光照發(fā)酵罐是一種集光生物反應(yīng)與發(fā)酵過程于一體的多功能生物反應(yīng)器，專為培養(yǎng)光合微生物（如微藻、藍(lán)細(xì)菌、光合細(xì)菌）或光響應(yīng)工程菌而設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)發(fā)酵罐不同，
光照發(fā)酵罐通過內(nèi)置或外置光源系統(tǒng)提供可控光照，滿足光合生物生長所需的光能，廣泛應(yīng)用于生物燃料、功能性食品、生物醫(yī)藥、環(huán)境治理和合成生物學(xué)等領(lǐng)域。其高效運(yùn)行依賴于多個關(guān)鍵部件的協(xié)同配合，各具不同功能與技術(shù)特點(diǎn)。
1、光照系統(tǒng)
作為核心部件，光照系統(tǒng)提供適宜波長與強(qiáng)度的光源，模擬自然光照條件。通常采用高亮度LED陣列，具備以下優(yōu)勢：
波長可調(diào)：可選擇紅光（660nm）、藍(lán)光（450nm）或全光譜組合，匹配不同微生物的光吸收峰。
光強(qiáng)可控：通過調(diào)節(jié)電流或脈沖寬度（PWM）實(shí)現(xiàn)光照強(qiáng)度的精確調(diào)控（如0–200μmol/m2/s），滿足不同生長階段需求。
低熱輻射：LED發(fā)熱量小，減少對培養(yǎng)溫度的干擾，避免局部過熱損傷細(xì)胞。
2、生物反應(yīng)罐體
通常采用高透光性材料（如硼硅玻璃或光學(xué)級透明塑料）制成，確保光線高效穿透。罐體設(shè)計(jì)為柱狀或平板式，優(yōu)化光程與光照均勻性。部分型號配備雙層夾套，用于通入冷卻水以控制光照產(chǎn)生的熱量。
3、攪拌與混合系統(tǒng)
由電機(jī)、攪拌槳（如螺旋槳、槳式或磁力攪拌）組成，用于促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)均勻分布、防止細(xì)胞沉降，并增強(qiáng)氣液傳質(zhì)。常采用低剪切力攪拌設(shè)計(jì)，避免損傷敏感的光合細(xì)胞。
4、通氣與氣體交換系統(tǒng)
包括空氣壓縮機(jī)、過濾器、氣體流量計(jì)和分布器（如微孔曝氣頭）。用于向培養(yǎng)液中通入CO2（光合自養(yǎng)所需）或O2/空氣（好氧代謝），同時排出代謝廢氣。氣體經(jīng)0.22μm濾膜過濾，防止污染。
5、溫控系統(tǒng)
由加熱帶、冷卻夾套、循環(huán)水泵和溫度傳感器組成，結(jié)合PID控制器，將培養(yǎng)溫度穩(wěn)定在設(shè)定范圍（如25–35℃），確保光合酶活性與細(xì)胞生長。
6、傳感器與在線監(jiān)測系統(tǒng)
集成pH、溶解氧（DO）、溫度、光密度（OD）等傳感器，實(shí)時監(jiān)測培養(yǎng)環(huán)境參數(shù)。部分設(shè)備配備熒光探頭，用于檢測葉綠素或代謝產(chǎn)物。
7、控制系統(tǒng)與軟件平臺
采用PLC或計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)光照周期（如12h光/12h暗）、溫度、pH、轉(zhuǎn)速、氣體流量等參數(shù)的自動調(diào)節(jié)與數(shù)據(jù)記錄。支持遠(yuǎn)程監(jiān)控與實(shí)驗(yàn)程序編輯，提升自動化水平。
8、進(jìn)樣與取樣裝置
設(shè)有無菌進(jìn)樣口和取樣閥，便于添加營養(yǎng)液、接種或中途取樣分析，減少污染風(fēng)險(xiǎn)。
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更新時間：2025-09-01
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