مفاعل ضوئي زجاجي لزراعة الخلايا الضوئية

نظرة عامة على المفاعل الضوئي الزجاجي

المفاعل الضوئي الزجاجي مزود بعدد من وظائف التحكم مثل درجة الحرارة والتحريك والأكسجين المذاب ودرجة الحموضة والتجديد وكثافة الضوء وما إلى ذلك، والتي يمكن استخدامها لزراعة مجموعة متنوعة من الكائنات الحية الدقيقة أو الخلايا النباتية في بيئة مستقرة وقابلة للتعديل.

خزان المفاعل الضوئي الزجاجي مصنوع من زجاج السيليكون البورون عالي القوة والمقاوم للحرارة العالية والتآكل، والأسطح الداخلية والخارجية مصقولة بلمعان عاكس، مما يمنع التلوث بشكل فعال ويوفر رؤية واضحة للمادة. بالإضافة إلى ذلك، تم تصميم المفاعل الضوئي الزجاجي بمصادر إضاءة داخلية وخارجية، والتي يمكنها ضبط طول الموجة وشدة الضوء وفقًا للحاجة للتكيف مع متطلبات عمليات التمثيل الضوئي المختلفة.

جهاز الإضاءة

• اعتماد نوع الغطاء الخارجي أو مصدر الضوء الداخلي المدمج لتوفير تأثير ضوئي موحد.
• يمكن تخصيص لون مصدر الضوء وطوله الموجي وشدته وفقًا لمتطلبات التجربة من أجل توفير ظروف التمثيل الضوئي للكائنات الحية الدقيقة أو الخلايا النباتية.
• مناسب لأبحاث التفاعلات البيولوجية حول التمثيل الضوئي للطحالب والكائنات الدقيقة والخلايا النباتية.

تصميم الخزان

• نطاق حجم الخزان: من 0.5 لتر إلى 15 لترًا، حجم العمل يصل إلى 70٪.
• مصنوع من زجاج السيليكون البورون المقاوم للحرارة العالية لضمان نقل الحرارة بكفاءة ومقاومة التآكل.
• غطاء الخزان المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L مزود بواجهات متعددة، مثل pH والأكسجين المذاب ودرجة الحرارة ومقابس أقطاب كهربائية أخرى، لضمان المراقبة في الوقت الفعلي لعدد من المعلمات.

نظام التحكم في درجة الحرارة

• نطاق التحكم في درجة الحرارة: من 20 درجة مئوية إلى 65 درجة مئوية، لتلبية احتياجات التخمير في درجات الحرارة المنخفضة والثقافة الميكروبية.
• باستخدام التسخين الكهربائي بالماء المغلف، والتنظيم التلقائي لدرجة حرارة التخمير، والتحكم الذكي PID لضمان دقة التحكم في درجة الحرارة، بدقة تصل إلى ± 0.2 درجة مئوية.

نظام تدفق الغاز والتهوية

• اعتماد مرشح مستورد لترشيح الهواء المعقم، تصل دقة الترشيح إلى 0.2μm لضمان تعقيم عملية الزراعة.
• مزود بمقياس تدفق عبر الإنترنت لضبط تدفق الغاز تلقائيًا، نطاق الضبط من 0 إلى 8 لتر/دقيقة، للتكيف مع الطلب على الغاز في ظروف تخمير مختلفة.

التحكم في الأكسجين المذاب ودرجة الحموضة

• يتم الكشف عن التحكم في الأكسجين المذاب بواسطة قطب كهربائي للأكسجين المذاب عبر الإنترنت، ويمكن ربطه بسرعة الدوران والتجديد والتحكم في المعلمات الأخرى، ودقة القياس ±3٪، والدقة 0.1٪.
• يتم التحكم في درجة الحموضة باستخدام أقطاب كهربائية مستوردة ومضخات تمعجية لإضافة الحمض والقلويات تلقائيًا، ويمكن ربط درجة الحموضة بعملية التزويد، ودقة التحكم ± 0.02.

التجديد التلقائي والتحكم في إزالة الرغوة

• يمكن ضبط نظام المضخة التمعجية لتوفير تدفق تلقائي للتجديد والتجديد لتجديد المواد، مثل السرعة الثابتة والتجديد الأسي.
• نظام التحكم التلقائي في إزالة الرغوة PID يراقب الرغوة في الوقت الفعلي، ويضيف مزيل الرغوة تلقائيًا لضمان استقرار عملية التخمير.

مبدأ العمل

1. تحسين ظروف الإضاءة والنمو:يكمن جوهر المفاعل الضوئي الزجاجي في نظام الإضاءة الخاص به، والذي يحاكي ظروف الإضاءة الطبيعية ويوفر أطوال موجية وكثافة ضوئية مناسبة لعملية التمثيل الضوئي. تقوم الطحالب والكائنات الدقيقة وغيرها بعملية التمثيل الضوئي من خلال تأثير الضوء لإنتاج الكتلة الحيوية والمستقلبات المطلوبة. يمكن ضبط مصدر الضوء المدمج أو الخارجي وفقًا لاحتياجات المواد المتفاعلة لضمان نمو الخلايا بكفاءة.
2. التحكم في درجة الحرارة ودرجة الحموضة:نظام التحكم في درجة الحرارة من خلال حمام مائي مغلف للتدفئة والتبريد، لضمان الحفاظ على درجة الحرارة داخل المفاعل ضمن النطاق المحدد مسبقًا، للتكيف مع احتياجات نمو الكائنات الحية الدقيقة أو الطحالب المختلفة. نظام التحكم في درجة الحموضة من خلال قطب الكشف والمضخة التمعجية لإضافة الحمض والقلويات تلقائيًا، للحفاظ على الحموضة والقلوية المناسبة لوسط الاستزراع، من أجل تعزيز عملية التمثيل الغذائي للكائنات الحية.
3. نقل الأكسجين والتقليب:يضمن التقليب الميكانيكي العلوي أو التقليب بالاقتران المغناطيسي الخلط المتجانس للمواد في المفاعل ويعزز النقل الفعال للأكسجين والمغذيات، وتجنب المساحة الميتة أو تدرج التركيز. يراقب قطب الأكسجين المذاب مستوى الأكسجين المذاب في الوقت الفعلي لضمان نمو الكائنات الحية الدقيقة في ظروف الأكسجين المناسبة.
4. تدفق الغاز والتجديد:يتم ضبط تدفق الغاز تلقائيًا بواسطة مقياس تدفق دقيق لضمان إمداد مستقر بالأكسجين وتجنب ركود الثقافة بسبب عدم كفاية إمدادات الغاز. يقوم نظام التزويد تلقائيًا بضبط كمية التزويد وفقًا لتغيرات DO و pH لتحسين التمثيل الغذائي ومعدل نمو الكائنات الحية الدقيقة.

مجالات التطبيق

• الطاقة الحيوية:بالنسبة للوقود الحيوي من الطحالب، مثل إنتاج الديزل الحيوي، يمكن للمفاعل الضوئي محاكاة ظروف الإضاءة الطبيعية، وتحسين كفاءة نمو الطحالب، وتعزيز تراكم الدهون، وتشجيع إنتاج الوقود الحيوي.
• حماية البيئة:في معالجة مياه الصرف الصحي وتحلل الملوثات، يمكن للمفاعلات الضوئية زراعة البكتيريا أو الطحالب الضوئية، وتحقيق تأثير استعادة البيئة من خلال امتصاص المواد الضارة وتحويل النفايات إلى مواد غير ضارة.
• الغذاء والتغذية:تُستخدم لزراعة خميرة الطعام والبروبيوتيك والكائنات الدقيقة الأخرى لإنتاج الألوان الطبيعية والفيتامينات والأحماض الأمينية وغيرها. تعزز الكفاءة العالية لعملية التمثيل الضوئي النمو السريع للكائنات الدقيقة ووفرة المستقلبات.
• الأدوية والمنتجات البيولوجية:تُستخدم المفاعلات الضوئية لإنتاج المضادات الحيوية واللقاحات والإنزيمات والأدوية البيولوجية الأخرى، وتوفر بيئة محكومة لتعزيز الإنتاج الواسع النطاق للكائنات الدقيقة أو الخلايا.
• الكيمياء الخضراء والهندسة الأيضية:في إنتاج المنتجات الطبيعية، مثل الأحماض العضوية الطبيعية والإنزيمات والمضادات الحيوية وغيرها، يتم استخدام التمثيل الضوئي لتعزيز إنتاجية المنتج وتشجيع تطوير الكيمياء الخضراء والهندسة الأيضية.