光生物反應(yīng)器是未來生物工程系統(tǒng)中非常重要的組成部分,用于水處理,光照提供能量的生物發(fā)酵以及食品,藥物原料制造等諸多領(lǐng)域。而目前主要用于制作光生物反應(yīng)器的透明材料就是PMMA(亞克力,又稱有機(jī)玻璃)和玻璃。
之前也有客戶選擇透明PVC(聚氯乙烯)和PC(聚碳酸酯),但是PC和PVC由于在戶外光照條件下,析出物不可控,只能用于小段鏈接,而不能大規(guī)模整體使用于食品級和藥物級生物培養(yǎng)。
光生物反應(yīng)器系統(tǒng)主要分為柱狀反應(yīng)器和管道反應(yīng)器。平板反應(yīng)器由于受力不均且容量相對較小,成本相對較高,不做討論
柱狀反應(yīng)器的主要材料就是PMMA(亞克力,又稱有機(jī)玻璃),這種形式的結(jié)構(gòu)最為合理。要取得高的生產(chǎn)量必須使用內(nèi)照明的燈具或者外部加強(qiáng)光照。反應(yīng)器特點是在一個高而窄的,直立的圓桶狀的容器內(nèi)進(jìn)行的。相同材料的容量最大,成本較低,系統(tǒng)可靠性較高。同時密封結(jié)構(gòu)簡單,不擔(dān)心漏水問題,為了減少螺紋處死角滋生細(xì)菌,我們一般采用底部焊接出料管的方式。
對于貼壁藻類處理,可以在筒體內(nèi)放入一些空心硅膠粒子用于隨機(jī)擦拭,內(nèi)置的鼓泡或者氣升系統(tǒng)可以帶動,非食品級可以用泡沫粒子(EPS)。
管道光生物反應(yīng)器分為螺旋式和柵欄式
螺旋式流動最可靠螺旋處的死角很小,最大的問題是物料在超長管路里面的時間較長,對于光合細(xì)菌這類只需要光照不需要二氧化碳氧氣交換的產(chǎn)品比較合適,微藻就要將螺旋管路的單螺旋循環(huán)管長減短,一排管子可以多設(shè)幾個循環(huán)。
柵欄式多通由于水壓的問題每個管路的運行速度不一致,同時彎角的地方會有渦旋死角,可以將藻液循環(huán)的時間縮短到原來的1/N(N等于多通的數(shù)量,一般都是四通為主),對于柵欄管道反應(yīng)器流速不均勻的解決方法就是加長柵欄管道的長度,這樣子直道阻力大于彎道阻力,可以做到流速均勻。
在材料上主要分為亞克力管道和玻璃管道
玻璃管道由于材料耐腐蝕(化學(xué),藥物,氧化劑),材料不變形,抗紫外,透光性好,耐劃傷性,材料強(qiáng)度不易中間下垂(減少支撐),安裝時間較短,生物友好等優(yōu)點,同時管子生產(chǎn)加工的速度相對其他塑料管道較快。
在小管徑的管道反應(yīng)器中主要使用玻璃(外徑在54-65mm之間,60mm居多),但是玻璃最大的問題在于易碎。
目前市面上除了肖特進(jìn)口的玻璃管道以外,其他的玻璃管生產(chǎn)工藝達(dá)不到壁厚均勻,藻液在管路里面跑動如同汽車在路面不平的路上行駛會出現(xiàn)跳車,時間一久會導(dǎo)致玻璃管破碎。
同時單根最長是2.4米(肖特進(jìn)口管子可以做到5.5米),連接件用到較多。滲水問題較為頭疼。
PMMA管道在外徑75-100mm的系統(tǒng)中更加普遍,本身有一定的韌性,可以做到耐沖擊,由于小管徑PMMA管道單根長度可以做到4-6米甚至更長(以運輸便利性為準(zhǔn)),連接部分較少,目前可以做到采用玻璃相同的連接結(jié)構(gòu),減少螺紋死角的細(xì)菌滋生,PMMA材料的紫外透過性比玻璃要好,材料對食品友好,偶然出現(xiàn)裂痕也不會破碎滲液,保證系統(tǒng)運行連續(xù)性和可靠性。
PMMA材料容易變黃是一些客戶的印象,其實evonik(贏創(chuàng))的PMMA材料承諾30年不變黃,同時對于不同的生物生長要求和反應(yīng)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以做到韌性加強(qiáng),紫外透過加強(qiáng)等。
同時PMMA材料可以與其他塑料管道焊接使得擴(kuò)展性極佳(底部小段的PVC閥門、三通、管路、彎頭)
由于大管徑的系統(tǒng)材料相對比較省,因此單位容量造價會比小管徑的系統(tǒng)更加便宜。
大部分客戶可以根據(jù)自身需要選擇結(jié)構(gòu)和材料,歡迎隨時與上海光語生物科技有限公司聯(lián)系,同時我們還可以為客戶的光生物反應(yīng)器系統(tǒng)提供可靠的密封連接,低剪切力循環(huán)泵,氣體交換等方案。
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