一種微藻培養(yǎng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及微藻培養(yǎng)領(lǐng)域，具體地，涉及一種培養(yǎng)效率高、質(zhì)量高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且培養(yǎng)條件容易控制的微藻培養(yǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]微藻是一類在陸地、海洋分布廣泛，營(yíng)養(yǎng)豐富、光合利用度高的自養(yǎng)植物，細(xì)胞代謝產(chǎn)生的多糖、蛋白質(zhì)、色素等，使其在食品、醫(yī)藥、基因工程、液體燃料等領(lǐng)域具有很好的開發(fā)前景。
[0003]微藻按生長(zhǎng)的環(huán)境分為水生微藻、陸生微藻和氣生微藻。其中，水生微藻又分為淡水生和海水生兩種。按生活方式分為浮游微藻和底棲微藻。微藻具有三個(gè)基本特性，一是種類很多，生理學(xué)和生化特性范圍很廣，因此微藻能產(chǎn)生很多功能獨(dú)特的脂肪、多糖、蛋白、類胡蘿卜素等生物活性的物質(zhì);二是微藻能低成本地將用于標(biāo)記的同位素13C、15N和2H結(jié)合進(jìn)入體內(nèi)，因而這類標(biāo)記元素可進(jìn)入微藻產(chǎn)生的各種代謝產(chǎn)物中；三是微藻包括了一個(gè)大而尚未開發(fā)的生物類群，因而提供了一個(gè)實(shí)質(zhì)上未開發(fā)的資源寶庫(kù)。微藻的上述三個(gè)基本特性，決定了微藻在醫(yī)藥、食品、水產(chǎn)養(yǎng)殖、化工、能源、環(huán)保、農(nóng)業(yè)及航天等領(lǐng)域有著重要的開發(fā)價(jià)值。
[0004]目前，我國(guó)在微藻的大規(guī)模培養(yǎng)方面基礎(chǔ)十分薄弱?，F(xiàn)有的微藻培養(yǎng)方式主要采用的是在敞開式反應(yīng)器中進(jìn)行培養(yǎng)，最常用的比如敞開式跑道池。但是，這種培養(yǎng)方式具有效率低、培養(yǎng)條件無法控制、并且容易污染的缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約了微藻生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
[0005]有鑒于此，亟需提供一種新型微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，使得微藻培養(yǎng)效率高、質(zhì)量高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且培養(yǎng)條件容易控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明在于提供一種新型微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，能夠使得微藻培養(yǎng)效率高、質(zhì)量高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且培養(yǎng)條件容易控制。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，所述微藻培養(yǎng)系統(tǒng)包括培養(yǎng)液水箱、第一水栗、第一光生物反應(yīng)器、第二水栗、曝氣罐、管式光生物反應(yīng)器、和管式離心機(jī)；
所述第一光生物反應(yīng)器包括第一溫度電極、第一通氣管、第一控溫管、第一藻種轉(zhuǎn)移孔、第一支撐架、和第一光生物反應(yīng)器外殼;其中，所述第一溫度電極、所述第一通氣管、和所述第一控溫管插入所述第一光生物反應(yīng)器外殼中，所述第一藻種轉(zhuǎn)移孔設(shè)置在所述第一光生物反應(yīng)器外殼的底部，所述第一支撐架用于支撐所述第一光生物反應(yīng)器外殼;較優(yōu)地，第一支撐架為不銹鋼支撐架，可以防止支撐架銹蝕。
[0008]所述曝氣罐包括第二溫度電極、第二通氣管、第二控溫管、循環(huán)栗、第二藻種轉(zhuǎn)移孔、第二支撐架、和曝氣罐外殼;其中所述第二溫度電極、所述第二通氣管、和所述第二控溫管插入所述曝氣罐外殼中；所述循環(huán)栗和所述第二藻種轉(zhuǎn)移孔設(shè)置在所述曝氣罐外殼的底部，所述第二支撐架用于支撐所述曝氣罐外殼;較優(yōu)地，第二支撐架為不銹鋼支撐架，可以防止支撐架銹蝕。
[0009]所述管式光生物反應(yīng)器包括管式光生物反應(yīng)器主體管道和第三支撐架;其中，所述第三支撐架用于支撐所述管式光生物反應(yīng)器主體管道。較優(yōu)地，第三支撐架為不銹鋼支撐架，可以防止支撐架銹蝕。
[0010]其中，所述培養(yǎng)液水箱通過第一管道與所述第一水栗連通;所述第一水栗通過第二管道與第十一管道連通;所述第一光生物反應(yīng)器通過第三管道連通于所述第二管道上；所述第二水栗通過第四管道與所述第一光生物反應(yīng)器上的第一藻種轉(zhuǎn)移孔連通，同時(shí)所述第二水栗通過第五管道與所述曝氣罐上的第二藻種轉(zhuǎn)移孔連通;所述曝氣罐通過第六管道與所述第十一管道連通;所述第十一管道連通所述曝氣罐頂部與管式光生物反應(yīng)器主體管道;第七管道連通所述管式光生物反應(yīng)器主體管道的底部與所述管式離心機(jī)的進(jìn)水端;第八管道連通所述管式離心機(jī)的出水端。
[0011 ]微藻培養(yǎng)液在培養(yǎng)液水箱中培養(yǎng)后，啟動(dòng)第一水栗，培養(yǎng)液則經(jīng)過第一水栗轉(zhuǎn)移至第一光生物反應(yīng)器和管式光生物反應(yīng)器主體管道中。通過第一溫度電極和第一控溫管，可以將第一光生物反應(yīng)器中的溫度調(diào)節(jié)至適合微藻藻種的溫度，并通過第一通氣管通入適當(dāng)?shù)?，以及控制第一光生物反?yīng)器中的光照，讓藻種生長(zhǎng)。待藻種生長(zhǎng)到一定程度時(shí)，啟動(dòng)第二水栗，將藻種轉(zhuǎn)移至曝氣罐中。同樣地，通過第二溫度電極和第二控溫管，將曝氣罐中的溫度調(diào)節(jié)至合適的溫度。然后通過第二通氣管，通入適當(dāng)?shù)?，讓藻種充分的曝氣。待曝氣完成后，啟動(dòng)循環(huán)栗，將曝氣后的藻種轉(zhuǎn)移至管式光生物反應(yīng)器主體管道中。此時(shí)，通過控制管式光生物反應(yīng)器主體管道的光照，培養(yǎng)液及曝氣后的藻種一同在管式光生物反應(yīng)器主體管道中繁殖生長(zhǎng)。待管式光生物反應(yīng)器主體管道中的微藻生長(zhǎng)好后，將微藻轉(zhuǎn)移至管式離心機(jī)中進(jìn)行提取。微藻提取出來后，將管式離心機(jī)內(nèi)的污水排出。
[0012]由于本微藻培養(yǎng)系統(tǒng)在⑶2控制、溫度控制及光照控制均可以控制和調(diào)節(jié)，使得微藻培養(yǎng)效率高、質(zhì)量高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且培養(yǎng)條件容易控制。
[0013]進(jìn)一步的技術(shù)方案中，所述微藻培養(yǎng)系統(tǒng)還包括在所述第一管道上設(shè)置第二閥門，在所述第二管道上設(shè)置第三閥門，在所述第三管道上設(shè)置第四閥門，在所述第四管道上設(shè)置第五閥門，在所述第五管道上設(shè)置第六閥門，在所述第六管道上設(shè)置第七閥門，在所述第七管道上設(shè)置第八閥門，在所述第八管道上設(shè)置第九閥門，在所述第十一管道上設(shè)置第十閥門。
[0014]在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，本微藻培養(yǎng)系統(tǒng)還包括第九管道和第十管道。第九管道一端連接培養(yǎng)液水箱，另一端連接第二管道。第十管道連接第九管道。在第十管道上設(shè)置第一閥門。當(dāng)微藻培養(yǎng)完成且提取出來后，通過在第十管道上接入外來水源，可以清洗本微藻培養(yǎng)系統(tǒng)的設(shè)備和管道，為下次微藻培養(yǎng)做好準(zhǔn)備。
[0015]進(jìn)一步的，第一水栗的葉輪采用圓柱結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行倒圓角，用來降低對(duì)藻體的剪切力。同樣地，第二水栗也采用類似第一水栗的結(jié)構(gòu)。
[0016]進(jìn)一步的，所述循環(huán)栗的葉輪采用圓柱結(jié)構(gòu)，且進(jìn)行倒圓角。
[0017]優(yōu)選地，在第四管道上，設(shè)置混合裝置，用于將藻液和培養(yǎng)液進(jìn)行充分地混合。具體地，在第四管道的內(nèi)周壁上設(shè)置倒“八”字擋板，在第四管道的軸向中心線上設(shè)置一根轉(zhuǎn)動(dòng)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)軸上固定連接正“八”字擋板。當(dāng)藻液和培養(yǎng)液進(jìn)入第四管道時(shí)，在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)及倒“八”字擋板的共同作用下，藻液和培養(yǎng)液進(jìn)行了充分的混合。同樣地，該混合裝置也可以設(shè)置在第五管道和第六管道上。
[0018]具體地，第一光生物反應(yīng)器的上方設(shè)置第一人工光源，管式光生物反應(yīng)器的上方設(shè)置第二人工光源，方便控制第一光生物反應(yīng)器和管式光生物反應(yīng)器的光照。具體地，第一人工光源和第二人工光源為L(zhǎng)ED光源，其光源強(qiáng)度可控，這樣便于針對(duì)不同的藻類更換LED波長(zhǎng)、光強(qiáng)、光暗周期，來適應(yīng)不同的微藻。并且，光暗周期還可以達(dá)到節(jié)能的目的。在第一光生物反應(yīng)器和曝氣罐的周圍，設(shè)置CO2鋼瓶和氣栗，用氣栗將CO2鋼瓶中的CO2送入第一通氣管和第二通氣管，方便控制第一光生物反應(yīng)器和曝氣罐中⑶2的量。同樣地，在第一光生物反應(yīng)器和曝氣罐的周圍，設(shè)置循環(huán)水槽，通過循環(huán)水槽分別與第一控溫管和第二控溫管連通，用于第一光生物反應(yīng)器和曝氣罐的溫度控制。
[0019]進(jìn)一步的，所述管式光生物反應(yīng)器主體管道設(shè)置成螺旋式或者柵欄式；
所述設(shè)置成螺旋式的管式光生物反應(yīng)器由一根具有彎管的玻璃管構(gòu)成所述光生物反應(yīng)器主體管道；
所述設(shè)置成柵欄式的管式光生物反應(yīng)器的所述光生物反應(yīng)器主體管道由八根玻璃管道組成，分成上下兩組，每組分別為四根；下面四根玻璃管道分別與第一四通和八通相連通，上面四根玻璃管道分別與第二四通和八通相連通。微藻培養(yǎng)液進(jìn)入第一四通，然后流過下面四根玻璃管道，進(jìn)入八通，接著流過上面四根玻璃管道，再進(jìn)入第二四通，最后轉(zhuǎn)移至管式離心機(jī)中進(jìn)行提取。微藻提取出來后，將管式離心機(jī)內(nèi)的污水排出。
[0020]進(jìn)一步的，所述玻璃管道采用亞克力材料制成;并且，所述第一四通、所述八通和所述第二四通采用PVC材料制成;所述玻璃管道與所述第一四通之間、所述玻璃管道與和所述八通之間、所述玻璃管道與所述第二四通之間、所述玻璃管道與所述八通之間均采用焊接方式連接或者管套緊箍連接。
[0021]進(jìn)一步的，當(dāng)所述玻璃管道與所述第一四通之間、所述玻璃管道與和所述八通之間、所述玻璃管道與所述第二四通之間采用管套緊箍連接時(shí)，先將管套套在待連接的兩個(gè)連接件上，然后再將所述管套緊箍于所述管套的外周上，優(yōu)選地，所述管套為橡膠件，并且所述橡膠件內(nèi)環(huán)具有凹槽和格擋結(jié)構(gòu)。
[0022]較優(yōu)地，培養(yǎng)液水箱的容積為200L，第一光生物反應(yīng)器的容積為60L，曝氣罐的容積為35L，管式光生物反應(yīng)器的容積為100L或120L。
[0023]而在另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，本微藻培養(yǎng)系統(tǒng)還包括廢水池。管式離心機(jī)中的污水可以通過第八管道排入廢水池中，這樣可以更好地保護(hù)環(huán)境。
[0024]更進(jìn)一步地，上述微藻培養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)置于室內(nèi)，這樣能夠更加保證培養(yǎng)出來的微藻的質(zhì)量。
[0025]通過上述技術(shù)方案，所述新型微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，通過對(duì)培養(yǎng)過程中的C02、溫度、光照進(jìn)行控制，使得微藻培養(yǎng)效率高且培養(yǎng)出來的微藻質(zhì)量高，而本微藻培養(yǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易操作。
[002