具有集成照明的反應器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種具有集成照明的反應器，其尤其適用于光敏微生物的培養。其可 以是生物反應器，也可以是化學反應器或物理化學反應器。
【背景技術】
[0002] 生物反應器這里指的是其中發生生物現象的反應器，例如，在排出物處理這樣的 廣泛領域，進行純微生物或微生物團（尤其是微藻類）的培養生長，產生含有重要原生質 (即會增值的原生質）的生物物質。因此，這個概念尤其包括稱為發酵器的反應器。
[0003] -個反應器通常具有一個封閉箱體，在封閉箱體內安裝一個攪拌元件，用于有助 于使箱體的內裝物均勻化；這種攪拌元件通常由一個載有葉片或渦輪的立軸構成，所述葉 片或渦輪的運動在物質在反應器中進行處理的過程中，確保攪拌及物質的均勻性。
[0004] 這種生物反應器或發酵器中生物品種的生長需要各種操作條件；因此，公知 地，尤其是異養生長方式（供給糖這樣的碳源），供給光的自養（或光能自養）生長方 式（也稱為光合作用），或者混合營養生長方式（聯合供給碳源和光）。該課題的科學 方法尤其在Katsuda等人發表在"EnzymeandMicrobialTechnology35(2004)81-86" 中的"AstaxanthinproductionbyHaematococcuspluvialisunderillumination withLEDs" 中提出，或者在Wang等人發表在"BiochemicalEngineeringJournal 37(2007)21-25" 中的文獻"Effectofusinglight-emittingdiodesonthe cultivationofSpirulinaplatensis'，中提出。
[0005] 已經提出各種各樣的配置用以進行這種光供給，連續或周期性光供給（周期的持 續時間可為數分鐘至數小時不等），乃至閃光光源光供給，其光譜接近日光光譜，或者反之， 緊密地以一個選擇波長為中心。有時，適于這種光供給的反應器稱為光反應器或光生物反 應器（當其為生物處理地點時）。
[0006] 良好掌控的配置在于，例如根據箱體尺寸配備具有六至十二個孔的箱體，可使產 生的光從箱體外部進入。這種孔可具有5至20厘米的實際直徑。這種配置的缺陷是，這些 孔限制光照面積，吸收或反射光源發出的很大一部分光子。
[0007] 因此，已經提出其他配置，其中，光源安裝在箱體中。
[0008] 因此，文獻W0-2002/086053在述及配有孔的箱體的情況之后，描述了一種裝置， 其具有生長箱體、光照箱體，所述光照箱體與生長箱體連通且配有一個光源，優選位于該光 照箱體內，具有使微生物從一個箱體流通到另一個箱體的系統；光照箱體實際上呈管狀，具 有導流片，用于確保微生物的流通呈紊流；光源優選與光照箱體同心，可由金屬鹵化物燈例 如高壓鈉光燈構成。生長箱體也具有一個光源，確保通過箱體壁所具有的孔進行光照，其或 者由浸入在微生物物質中的玻璃管形成。
[0009] 文獻US-2010/0190227(源于國際專利申請W0-2008/145719)涉及一種生物反應 器，其具有模制的塑性材料制部件，電致發光二極管（簡稱發光二極管）集裝在塑性材料制 部件中；當涉及裝備箱體內壁時，則可考慮這些部件是板或帶，但是，當這些光源布置在反 應器內時，由所述實施例可見，這些部件最好呈管狀，優選地成束，在這種情況下，二極管通 過箱體的蓋供電。發光二極管例如發出紅光。發光二極管安裝在其內的塑性材料可以是硅 樹脂。
[0010] 此外，文獻US-7824904提出一種反應器，其中，攪拌裝置具有承載光源的葉片，光 源例如為燈、安瓿或發光二極管。
[0011] 至于文獻W0-2011/154886,其同樣描述了一種反應器，其具有與一轉動裝置固連 在一起的光照系統。
[0012] 由這些不同的文獻可以看出，在箱體外部產生光，使之進入箱體中，一般視為不具 有足夠的功效，通常，據計算，良好的功效要求光源布置在容裝在箱體中的物質中，優選地， 布置在布置于其中的轉動裝置上；提出的各種各樣的解決方案用以使這些光源與外部連 接。
[0013] 應當指出，在反應器中進行光照的用處不限于生物處理；因此，紫外線輻射可用于 待處理培養基滅菌（例如參見文獻US-4456512);還有這樣的情況，其中，可見光輻射或不 可見光輻射可有利于進行化學反應或物理化學處理。

【發明內容】

[0014] 本發明的目的在于一種反應器，光源布置在反應器的箱體中，可有效照射箱體中 的待處理物質，同時最大限度地減少這種箱體為集裝這些光源而進行的改變。
[0015] 為此，本發明提出一種反應器，其具有箱體，箱體用于容裝待處理物質，并且一方 面配有圍繞一軸線轉動的轉動裝置，用于確保這種待處理物質的攪拌，另一方面配有多個 照射光源，用于便于這種物質的處理，該箱體具有內壁，板固定于箱體的內壁，板的平面朝 向轉動裝置的軸線并與軸線平行地定向，以防在轉動裝置的作用下，在待處理物質中形成 渦流，這些照射光源由所述板承載，并且與承載照射光源的這些板中的至少部分板一起封 裝入與待處理物質相容的材料中，材料的厚度能使光向箱體內漫射。
[0016] 應當理解的是，待處理物質是液體、糊狀物或粉末，即待處理物質具有足以進行攪 拌的流動性。其可涉及許多例如便于生長和/或富集的微生物；但是，這種物質也可以是流 動性極好的物質，或反之是顆粒物，其例如需要確保良好滅菌。
[0017] 因此，本發明得益于具有板的一定數量的反應器箱體，板從內壁向箱體中心延伸， 同時與轉動裝置保持一定距離（箱體通常呈圓柱形，以致這些板徑向定向）；這種板往往稱 為反作用葉片，用于避免在通常配有葉片的轉動裝置的大紊流攪拌的情況下，在箱體內出 現渦流。照射光源由這種板承載，可比公知的應用的解決方案具有更好的S/V比（照射面 積與箱體容積之比）。
[0018] 因此，本發明的配置相對于光從布置在外部的光源由孔進入的配置具有更好的照 射效率；此外，反作用葉片比照射光源布置在轉動裝置上或插入在待處理物質中的管狀構 件上或者箱體的底部或頂部的配置，提供更大的承載面。另外，本發明的配置可在增大箱體 尺寸時，獲得其數量級可維持的S/V比；因此，如果按比例R增大箱體的高度和兩個橫向尺 寸，以及如果維持板的橫向尺寸與箱體的橫向尺寸之間的比例以及這些板的高度與箱體高 度之間的比例，那么，S/V比變成S/VR(箱體容積加倍僅致使S/V比下降20 %;反之，只需使 板的橫向尺寸與箱體的橫向尺寸之間的比例增大20%，以維持S/V比，同時使箱體容積加 倍）；通過改變承載照射光源的板的數量，可以注意到，如果大幅度增加箱體的容積，則通 過僅使板的數量加倍，可至少大體上維持S/V比，同時維持這些板的尺寸與箱體的尺寸之 間的比例。根據一給定的箱體，箱體設計者十分容易用外推法計算尺寸，以使箱體具有較大 的尺寸，以獲得一定的性能水平。因此，本發明的配置的優點是易于從較小的箱體設計越來 越大的箱體，例如用作原型的箱體。
[0019] 應當指出，照射光源位于箱體內壁附近（因為光源由一個側邊沿內壁伸展），相對 于布置在待處理物質中、例如布置在轉動裝置上的情況來說，使光源與外部連接更簡便。
[0020] 照射光源由相對于箱體靜止的板承載，避免改變轉動件的體積、慣性或運動所需 的功率。
[0021] 實際上，顯然，與前述不同文獻的主張相反，照射光源布置成與箱體的中央部分保 持一定距離，使得每體積單位能獲得大照射功率，無需使用功率非常大的照射光源；即使其 單個的功率適中，也只需安裝足夠數量的照射光源；因此，本發明的配置可進行良好照射， 安裝成本小于公知的解決方案。實際上，轉動裝置確保的攪拌足以確保全部待處理物質得 益于照射。但是，照射光源布置在反作用葉片上而不布置在箱體內壁上，可使待處理物質在 攪拌的過程中在這些照射光源附近的部分最佳化。
[0022] 照射光源布置在用作反作用葉片的板上的另一個優點是，使承載這種照射光源的 有效面積最大化；實際上，多個照射光源可包括分布在所述板的每個面上的照射光源。
[0023] 承載照射光源的板可以是固定的。
[0024] 但是，有利地，承載照射光源的板能從箱體壁拆卸，因而可從箱體取下。因此，一個 優點在于，相對于這些光源由內壁承載的配置來說，這些板、這些照射光源和箱體的保養操 作簡單化。另一個優點在于，相同的箱體可配有各種各樣的光照配置（只需布置多組具有 不同數量和/或不同性質的單個照射光源的反作用葉片）；布置多組具有或不具有不同的 照射配置的反作用葉片，還允許在保養操作時使工作中斷最小化，因為一組反作用板可在 另一組反作用板工作期間進行保養；同樣，在發生故障的情況下，有故障的板可僅在用配有 多個類似照射光源的其他板更換之后，容易地進行修復。