專利名稱：螺旋藻生產(chǎn)的新方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及營養(yǎng)食品添加劑、醫(yī)藥及輕化工原料的生產(chǎn)方法及其裝置，特別是螺旋藻生產(chǎn)的新方法及其裝置。
螺旋藻是一種光能自養(yǎng)型生物，它以二氧化碳、無機(jī)鹽和水為原料，借助于葉綠素，捕獲太陽光為能源，合成碳水化合物、蛋白質(zhì)和多種維生素。經(jīng)分析，螺旋藻的蛋白質(zhì)含量高達(dá)百分之六十以上。它含有適合人體的多種維生素和氨基酸，特別是人體必須的八種氨基酸都齊全。它還含有提高人體免疫機(jī)能的生物活性物質(zhì)。螺旋藻的細(xì)胞壁很薄，纖維素含量低，營養(yǎng)成分極易被食者吸收利用。因而受到國際社會(huì)的重視。我國也積極地進(jìn)行生產(chǎn)。目前，國內(nèi)外所采用的生產(chǎn)方法及裝置可歸納為三種基本類型第一種，是利用天然堿性湖泊和湖泊中自身的營養(yǎng)物質(zhì)來生產(chǎn)螺旋藻。采收螺旋藻用人工打撈方法。墨西哥就利用梭沙德克斯柯柯湖生產(chǎn)螺旋藻。該方法成本較低，但受地理?xiàng)l件限制，湖泊自身污染，生產(chǎn)的螺旋藻不純，制作出的產(chǎn)品質(zhì)量差，不能食用，售價(jià)低，經(jīng)濟(jì)效益差。第二種，一是采用方型池內(nèi)修筑溝渠道加攪拌循環(huán)培養(yǎng)的方法，其特點(diǎn)是一次性投放培養(yǎng)液和藻種，用泵進(jìn)行一次性采收；二是修筑大的園形池內(nèi)加攪拌循環(huán)培養(yǎng)的方法，其特點(diǎn)也是一次性投放培養(yǎng)液和藻種，用泵可進(jìn)行一次性采收，也可用人工打撈方法，多次采收。泰國、以色列和美國都是采用第二種類型。這兩種培養(yǎng)方法及裝置都有以下缺點(diǎn)(1.)螺旋藻培養(yǎng)時(shí)間長。因?yàn)?，要使多?shù)幼藻成熟，培養(yǎng)液基本耗盡后才能采收，用泵抽取過濾干燥；(2.)單位面積培養(yǎng)出的螺旋藻產(chǎn)量低。由于是采用統(tǒng)一收獲因此，最先成熟的藻體有一部份會(huì)“老死”，而未成熟的幼藻又被提前收獲，因而收獲時(shí)，單位時(shí)間和面積的產(chǎn)量就不高；
(3.)生產(chǎn)出的螺旋藻質(zhì)量差。由于螺旋藻細(xì)胞壁很薄，采收時(shí)經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)的水泵抽出時(shí)，許多藻體將會(huì)折斷，特別是成熟的大形藻體更易折斷。折斷后的藻體極易被污染。另外，最先成熟的藻體“老死”后的“藻尸”，也會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量；(4.)培養(yǎng)液的營養(yǎng)成份不被充分利用。因?yàn)?，一次性采收，殘余培養(yǎng)基中還有許多可以利用的營養(yǎng)成份未被利用，這樣，就增加了培養(yǎng)藥品的用量，也就是增加了生產(chǎn)成本；(5.)由于一次性培養(yǎng)和一次性采收，使得先成熟的藻體不能收獲，新的幼藻又在不斷地繁殖，這樣，培養(yǎng)池內(nèi)密度增大而抑制幼藻的生長。另外，不斷繁殖的幼藻會(huì)因營養(yǎng)成份不足而生長速度緩慢。
第三種，是采用透明塑料管道式的培養(yǎng)方法，其特點(diǎn)是用電子計(jì)算機(jī)控制管理。該方法及裝置投資大，很難推廣。據(jù)駐英使館科技處徐紹穎八八年寫給四川省科委第六號(hào)和五十七號(hào)文的資料看購置一套該種設(shè)備，需460萬英鎊。目前，我國還沒有條件采用此種裝置和方法來培養(yǎng)螺旋藻。現(xiàn)在，國內(nèi)外主要采用第二種方法及裝置來培養(yǎng)螺旋藻。
本發(fā)明的目的正是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，特提供一種用溝渠式加攪拌，連續(xù)培養(yǎng)，連續(xù)收獲，流加各種營養(yǎng)物質(zhì)和用二氧化碳作補(bǔ)充碳源的螺旋藻生產(chǎn)的新方法。
本發(fā)明的另一目的是特設(shè)計(jì)一種培養(yǎng)時(shí)間短，產(chǎn)量高，質(zhì)量好的溝渠式加攪拌，采收不用泵抽取，且成熟大藻體和未成熟的幼小藻體可自動(dòng)分流的培養(yǎng)采收裝置。
本發(fā)明的目的是由以下措施實(shí)現(xiàn)的一、培養(yǎng)裝置首先，選擇光照和溫度最適合螺旋藻生長繁殖的環(huán)境修建一個(gè)主培養(yǎng)池、一個(gè)接種配料池及濾液回收池的培養(yǎng)裝置。
(1.)主培養(yǎng)池a.把地面平整，修筑主培養(yǎng)池底面，且水平，四周修筑池周壁，在主培養(yǎng)池內(nèi)修筑一端與池周壁相接，另一端開啟的中間隔壁。由這些中間隔壁將培養(yǎng)池隔成首尾相連，閉合式的培養(yǎng)溝。在培養(yǎng)池四周底部各留有一個(gè)備用排水孔。
b.橫跨培養(yǎng)池頂部安裝一根輸送二氧化碳的主管道，在主管道與培養(yǎng)溝相對應(yīng)的位置上，安裝上倒丁形的支氣管道進(jìn)入每條培養(yǎng)溝。
c.在培養(yǎng)溝上安裝攪拌器，使培養(yǎng)溝內(nèi)的培養(yǎng)液能沿著一個(gè)方向流動(dòng)。
d.在最末一道培養(yǎng)溝內(nèi)，從中間隔壁開啟端起，距池周壁一米處建筑一道斜向隔壁。斜向隔壁留有缺口，可安裝過濾網(wǎng)。斜向隔壁的規(guī)格與中間隔壁相同。在斜向隔壁與池周壁構(gòu)成的斜窄溝內(nèi)，可橫向安裝上除渣網(wǎng)。并在末端裝一個(gè)孔徑較小的過濾網(wǎng)，此網(wǎng)與培養(yǎng)溝順流方向的池底面構(gòu)成夾角。這些過濾網(wǎng)和除渣網(wǎng)均為活動(dòng)型，可隨時(shí)取出和裝上。在斜窄溝末端安裝過濾網(wǎng)的池周壁上，開一個(gè)排放口，并裝上排放閘。此排放口接一水槽與培養(yǎng)池外的清洗槽相連。清洗槽底部安上孔徑較小的過濾網(wǎng)。清洗槽再接入離心機(jī)內(nèi)。
(2.)接種配料池a.在主培養(yǎng)池側(cè)修筑一個(gè)其體積為主培養(yǎng)池三十～九十分之一。底面水平且高于主培養(yǎng)池池周壁的池子。
b.在向主培養(yǎng)池一側(cè)的池壁上，安裝一根帶閥門的管道，直通入主培養(yǎng)池池底。
(3.)濾液回收池
a.在距清洗槽和離心機(jī)附近，修筑一個(gè)底面低于主培養(yǎng)池池底，體積相當(dāng)于與接種配料池的二分之一的濾液回收池。
b.在清洗槽下面修一條小溝與濾液回收池相連。
c.濾液回收池內(nèi)的回收液，可用泵抽提返回主培養(yǎng)池內(nèi)。
主培養(yǎng)池、接種配料池和濾液回收池建筑用材料，均為磚和水泥。
二.培養(yǎng)方法(1.)培養(yǎng)時(shí)，首先在接種配料池內(nèi)按比例配制好培養(yǎng)液，接上藻種攪拌均勻。然后，打開池壁上輸出管道上的閥門，將帶藻種的培養(yǎng)液輸入主培養(yǎng)池的培養(yǎng)溝內(nèi)。
(2.)立即打開攪拌器進(jìn)行攪拌。攪拌時(shí)，使培養(yǎng)液在培養(yǎng)溝內(nèi)沿著一個(gè)方向流動(dòng)。
(3.)當(dāng)培養(yǎng)液中藻體密度達(dá)到0.05～0.2克/升干藻體時(shí)，便可采收。
(4.)采收時(shí)，在斜向隔壁缺口處裝上過濾網(wǎng)，在斜窄溝橫向裝上除渣網(wǎng)，在斜窄溝末端裝上過濾網(wǎng)。這時(shí)，培養(yǎng)液流動(dòng)受阻，液面自然上升。未成熟的幼藻仍可經(jīng)斜向隔壁缺口上的過濾網(wǎng)孔流回培養(yǎng)溝內(nèi)，而成熟體大的藻體則被網(wǎng)阻攔，打開排放口上的排放閘，成熟藻體經(jīng)過除渣網(wǎng)去渣后，流出排放口，經(jīng)過水槽流入清洗槽內(nèi)，這時(shí)，立即打開自來水管，用噴霧狀清水滴清洗藻體。
(5.)將洗凈的藻體流入離心機(jī)中除去部分水分，再通過壓力噴霧干燥機(jī)干燥，即可得干藻粉。
(6.)連續(xù)采收四天后，經(jīng)接種配料池，分別按比例劑量將各種營養(yǎng)物質(zhì)流加入培養(yǎng)池中，用以保持培養(yǎng)液中的藻體能得到充足的養(yǎng)料。
(7.)螺旋藻生長培養(yǎng)液的PH值為9.0～11.0，因此，當(dāng)培養(yǎng)液PH值升到11時(shí)，需通過二氧化碳輸氣管道，向培養(yǎng)液中輸入二氧化碳，使培養(yǎng)液的PH值保持在螺旋藻生長的范圍內(nèi)。除用二氧化碳代替大部分碳酸鹽外，還可用氨態(tài)氮代替硝銨態(tài)氮。
下面結(jié)合螺旋藻培養(yǎng)池的裝置示意圖和培養(yǎng)原理以及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
附圖
為螺旋藻培養(yǎng)池的示意中序號(hào)(1.)培養(yǎng)池周壁 (2.)培養(yǎng)池中間隔壁 (3.)培養(yǎng)溝 (4.)二氧化碳通氣主管道 (5.)倒丁字型支氣管 (6.)攪拌器 (7.)斜向隔壁 (8.)斜向隔壁缺口 (9.)過濾網(wǎng) (10.)斜窄溝 (11.)除渣網(wǎng) (12.)末端過濾網(wǎng) (13.)排放口 (14.)水槽 (15.)清洗槽 (16.)離心機(jī) (17.)接種配料池 (18.)閥門管道 (19)二氧化碳源 (20)濾液回收池 (21)小溝一，培養(yǎng)方法(1.)培養(yǎng)時(shí)，首先在接種配料池(17)內(nèi)按比例配好培養(yǎng)液，接上藻種攪拌均勻，然后打開接種配料池閥門管道(18)上的閥門，將帶藻種的培養(yǎng)液輸入主培養(yǎng)池中的培養(yǎng)溝(3)內(nèi)。
(2.)開動(dòng)攪拌器(6)進(jìn)行攪拌，使培養(yǎng)液在培養(yǎng)溝內(nèi)沿著同一方向循環(huán)流動(dòng)。
(3.)待培養(yǎng)液中的藻體密度達(dá)到0.05～0.2克/升干藻體時(shí)，便可進(jìn)行采收。
(4.)采收時(shí)，在斜向隔壁缺口(8)處，裝上50～300目的過濾網(wǎng)(9).在斜窄溝內(nèi)橫向裝上除渣網(wǎng)(11).在斜窄溝末端，橫向裝上50～300目的過濾網(wǎng)(12)，末端過濾網(wǎng)與培養(yǎng)溝順流方向底面呈30至60度的夾角。所有的過濾網(wǎng)和除渣網(wǎng)均為活動(dòng)型，隨時(shí)可取出或裝上。裝上過濾網(wǎng)和除渣網(wǎng)后，培養(yǎng)溝內(nèi)的培養(yǎng)液流動(dòng)受阻，培養(yǎng)液面自然上升。未成熟的幼藻體仍可隨培養(yǎng)液經(jīng)斜向隔壁缺口上的過濾網(wǎng)孔流回培養(yǎng)溝內(nèi)再生長，而成熟體大的藻體則被網(wǎng)阻攔。這時(shí)，打開排放口(13)上的排放閘，成熟的大藻體通過除渣網(wǎng)除去渣，流向排放口(13)，經(jīng)過水槽流入清洗槽(15)內(nèi)，立即打開自來水龍頭，以噴霧狀的水滴清洗藻體。
(5.)再將洗凈的藻體流入離心機(jī)(16)中除去部份水份，最后通過壓力噴霧干燥機(jī)干燥，即可得干藻粉。
(6.)采收四天后，經(jīng)接種配料池(17)，分別按比例劑量將各種營養(yǎng)物質(zhì)流加入培養(yǎng)池中，用以保持培養(yǎng)液中的藻體能得到充足的養(yǎng)料。
(7.)適合螺旋藻生長培養(yǎng)液的PH值在9.0～11.0的范圍，因此，當(dāng)培養(yǎng)液PH值升到11時(shí)，需打開二氧化碳輸氣主管道(4)上的開關(guān)通過倒丁字型支管(5)，把二氧化碳輸入培養(yǎng)液中，使培養(yǎng)液的PH值保持在螺旋藻生長的范圍內(nèi)。除用二氧化碳代替大部分碳酸鹽外，還可用氨態(tài)氮代替硝銨態(tài)氮。
二.培養(yǎng)裝置(1.)選擇光照和溫度最適合螺旋藻生長繁殖的環(huán)境修建一個(gè)主培養(yǎng)池。主培養(yǎng)池底面水平，面積為500～1500平方米，四周修筑高50～80厘米，厚25厘米的池周壁(1)。在池周壁內(nèi)修筑一端與池周壁相接，另一端開啟的中間隔壁(2)。中間隔壁高40～60厘米，厚13厘米，由這些中間隔壁將整個(gè)培養(yǎng)池隔成2～4米寬，首尾相連的閉合式培養(yǎng)溝(3)。在培養(yǎng)池四周底部留有備用排水孔。
(2.)橫跨主培養(yǎng)池頂部，安裝一根二氧化碳通氣主管道(4)，在主管道與培養(yǎng)溝相對應(yīng)的位置上，裝上倒丁字形的支氣管道(5)該支氣管插入每條培養(yǎng)溝內(nèi)。
(3.)在培養(yǎng)溝上，每隔40～100米處安裝一臺(tái)攪拌器(6)，使培養(yǎng)溝內(nèi)的培養(yǎng)液沿著一個(gè)方向流動(dòng)。
(4.)在最末一道培養(yǎng)溝內(nèi)，從中間隔壁開啟端起，距池周壁一米處修筑一長11～22米的斜向隔壁(7)。此隔壁每隔2～3米處，留一個(gè)0.6～1.5米長的缺口，用來安裝過濾網(wǎng)(9)。斜向隔壁規(guī)格與中間隔壁相同。在斜向隔壁與池周壁構(gòu)成的斜窄溝(10)上，橫向安裝二至五個(gè)除渣網(wǎng)(11)。并在末端安裝一個(gè)孔徑較小的末端過濾網(wǎng)(12)，此網(wǎng)與培養(yǎng)溝內(nèi)培養(yǎng)液順流方向底面呈30至60度的夾角。這些過濾網(wǎng)和除渣網(wǎng)均為活動(dòng)型，可隨時(shí)取出或裝上。
(5.)在斜窄溝(10)末端安裝過濾網(wǎng)的池周壁上，(從池底向上28～45厘米處)，開一個(gè)0.6～1.5米寬的排放口，其上裝一個(gè)排放閘。此排放口接一水槽(14)。水槽下面接清洗槽(15)，清洗槽底部安裝孔徑較小的過濾網(wǎng)。清洗槽向地面傾斜，末端延長線與地面成10～20度的夾角。在清洗槽上方裝一根帶霧狀噴頭的自來水管。離心機(jī)放在清洗槽下，清洗過濾后的成熟藻體，可流入離心機(jī)內(nèi)除去部份水分。
(6.)接種配料池(17)體積是培養(yǎng)池的三十至九十分之一，且池子底面水平，并高于主培養(yǎng)池池周壁(1)。接種配料池接一根帶閥門的管道(18)連接主培養(yǎng)池，并通入到池底。
(7.)在清洗槽(15)和離心機(jī)(16)附近，修筑一個(gè)濾液回收池(20)。池底需要平整并低于主培養(yǎng)池底面?；厥粘氐捏w積相當(dāng)于接種配料池(17)的二分之一，在清洗槽下面，修一條小溝(21)與濾液回收池相連。濾液回收池內(nèi)的回收液可用泵抽提返回到主培養(yǎng)池內(nèi)。
本發(fā)明與原有技術(shù)相比具有以下特點(diǎn)1.采用流加各種營養(yǎng)物質(zhì)，使螺旋藻始終保持在各種營養(yǎng)成份充足的環(huán)境里快速生長。
2.由于是連續(xù)培養(yǎng)和連續(xù)收獲，可使培養(yǎng)中的螺旋藻保持在一定的密度中，就不會(huì)因藻體密度過高產(chǎn)生反饋抑制作用降低螺旋藻生長速度。
3.由于對殘余培養(yǎng)基的再利用，可減少培養(yǎng)藥品的用量，因而可降低生產(chǎn)成本。
4.由于殘余培養(yǎng)基中留下了生命力旺盛的幼小藻體，不僅減少了接種手續(xù)，而且，這些幼藻可以長期保持在對數(shù)生長期中。
5.采用二氧化碳補(bǔ)充碳源，不僅可減少碳酸鹽的用量，而且還能使培養(yǎng)液的PH值穩(wěn)定，促進(jìn)培養(yǎng)中的藻體迅速生長繁殖。
6.由于連續(xù)采收成熟藻體，縮短了培養(yǎng)時(shí)間，增加了產(chǎn)量。自動(dòng)采收不需用泵抽取?？墒勾髠€(gè)藻體不因折斷而被污染，從而提高了干藻粉的質(zhì)量。
7.本方法簡單，容易實(shí)施，成本低，易推廣，有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
權(quán)利要求
1.螺旋藻生產(chǎn)的新方法，采用溝渠式加攪拌，其特征在于(1.)首先在接種配料池(17)內(nèi)配好培養(yǎng)液并接上藻種，打開閥門管道(18)上的閥門，將帶藻種的培養(yǎng)液輸入主培養(yǎng)池中的培養(yǎng)溝(3)內(nèi)；(2.)待培養(yǎng)液中的藻體密度達(dá)到0.05～0.2克/升干藻體時(shí)，便可進(jìn)行采收；(3.)采收時(shí)，在斜向隔壁缺口(8)處，裝上50～300目的過濾網(wǎng)(9)，在斜窄溝(10)內(nèi)橫向裝上除渣網(wǎng)(11)，在斜窄溝末端裝上50～300目的末端過濾網(wǎng)(12)，末端過濾網(wǎng)(12)與培養(yǎng)溝順流方向底面成30～60度的夾角，這時(shí)，培養(yǎng)液流動(dòng)受阻，液面自然上升，未成熟的幼藻體仍可經(jīng)斜向隔壁缺口上的過濾網(wǎng)孔，流回培養(yǎng)溝內(nèi)，而成熟體大的藻體則被網(wǎng)阻攔，打開排放口(13)上的排放閘，成熟的大藻體通過除渣網(wǎng)除渣后，流出排放口，經(jīng)過水槽(14)流入清洗槽(15)內(nèi)，立即打開自來水管，用噴霧狀的水滴清洗藻體；(4.)將洗凈的藻體流入離心機(jī)(16)中除去部份水份，再通過壓力噴霧干燥機(jī)干燥，即可獲得干藻粉；(5.)連續(xù)采收四天后，經(jīng)接種配料池(17)，分別按比例劑量將各種營養(yǎng)物質(zhì)流加入培養(yǎng)池中，用以保證培養(yǎng)液中的藻體能得到充足的養(yǎng)料。(6.)當(dāng)螺旋藻培養(yǎng)液PH值升到11時(shí)，需通過二氧化碳通氣主管道(4)和倒丁型支管，向培養(yǎng)液中補(bǔ)加二氧化碳，使培養(yǎng)液的PH值保持在9.0～11.0的范圍，除用二氧化碳代替大部分碳酸鹽外，還可用氨態(tài)氮代替硝銨態(tài)氮；
2.螺旋藻培養(yǎng)裝置，培養(yǎng)池修筑溝渠，安裝攪拌器，其特征在于(1.).橫跨培養(yǎng)池頂部安裝二氧化碳輸氣管道[即通氣主管道(4)和倒丁子型支氣管(5)]；(2.).在最末一道培養(yǎng)溝(3)內(nèi)，從中間隔壁(2)開啟端起，距池周壁(1)一米處，修筑一長11～22米的斜向隔壁(7).此隔壁每隔2～3米處，留一個(gè)0.6～1.5米長的缺口，用來安裝過濾網(wǎng)(9)，在斜向隔壁與池周壁(1)構(gòu)成的斜窄溝(10)內(nèi)安裝除渣網(wǎng)(11)，在斜窄溝末端安裝過濾網(wǎng)(12)，這些過濾網(wǎng)和除渣網(wǎng)均為活動(dòng)型，可隨時(shí)取出或裝上；(3.)在斜窄溝末端安裝過濾網(wǎng)(9)的池周壁上，(從池底向上28～45厘米處)開一個(gè)0.6～1.5米的排放口(13)，并裝上排放閘，排放口接一水槽(14)，水槽下面接一清洗槽(15)，清洗槽底部安裝過濾網(wǎng)(9).清洗槽向地面傾斜(末端延長線與地面成10～20度的夾角)；(4.)接種配料池(17)體積是主培養(yǎng)池的三十至九十分之一，且池子底面水平并高于主培養(yǎng)池池周壁(1)，接種配料池接一根帶閥門的管道(18)連接主培養(yǎng)池且通入池底；(5.)在清洗槽(15)和離心機(jī)(16)附近，修筑一個(gè)體積相當(dāng)于接種配料池(17)二分之一的濾液回收池(20)，池底平整并低于主培養(yǎng)池池底；(6.)在清洗槽(15)下面，修一條小溝(21)與濾液回收池(20)相連。
全文摘要
本發(fā)明為一種螺旋藻生產(chǎn)的新方法及其裝置。該方法及其裝置采用溝渠式加攪拌，連續(xù)培養(yǎng)，連續(xù)收獲，流加各種營養(yǎng)物質(zhì)和用二氧化碳作補(bǔ)充碳源的新方法及裝置。該方法及裝置能充分利用培養(yǎng)液中的營養(yǎng)成份，不會(huì)因藻體生長密度過高產(chǎn)生反饋抑制作用。一次接種長期收獲，可使幼小藻體長期保持在對數(shù)生長期中。本發(fā)明采收不用泵抽取，能有效地提高產(chǎn)量和質(zhì)量及降低成本。采用本發(fā)明生產(chǎn)螺旋藻，經(jīng)濟(jì)效益好，成本低，時(shí)間短，方法簡單，易于實(shí)施和推廣。
文檔編號(hào)A01G33/00GK1098246SQ9311192
公開日1995年2月8日 申請日期1993年8月2日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月2日
發(fā)明者付華龍 申請人:四川大學(xué)