覆层（3）和内覆层（4），这两个覆层至少部分由对于可见光透明的材料制成，所述内覆层（4）在所述外覆层（3）的内侧延伸，使得这两个覆层在它们之间限定与所述罩的第一开口流体连接的中间覆层空间（10）。所述外覆层具有开放的近端（30）和闭合的远端（31），并且所述内覆层具有与所述罩的第二开口流体连接的开放的近端（40）和设有至少一个连通孔口（42）的远端（41），其中，所述连通孔口位于所述外覆层的内侧和所述中间覆层空间之间。本发明专利技术可以用在特别是藻类的光合微生物培养的领域中。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光合反应器的反应罩和相关的光合反应器本专利技术涉及一种适用于特别是藻类的光合微生物的培养的光合反应器的反应罩、一种用于制造所述反应罩的方法、一种相关的光合反应器以及使用所述反应器培养光合微生物的方法。更特别地，本专利技术涉及一种反应罩，其首先设计成在水体上漂浮，其次在所述反应罩的第一和第二开口之间限定气体/液体培养介质双向流动路径。本专利技术涉及任何光合微生物(即能够在阳光和例如二氧化碳的富含碳的气体的环境中在适当的营养培养介质中生长和进行光合作用的任何生命形式)的培养，微藻是这种生命形式的主要代表。 光合微生物的比较表现水平的分析造成给予微藻培养的优先权，在我们星球上，微藻是最古老的光合作用参与者。不同于直立植物，它们不具有构造成很长以接近水和光的任何复杂构件。它们不需要通过难以降解的代谢物(纤维素、木质素)来强化其根茎。结果是转移的微藻培养效率增加，因为与开口田地内的最佳植物的10吨比较，表面生产率可以达到100吨(干重)每公顷每年。所有生物量均可以投入使用，而主要培养物的收获通常只涉及谷物(特别除了至少留下根系的甘蔗和喂养动物植物)。在本专利技术所涉及的光合微生物中，更特别是包括例如微藻、藓原丝、小的宏观藻类和多细胞植物离体细胞的水生植物。这些水生植物特别是在医药、人类和动物营养、真皮美容、能源和环境领域中具有令人感兴趣的表现。关于大多数光合微生物，这种来源的入口基本上包括在适当反应器内进行辅助培养。由于光线是其主要基础，培养介质应该具有接收光通量的光学界面。培养光合微生物的难点在于它们本身形成作为其主要基础的光线透过的障碍。培养物的生长将因此在光线不再透过培养物厚度时得到稳定。这种现象称为自遮荫。“光路长度”允许不同圈养模式的特征，并且如下限定-从其通过透明光学界面进入培养物直到相对的不透明壁的光路长度；或者-在圈养物经由两个相对设置的透明光学界面接收光线时，为两个透明光学界面分开的距离的一半。这种光路长度在几厘米和几分米之间变化，并且大多确定了最后生长阶段的每单位时间和每单位光学表面的(单位为g/m2/j的表面生产率)以及培养物的浓度(单位为g/L)的生物量的生产。用来确保小水生植物的培养的不同的圈养模式可因此根据这种特征长度来分类。光合反应同样伴随着二氧化碳(C02)的消耗以及氧(02)的产生。过多的氧妨碍这种反应，而二氧化碳的缺失由于缺乏待转换的基础而使反应中断。气体/液体的界面因此应该设置用于在这些气体和液体相之间进行质量转移。为了促进这种交换并避免不均匀性，培养物应该作为用来在所述光学界面处以及在此气体/液体界面处更新生物体的混合物的根源。光合反应器的第一已知的实施例包括盆或罐类型的开口容器，其中培养物在重力作用下得以保持，并且具有单独形成光学界面和液体/气体界面的自由表面。培养物在盆内通过例如浆轮类型的一个或多个机械搅动装置混合。由此形成的盆培养物可覆盖相当大的表面面积，并且此实施例是大多数当今世界微藻生产的基础，其可以达到数千吨的干重。通过这种类型的反应器产生的光合生物体主要是-所谓的极端藻类，其介质是掠食者和竞争者的天敌，例如螺旋藻或杜氏盐藻类；或者-所谓的优势藻类，它比其他类型更能够经受机械应力或污染物，例如小球藻、栅藻、骨条藻、长耳齿状藻或者微绿球类藻。光合反应器的第二已知实施例也包括储槽或罐类型的开口容器，但是其尺寸小于第一已知实施例的盆的尺寸。这些容器通常具有相对于阳光透明的侧壁，使得光学界面通过液体介质和透明侧壁两者形成。在此第二实施例中，传统上借助于将空气注射到储槽下部，这造成在液体中上升直到自由表面的气泡的形成。由此形成的气泡的表面形成气体/液体界面。当上升到该表面时，气泡向上携带培养物，由此产生可以延伸到整个容积的对流运动。二氧化碳(CO2)有 时被添加到注射空气中，从而提供根据百分之几的预定摩尔分数的额外的碳。由于小于第一实施例的盆的容积，第二已知实施例的储槽适用于更加受控的培养物，特别是用来在水产养殖中为鱼苗喂养软体动物的幼虫或活猎物的微藻的培养物。频繁清洁这些储槽以及单纯和批量接种使得储槽内的污染得以限制。由于物种多达几十种，由此培养的微藻具有相对接近的温度和光线需求，使其可以在公共位置中培养。具有开口容器形式的这两种实施例提供了从一到几分米的光路长度。光合反应器的第三已知的实施例包括称作光生物反应器的封闭的反应器，其包括封闭回路，液体培养介质在其中循环，所述封闭回路包括设有由对于光线(或者光)透明的材料制成的反应区段的反应管和确保反应管的两个相对端之间连接的返回管。光生物反应器，特别是在文献GB2118572A、ES2193860A1、GB2331762A、ES2150389AUFR2685344A1和FR2875511A3中描述的光生物反应器提供了显著短的光路长度，与开口容器的实施例相比，其尺寸为一到几分米量级，它们使得光合生物体的浓度达到不受空气污染物影响的几个g/L。光生物反应器的反应管通常包括玻璃或塑料的透明板或管，其厚度或直径在I厘米的等级，并经由弯管端对端连接，以一起形成螺旋形状的通道。返回管包括其中液体介质向上运动的竖向的所谓的上升管，以及其中液体介质在重力的作用下向下运动的下降管。通常在光生物反应器内使用的气体注射系统包括气体提升器，即在返回管的竖向上升管的底部处的气体注射器；所述气体注射器用于循环或运动液体反应介质，并且用来实现气体-液体交换。气体提升器在其上部包括具有较大容积的集中箱，其中较低的循环速度允许气体-液体分离，并且返回管的竖向下降管通向集中箱的底部，以为反应管供应液体。所述的光生物反应器采用了反应只出现在液体相的原理，换言之，这些光生物反应器寻求减小注射到反应器的气体的体积，从而不减小液体培养介质的容积，相应地用于避免减小产量。因此，在这些光生物反应器中，氧的提取通过如上限定的竖向上升管实现；形成气泡柱的所述竖向上升管通向接收液体培养介质的集中箱，并且包括在其下部处的气体注射器，所述气体特别是富含CO2的空气。如上所述，气体循环和转移的两种功能都在这种称为气体提升器的单一设备中合并，气体提升器通过在液体质量和注射所造成的气泡之间交换动量来产生竖向向上的循环。液体中过饱合的光合氧通过空气吹除而进入气相，而CO2进入溶液。这些脱气和碳化功能是不可缺少的，并且在此单一设备中同时和不可分割地出现，在该设备中，培养物必须高频经过，以避免溶解氧含量的有害增加。气体提升器具有产生气泡的缺点，气泡在光生物反应器的返回管的竖向上升管中上升。申请人已经有效地观察到这些气泡对于光生物反应器中微生物的培养具有有害作用-首先，气泡在微藻上施加机械应力，并且会损害脆弱的微生物；以及-其次，气泡通过表面活性作用截获具有表面活性性能的分子，特别是有机分子、细胞碎片和活细胞的分泌物。在没有气泡的情况下通常分布在介质内的这些物质因此在气泡破裂时以聚集物的形式聚集在集中箱的自由表面上。由于这些有机分子的强烈稀释作用而不能生长的细菌和真菌会找到有利于其生长的集中培养基。本专利技术的目的之一在于避免或至少限制气泡的形成，使得例如控制细菌和真菌生长，从而保持与微生物培养中传统采用的健康标准相符；以及限制液体培养介质内的机械应力，并由此使得某些脆弱微生物得以培养直到其本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.10 FR 0957933;2009.11.10 US 61/259,7041.一种适用于特别是藻类的光合微生物的培养的光合反应器(2)的反应罩(1)，所述反应罩(I)首先被设计成在水体上漂浮，并其次在所述反应罩(I)的第一开口( 11)和第二开口(12)之间限定用于气体/液体培养介质的双相流路，所述反应罩(I)的特征在于它包括分别为外覆层(3)和内覆层(4)的两个覆层，这两个覆层至少部分由对于光线透明的材料制成，所述内覆层(4)在所述外覆层(3)的内侧延伸，使得这两个覆层在它们之间限定与所述反应罩(I)的第一开口(11)流体连接的中间覆层空间(10)，其中所述外覆层(3)具有开放的近端(30)和闭合的远端(31)，并且所述内覆层(4)具有与所述反应罩(I)的第二开口(12)流体连接的开放的近端(40)和设有至少一个连通孔口(42)的远端(41)，其中，所述连通孔口( 42 )位于所述内覆层(4 )的内侧和所述中间覆层空间(10 )之间。2.如权利要求I所述的罩(1)，其中，分别为外覆层(3)和内覆层(4)的这两个覆层中的至少一者由适于允许所述覆层折叠、膨胀、横向变形和/或弯曲的柔性材料制成。3.如权利要求I或2所述的罩(I)，还包括 外部连接部件(50 )，所述外覆层(3 )的近端(30 )气密地安装在所述外部连接部件(50 )上，并且所述反应罩(I)的第一开口( 11)设置在所述外部连接部件(50 )上且与所述中间覆层空间(10)流体连接；以及 内部连接部件(51)，所述内覆层(4)的近端(40)气密地安装在所述内部连接部件(51)上，并且所述反应罩(I)的第二开口(12)安装在所述内部连接部件(51)上且与所述内覆层(4 )的近端(40 )流体连接。4.如权利要求3所述的罩(1)，其中，所述内覆层(4)的近端(40)安装成能够在所述内部连接部件(51)上转动。5.如权利要求3或4所述的罩(1)，其中，所述内部连接部件(51)安装在所述外部连接部件(50)内。6.如权利要求3至5中任一项所述的罩(1)，其中，所述外部连接部件(50)包括联接装置(52)以及用于以转动的方式驱动所述外部连接部件(50)从而驱动所述外覆层(3)转动的驱动装置(53)。7.如权利要求5和6所述的罩(I)，其中，所述内部连接部件(51)能够在所述外部连接部件(50)中自由转动，从而所述外覆层(3)的转动使得通过所述外覆层(3)和所述内覆层(4)之间的摩擦而确保所述内覆层(4)的转动。8.如上述权利要求中任一项所述的罩(1)，其中，所述内覆层(4)延及所述外覆层(3)的至少90%的长度，优选延及所述外覆层(3)的整个长度，但是直径较所述外覆层小。9.如上述权利要求中任一项所述的罩(1)，其中，设置在所述内覆层(4)的远端(41)上的连通孔口(42)具有汇合区域，所述汇合区域特别地呈现为所述内覆层(4)在所述内覆层(4)的开放远端处具有直径减小的形式，以获得双相气体/液体培养介质流动的压头损失。10.如上述权利要求中任一项所述的罩(1)，还包括在所述内覆层(4)内延伸的柔性材料的第三覆层，以允许在分别为外覆层(3)和内覆层(4)的两个覆层的远端(31、41)处注射或抽吸气体。11.如上述权利要求中任一项所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔诺·米勒尔弗加，米歇尔·勒马，
申请(专利权)人：米克罗皮公司，
类型：发明
国别省市：
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