專利名稱：螺旋管式光生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光生物反應(yīng)器，特別涉及一種螺旋管式光生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
鹽藻是一種單細(xì)胞綠藻，能在適宜條件下積累大量的β-胡蘿卜素，含量最高可超過干重的10％，是β-胡蘿卜素最好的天然資源。目前生產(chǎn)天然β-胡蘿卜素主要是大面積培養(yǎng)鹽藻進行生產(chǎn)，但開放式養(yǎng)殖鹽藻受地質(zhì)、氣候、自然光照、鹽度、天敵等等環(huán)境因素的嚴(yán)格限制，可控性較差，產(chǎn)量及養(yǎng)殖效率低，如在養(yǎng)殖期間如遇到下雨，滲透壓急劇變化常造成細(xì)胞破裂，可能導(dǎo)致β-胡蘿卜素合成消失；另一方面，開放式養(yǎng)殖方式還需占用大面積的土地和水域資源。利用光生物反應(yīng)器培養(yǎng)鹽藻可以解決開放式養(yǎng)殖方式存在的上述缺點及不足之處，現(xiàn)有的光生物反應(yīng)器有如專利號01227307.4的中國實用新型公開的“一種適用于大型海藻種苗培養(yǎng)的光生物反應(yīng)器”及專利號02236339.4的中國實用新型公開的“反應(yīng)器”，這類光生物反應(yīng)器存在的主要問題是培養(yǎng)罐和光合區(qū)域沒有分開，造成外置光源的光路長，藻細(xì)胞間相互遮光作用嚴(yán)重，導(dǎo)致光利用率低，光合效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、合理，光利用率高，生產(chǎn)可控性好，對土地和水域資源占用率低的適用于微藻培育的螺旋管式光生物反應(yīng)器。
本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)本螺旋管式光生物反應(yīng)器包括螺旋管、光源、藻液儲罐、藻液輸送泵，所述螺旋管環(huán)繞于光源周圍，螺旋管與藻液儲罐及藻液輸送泵連接構(gòu)成封閉循環(huán)回路。
所述螺旋管采用透光材料較好的材料制成，如玻璃或有機玻璃等；本發(fā)明人在試驗了有機玻璃反應(yīng)器培養(yǎng)鹽藻后，發(fā)現(xiàn)鹽藻在有機玻璃制成的培養(yǎng)容器里，貼壁現(xiàn)象嚴(yán)重，使得光利用率急劇下降，而在普通玻璃容器里，只發(fā)生輕微貼壁現(xiàn)象，又考慮到光照射反應(yīng)器會產(chǎn)生熱效應(yīng)，所以采用普通耐高溫玻璃作為螺旋管的材料。
所述光源采用日光燈管，其光照強度能提供鹽藻生長所需的光能，當(dāng)需要較強光照時，可以選用功率較高的日光燈管或者增加日光燈管數(shù)量；一般來說，在一根螺旋管內(nèi)設(shè)置有一根日光燈管；對于內(nèi)徑較大的螺旋管，亦可在一根螺旋管內(nèi)設(shè)置多根日光燈管，以提供較強的光照效果。
所述螺旋管及光源的數(shù)量根據(jù)生產(chǎn)需要可為一個或多個，多個螺旋管之間可為串聯(lián)或并聯(lián)的連接關(guān)系。
所述藻液儲罐的頂部設(shè)置有藻液入口、取樣口和通氣口，所述藻液儲罐的底部設(shè)置有藻液輸出口。
所述藻液儲罐外設(shè)置有加熱器對藻液儲罐內(nèi)藻液溫度進行調(diào)節(jié)控制；所述加熱器為紅外燈，紅外燈與藻液儲罐相對設(shè)置，可對罐內(nèi)藻液進行加熱和保溫。
所述藻液儲罐的通氣口與氣泵相連接，可由氣泵通入空氣，使微藻與空氣中的二氧化碳相接觸，獲得藻類光合作用所需的碳源。
所述藻液輸送泵為蠕動泵；采用蠕動泵的主要原因是由于無細(xì)胞壁的微藻細(xì)胞比較脆弱，對剪切力非常敏感，離心泵等能產(chǎn)生較強剪切力的流體輸送設(shè)備均不適用于藻液的循環(huán)；蠕動泵是通過壓差來進行流體輸送的設(shè)備，其輸送方式溫和，不傷害藻細(xì)胞，可作為微藻培養(yǎng)的輸送設(shè)備。
本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果(1)本螺旋管式光生物反應(yīng)器采用了培養(yǎng)罐和光合區(qū)域分開的結(jié)構(gòu)形式，并在光合區(qū)域采用了螺旋管狀設(shè)計，大大減少了光照路徑，提高了光合作用效率；(2)利用本螺旋管式光生物反應(yīng)器進行微藻的培育效果好，與室外自然條件同體積培養(yǎng)進行了對照試驗表明，本光生物反應(yīng)器的藻細(xì)胞生物量比對照高出50mg/L；β-胡蘿卜素產(chǎn)量高出10mg/L，具有較高的比表面積，達(dá)到了62m-1，遠(yuǎn)高于開放池培養(yǎng)的不到10m-1。(3)本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、合理，光利用率高，生產(chǎn)可控性好，對土地和水域資源占用率低，解決了目前微生物發(fā)酵法和鹽藻開放式培養(yǎng)法生產(chǎn)天然β-胡蘿卜素存在的問題，可降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效率。


圖1是本實用新型螺旋管式光生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1所示螺旋管式光生物反應(yīng)器中的螺旋管結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例1本實用新型的具體結(jié)構(gòu)如圖1～圖2所示，由圖1可見，本螺旋管式光生物反應(yīng)器包括螺旋管2、日光燈管1、藻液儲罐6、紅外燈4、蠕動泵7、氣泵3、閥門8，螺旋管2的具體形狀如圖2所示，環(huán)繞于日光燈管1周圍，螺旋管2一端通過密閉橡膠管與藻液儲罐6相連接，藻液儲罐6的頂部設(shè)置有藻液入口、取樣口5和通氣口，藻液入口與螺旋管2相連接，通氣口與氣泵3相連接，取樣口5用于取樣，藻液儲罐6底部設(shè)有藻液輸出口，藻液輸出口通過密閉橡膠管與蠕動泵7相連接，蠕動泵7通過閥門8與螺旋管2的另一端通過密閉橡膠管相連接構(gòu)成封閉循環(huán)回路；藻液儲罐6外設(shè)置有紅外燈4對罐內(nèi)藻液進行加熱和保溫。
本螺旋管式光生物反應(yīng)器的作用過程是將接種好的培養(yǎng)液裝入藻液儲罐6內(nèi)，開啟電源，通過紅外燈4調(diào)節(jié)所需溫度，啟動蠕動泵7，調(diào)節(jié)藻液流速至要求的流量，藻液通過蠕動泵7被輸送到螺旋管光照區(qū)，接受光合作用所需的光照，釋放氧氣，流過螺旋管2后，進入藻液儲罐6，在氣泵3的作用下攪拌并與空氣中的二氧化碳充分接觸，以提供藻類光合作用所需之碳源。如果是連續(xù)培養(yǎng)，則收獲通過螺旋管2的藻液，同時向藻液儲罐6內(nèi)添加與收獲藻液等量的新鮮培養(yǎng)液。
實施例2本螺旋管式光生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)除下述特征外同實施例1所述螺旋管、日光燈管分別有16根，每根日光燈管位于螺旋管內(nèi)作為一個光照單元，將這16個光照單元分為4排，每排4個光照單元，每個光照單元固定在支撐架上，每個光照單元的螺旋管之間通過密閉橡膠管串聯(lián)連接。藻液依次流過16個光照單元后返回藻液儲罐，由于流經(jīng)的光照面積較大，所以藻液的光合作用效果更好。
與此類似，采用數(shù)量不同的光照單元串聯(lián)形成的螺旋管式光生物反應(yīng)器亦屬于本實用新型的保護范圍。
實施例3本螺旋管式光生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)除下述特征外同實施例1所述螺旋管、日光燈管分別有8根，每根日光燈管位于螺旋管內(nèi)作為一個光照單元，將這8個光照單元分為2排，每排4個光照單元，每個光照單元固定在支撐架上，其中一排的4個光照單元的螺旋管之間串聯(lián)連接，并通過密閉橡膠管與藻液儲罐及蠕動泵相連接，另一排的4個光照單元的螺旋管之間串聯(lián)連接，并通過密閉橡膠管與藻液儲罐及另一蠕動泵相連接，亦即兩排光照單元之間是并聯(lián)的關(guān)系。
與此類似，采用數(shù)量不同的光照單元并聯(lián)形成的螺旋管式光生物反應(yīng)器也屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種螺旋管式光生物反應(yīng)器，其特征在于包括螺旋管、光源、藻液儲罐、藻液輸送泵，所述螺旋管環(huán)繞于光源周圍，螺旋管與藻液儲罐及藻液輸送泵連接構(gòu)成封閉循環(huán)回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋管式光生物反應(yīng)器，其特征在于所述螺旋管及光源的數(shù)量為一個或多個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的螺旋管式光生物反應(yīng)器，其特征在于所述多個螺旋管之間可為串聯(lián)或并聯(lián)的連接關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋管式光生物反應(yīng)器，其特征在于所述螺旋管采用透光材料較好的耐高溫玻璃制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋管式光生物反應(yīng)器，其特征在于所述光源為日光燈管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋管式光生物反應(yīng)器，其特征在于所述藻液儲罐的頂部設(shè)置有藻液入口、取樣口和通氣口，所述藻液儲罐的底部設(shè)置有藻液輸出口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的螺旋管式光生物反應(yīng)器，其特征在于包括有氣泵，所述氣泵與藻液儲罐的通氣口相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋管式光生物反應(yīng)器，其特征在于包括加熱器，所述加熱器與藻液儲罐相對設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的螺旋管式光生物反應(yīng)器，其特征在于所述加熱器為紅外燈。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋管式光生物反應(yīng)器，其特征在于所述藻液輸送泵為蠕動泵。
專利摘要本實用新型提供一種螺旋管式光生物反應(yīng)器，包括螺旋管、光源、藻液儲罐、藻液輸送泵，所述螺旋管環(huán)繞于光源周圍，螺旋管與藻液儲罐及藻液輸送泵連接構(gòu)成封閉循環(huán)回路。本螺旋管式光生物反應(yīng)器采用了培養(yǎng)罐和光合區(qū)域分開的結(jié)構(gòu)形式，并在光合區(qū)域采用了螺旋管狀設(shè)計，大大減少了光照路徑，提高了光合作用效率；利用本螺旋管式光生物反應(yīng)器進行微藻的培養(yǎng)效果好，光利用率高，生產(chǎn)可控性好，對土地和水域資源占用率低，解決了目前微生物發(fā)酵法和鹽藻開放式培養(yǎng)法生產(chǎn)天然β－胡蘿卜素存在的問題，可降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效率。
文檔編號C12N1/12GK2688718SQ2004200429
公開日2005年3月30日 申請日期2004年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月27日
發(fā)明者姜建國, 黃洋 申請人:華南理工大學(xué)