一種微藻培養(yǎng)模塊及微藻大規(guī)模工廠化培養(yǎng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種微藻培養(yǎng)模塊及微藻大規(guī)模工廠化培養(yǎng)系統(tǒng)，它包括一箱式外殼，在該箱式外殼上開設(shè)有培養(yǎng)液導入口，在箱式外殼的腔體底部至少安裝有一根外聯(lián)的、帶有多個出氣孔的二氧化碳通氣管，箱式外殼的下部側(cè)壁上相接有至少一用于收集箱式外殼內(nèi)藻液的收集接口；所述的箱式外殼內(nèi)安裝有至少一置于培養(yǎng)液中的攪拌裝置，另在箱式外殼中還安裝有多個用于光照的LED燈；所述微藻大規(guī)模工廠化培養(yǎng)系統(tǒng)，它主要包括：至少兩個微藻培養(yǎng)模塊，一套補液機構(gòu)、二氧化碳供給機構(gòu)、溫控裝置、PH調(diào)節(jié)機構(gòu)，其特征在于所述的微藻培養(yǎng)模塊通過并連、串連或混連方式組合而成；它具有結(jié)構(gòu)簡單、操作及清洗方便、可控制培養(yǎng)條件的、單位土地面積培養(yǎng)容積大等特點。
【專利說明】一種微藻培養(yǎng)模塊及微藻大規(guī)模工廠化培養(yǎng)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微藻培養(yǎng)模塊及微藻大規(guī)模工廠化培養(yǎng)系統(tǒng),屬于微藻培養(yǎng)光生物反應(yīng)器【技術(shù)領(lǐng)域】。
技術(shù)背景
[0002]微藻是地球上出現(xiàn)最早的生物，它們個體微小，從幾微米到幾十微米不等，一般要在顯微鏡下才能觀察到。微藻種類豐富、繁殖速度快、富含營養(yǎng)物質(zhì)和各種生物活性物質(zhì)，且易于人工繁殖、繁殖周期短，因此，它們在食品、醫(yī)藥、保健品、化妝品、水產(chǎn)養(yǎng)殖餌料、飼料添加劑、生物農(nóng)藥、化工、環(huán)保等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]近年來，微藻工業(yè)化培養(yǎng)逐漸興起，特別是一些高附加值微藻的培養(yǎng)，如鹽藻、螺旋藻、雨生紅球藻等，其中一些微藻適合室外開放式培養(yǎng)，另一些則更適合于封閉式培養(yǎng)。目前，大多數(shù)封閉式反應(yīng)器屬扁平狀或管狀鋪設(shè)在室內(nèi)或室外，它們占地面積大，土地利用率低，管理成本高，大量資金浪費在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上，造成微藻培養(yǎng)成本大幅提升。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作及清洗方便、可控制培養(yǎng)條件的、單位土地面積培養(yǎng)容積大的微藻培養(yǎng)模塊及微藻大規(guī)模工廠化培養(yǎng)系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，一種微藻培養(yǎng)模塊，它包括一箱式外殼，在該箱式外殼上開設(shè)有培養(yǎng)液導入口，在箱式外殼的腔體底部至少安裝有一根外聯(lián)的、帶有多個出氣孔的二氧化碳通氣管，箱式外殼的下部側(cè)壁上相接有至少一用于收集箱式外殼內(nèi)藻液的收集接口 ；所述的箱式外殼內(nèi)安裝有至少一置于培養(yǎng)液中的攪拌裝置，另在箱式外殼中還安裝有多個用于光照的LED燈。
[0006]所述的箱式外殼為一長方體，在該長方體內(nèi)安裝有多個用于滅菌消毒用的紫外燈，且該紫外燈的安裝高度位于箱式外殼內(nèi)腔的上部、高于培養(yǎng)液加入的最高液面；所述的LED燈為布置在培養(yǎng)液加入的最高液面下并被浸沒在培養(yǎng)液中的防水LED燈。
[0007]—種用上述微藻培養(yǎng)模塊組合構(gòu)成的微藻大規(guī)模工廠化培養(yǎng)系統(tǒng)，它主要包括:至少兩個微藻培養(yǎng)模塊，一套補液機構(gòu)、二氧化碳供給機構(gòu)、溫控裝置、PH調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述的微藻培養(yǎng)模塊通過并連、串連或混連方式組合而成；所述的補液機構(gòu)由外置的培養(yǎng)液配制池或配制罐、加熱器、補液管道、營養(yǎng)分析裝置和水泵組成，其中的補液管道通過閥門并接于各個箱式外殼上的培養(yǎng)液導入口；
[0008]所述的補液機構(gòu)配置有溫控裝置，所述的溫控裝置由室內(nèi)制冷系統(tǒng)、室內(nèi)制熱系統(tǒng)、加熱器、加熱棒、溫度計組成，并通過所述溫控裝置對所述補液機構(gòu)中的培養(yǎng)液進行溫度調(diào)控；
[0009]所述的二氧化碳供給機構(gòu)由二氧化碳氣源，連接管，通氣管道與流量控制器組成，每個箱式外殼內(nèi)的通氣管道通過分別通過氣閥分別連接于一根總連接管，并在流量控制器的控制下連接二氧化碳氣源；
[0010]所述的二氧化碳供給機構(gòu)配置有安置在每個箱式外殼內(nèi)pH計，并通過各自的pH計測量每個箱式外殼內(nèi)培養(yǎng)液的pH值，通過加大二氧化碳通入量或減小二氧化碳通入量實現(xiàn)培養(yǎng)液的pH值。
[0011]本發(fā)明所述每個箱式外殼內(nèi)安裝的LED燈用光照強度控制開關(guān)控制長光波和短光波LED的光照強度，用光照類型開關(guān)控制使用長光波LED或短光波LED，并構(gòu)成光照控制機構(gòu)；
[0012]所述每個箱式外殼內(nèi)安裝的攪拌裝置由電機、轉(zhuǎn)速控制器、支架和攪拌渦輪組成，由電機帶動的攪拌渦輪安置在箱式外殼內(nèi)腔的培養(yǎng)液中；
[0013]所述的補液機構(gòu)的培養(yǎng)液配制池或配置罐，其形狀為正方體、長方體、圓柱體、橢圓柱；
[0014]所述的溫控裝置中的室內(nèi)制熱和制冷系統(tǒng)，選用地熱作為冬天熱源、地下水作為夏天冷源來補充。
[0015]本發(fā)明所述的箱式外殼為長3-20m、寬0.3-1.0m、高l_5m的長方體容器；該長方體容器由透明或不透明的PC、PVC、PE、PETG、玻璃、玻璃鋼、有機玻璃、鋼板、竹木板、不銹鋼板材料制成。
[0016]所述的箱式外殼若采用不透明材料制成，在該不透明材料內(nèi)壁貼有一層反光膜。
[0017]本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、操作及清洗方便、可控制培養(yǎng)條件的、單位土地面積培養(yǎng)容積大等特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明所述一種微藻培養(yǎng)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明所述微藻培養(yǎng)模塊的并連組合結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明所述微藻培養(yǎng)模塊的串連組合結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4為本發(fā)明所述微藻培養(yǎng)模塊的混連組合結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中的標號是:1_藻液收集口，2- 二氧化碳通氣管，3-培養(yǎng)液導入口，4-LED燈，5-紫外燈，6-攪拌裝置，7-箱式外殼。

【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明。圖1所示，本發(fā)明所述的一種微藻培養(yǎng)模塊，它包括一箱式外殼7,在該箱式外殼7上開設(shè)有培養(yǎng)液導入口 3,在箱式外殼7的腔體底部至少安裝有一根外聯(lián)的、帶有多個出氣孔的二氧化碳通氣管2，箱式外殼7的下部側(cè)壁上相接有至少一用于收集箱式外殼內(nèi)藻液的收集口 I ;所述的箱式外殼7內(nèi)安裝有至少一置于培養(yǎng)液中的攪拌裝置6，另在箱式外殼7中還安裝有多個用于光照的LED燈4。
[0024]圖中所不，所述的箱式外殼7為一長方體,在該長方體內(nèi)外安裝有多個用于滅菌消毒用的紫外燈5，且該紫外燈5的安裝高度位于箱式外殼7內(nèi)腔的上部、高于培養(yǎng)液加入的最高液面；所述的LED燈4為布置在培養(yǎng)液加入的最高液面下并被浸沒在培養(yǎng)液中的防水LED燈。
[0025]圖2、3、4所不,一種用所述微藻培養(yǎng)模塊組合構(gòu)成的微藻大規(guī)模工廠化培養(yǎng)系統(tǒng)，它主要包括:至少兩個微藻培養(yǎng)模塊，一套補液機構(gòu)、二氧化碳供給機構(gòu)、溫控裝置、PH調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述的微藻培養(yǎng)模塊通過并連、串連或混連方式組合而成；所述的補液機構(gòu)由外置的培養(yǎng)液配制池或配制罐、加熱器、補液管道、營養(yǎng)分析裝置和水泵組成，其中的補液管道通過閥門并接于各個箱式外殼上的培養(yǎng)液導入口；
[0026]所述的補液機構(gòu)配置有溫控裝置，所述的溫控裝置由室內(nèi)制冷系統(tǒng)、室內(nèi)制熱系統(tǒng)、加熱器、加熱棒、溫度計組成，并通過所述溫控裝置對所述補液機構(gòu)中的培養(yǎng)液進行溫度調(diào)控；
[0027]所述的二氧化碳供給機構(gòu)由二氧化碳氣源，連接管，通氣管與流量控制器組成，每個箱式外殼內(nèi)的通氣管通過分別通過氣閥分別連接于一根總連接管，并在流量控制器的控制下連接二氧化碳氣源；
[0028]所述的二氧化碳供給機構(gòu)配置有安置在每個箱式外殼內(nèi)pH計，并通過各自的pH計測量每個箱式外殼內(nèi)培養(yǎng)液的pH值，通過加大二氧化碳通入量或減小二氧化碳通入量實現(xiàn)培養(yǎng)液的PH值。
[0029]所述每個箱式外殼內(nèi)安裝的LED燈用光照強度控制開關(guān)控制長光波和短光波LED的光照強度，用光照類型開關(guān)控制使用長光波LED或短光波LED，并構(gòu)成光照控制機構(gòu)；
[0030]所述每個箱式外殼內(nèi)安裝的攪拌裝置由電機、轉(zhuǎn)速控制器、支架和攪拌渦輪組成，由電機帶動的攪拌渦輪安置在箱式外殼內(nèi)腔的培養(yǎng)液中；
[0031]所述的補液機構(gòu)的培養(yǎng)液配制池或配置罐，其形狀為正方體、長方體、圓柱體、橢圓柱；
[0032]所述的溫控裝置中的室內(nèi)制熱和制冷系統(tǒng)，選用地熱作為冬天熱源、地下水作為夏天冷源來補充。
[0033]本發(fā)明優(yōu)選的一個實施例是:所述的箱式外殼為長3-20m、寬0.3-1.0m、高l_5m的長方體容器；該長方體容器由透明或不透明的PC、PVC、PE、PETG、玻璃、玻璃鋼、有機玻璃、鋼板、竹木板、不銹鋼板材料制成。
[0034]本發(fā)明所述的箱式外殼若采用不透明材料制成，在該不透明材料內(nèi)壁貼有一層反光膜。
[0035]實施例:本發(fā)明提供的一種微藻培養(yǎng)模塊，它主要包括:
[0036]一微藻培養(yǎng)模塊，其長3_20m,寬0.3_lm,高l_5m。
[0037]—補液機構(gòu)，由培養(yǎng)液配制池或配制罐、加熱器、補液管道、營養(yǎng)分析裝置和水泵組成，補液管道與培養(yǎng)液導入口相連接。
[0038]一二氧化碳供給機構(gòu)，由二氧化碳氣源、通氣管道及流量控制器組成，通氣管道安裝在培養(yǎng)模塊底部，其上有出氣孔，二氧化碳經(jīng)氣源、流量控制器、通氣管道和出氣孔進入培養(yǎng)液。
[0039]一光照控制機構(gòu)，由不同波長的LED燈，光照強度控制開關(guān)和光照類型控制開關(guān)組成。
[0040]一溫控裝置，由室內(nèi)制冷系統(tǒng)、室內(nèi)制熱系統(tǒng)、加熱器、加熱棒、溫度計等組成。
[0041]一 PH調(diào)節(jié)機構(gòu)，由PH計和二氧化碳流量控制器組成，通過調(diào)節(jié)加入二氧化碳的量來控制微藻培養(yǎng)液的PH值。
[0042]一攪拌機構(gòu)，由電機、轉(zhuǎn)速控制器、支架、攪拌渦輪組成，攪拌渦輪在電機帶動下攪拌藻液，一個攪拌系統(tǒng)可安裝多個攪拌渦輪，攪拌渦輪的寬度為0.2-0.Sm。
[0043]所述微藻培養(yǎng)模塊外殼可用透明或不透明材料做成，如PC、PVC、PE、PETG、玻璃、玻璃鋼、有機玻璃、鋼板、竹木板、不銹鋼板等，若用不透明材料制作，可在培養(yǎng)模塊內(nèi)壁貼一層反光膜，如鋁箔等。
[0044]所述光照系統(tǒng)的光源直接與培養(yǎng)液接觸，為防水的LED燈。
[0045]所述溫控系統(tǒng)中的加熱棒，可用竹碳纖維作為熱傳導介質(zhì)，室內(nèi)制熱和制冷系統(tǒng)，可選用地熱作為熱源(冬天)、地下水作為冷源(夏天)來補充。
[0046]所述微藻培養(yǎng)工廠由若干個微藻培養(yǎng)模塊經(jīng)并連、串連或混連的方式組合而成，各個培養(yǎng)模塊的補液口、二氧化碳導入口、藻液收集口分別相連接。
[0047]所述微藻培養(yǎng)工廠的廠房，由保溫、隔熱材料裝修而成，其大小根據(jù)需要而定。廠房可用鋼結(jié)構(gòu)、竹木結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、塑木結(jié)構(gòu)等搭建。
[0048]上述結(jié)構(gòu)中微藻培養(yǎng)模塊的數(shù)量及大小可根據(jù)微藻培養(yǎng)工廠的設(shè)計來確定，二氧化碳通氣量根據(jù)微藻培養(yǎng)所需調(diào)節(jié)大??；LED燈根據(jù)微藻培養(yǎng)過程所需的光波長和光強安裝，一般指數(shù)生長期用長波光，指數(shù)生長后期用短波光。
[0049]本發(fā)明所述微藻培養(yǎng)模塊的具體工作過程是:根據(jù)實際需要確定微藻培養(yǎng)模塊的大小和數(shù)量，安裝微藻培養(yǎng)模塊，組建微藻培養(yǎng)工廠。關(guān)閉藻液收集口 1，打開紫外燈5，滅菌消毒20min ;關(guān)閉紫外燈5,將配制好的培養(yǎng)液經(jīng)培養(yǎng)液導入口 3導入微藻培養(yǎng)模塊；將藻種通過培養(yǎng)液導入口 3接入微藻培養(yǎng)模塊；打開長波光(640nm左右)LED燈4,根據(jù)不同藻種所需的光強打開不同數(shù)量的LED燈4 ;接通二氧化碳通氣管2，通入二氧化碳；開啟電機攪拌藻液，開始培養(yǎng)；培養(yǎng)過程中，可根據(jù)實際情況通過培養(yǎng)液導入口 3補充營養(yǎng)液，用溫度計測量培養(yǎng)液的溫度，溫度較高時可通過工廠內(nèi)制冷系統(tǒng)控制藻液溫度，溫度較低時可預加熱培養(yǎng)液然后將培養(yǎng)液倒入培養(yǎng)模塊或安裝加熱棒提高培養(yǎng)溫度，用PH計測量培養(yǎng)液的PH值，PH值較高時加大二氧化碳通入量，反之，減小二氧化碳通入量；培養(yǎng)完成后，打開藻液收集接口 1，收集藻液。
【權(quán)利要求】
1.一種微藻培養(yǎng)模塊，它包括一箱式外殼，其特征在于:在該箱式外殼上開設(shè)有培養(yǎng)液導入口，在箱式外殼的腔體底部至少安裝有一根外聯(lián)的、帶有多個出氣孔的二氧化碳通氣管，箱式外殼的下部側(cè)壁上相接有至少一用于收集箱式外殼內(nèi)藻液的收集接口 ；所述的箱式外殼內(nèi)安裝有至少一置于培養(yǎng)液中的攪拌裝置，另在箱式外殼中還安裝有多個用于光照的LED燈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微藻培養(yǎng)模塊，其特征在于:所述的箱式外殼為一長方體，在該長方體內(nèi)安裝有多個用于滅菌消毒用的紫外燈，且該紫外燈的安裝高度位于箱式外殼內(nèi)腔的上部、高于培養(yǎng)液加入的最高液面；所述的LED燈為布置在培養(yǎng)液加入的最高液面下并被浸沒在培養(yǎng)液中的防水LED燈。
3.一種用權(quán)利要求1或2所述微藻培養(yǎng)模塊組合構(gòu)成的微藻大規(guī)模工廠化培養(yǎng)系統(tǒng)，它主要包括:至少兩個微藻培養(yǎng)模塊，一套補液機構(gòu)、二氧化碳供給機構(gòu)、溫控裝置、PH調(diào)節(jié)機構(gòu)，其特征在于所述的微藻培養(yǎng)模塊通過并連、串連或混連方式組合而成；所述的補液機構(gòu)由外置的培養(yǎng)液配制池或配制罐、加熱器、補液管道、營養(yǎng)分析裝置和水泵組成，其中的補液管道通過閥門并接于各個箱式外殼上的培養(yǎng)液導入口 ； 所述的補液機構(gòu)配置有溫控裝置，所述的溫控裝置由室內(nèi)制冷系統(tǒng)、室內(nèi)制熱系統(tǒng)、加熱器、加熱棒、溫度計組成，并通過所述溫控裝置對所述補液機構(gòu)中的培養(yǎng)液進行溫度調(diào)控； 所述的二氧化碳供給機構(gòu)由二氧化碳氣源，連接管，通氣管道與流量控制器組成，每個箱式外殼內(nèi)的通氣管道通過分別通過氣閥分別連接于一根總連接管，并在流量控制器的控制下連接二氧化碳氣源； 所述的二氧化碳供給機構(gòu)配置有安置在每個箱式外殼內(nèi)PH計，并通過各自的pH計測量每個箱式外殼內(nèi)培養(yǎng)液的PH值，通過加大二氧化碳通入量或減小二氧化碳通入量實現(xiàn)培養(yǎng)液的pH值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微藻大規(guī)模工廠化培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述每個箱式外殼內(nèi)安裝的LED燈用光照強度控制開關(guān)控制長光波和短光波LED的光照強度，用光照類型開關(guān)控制使用長光波LED或短光波LED，并構(gòu)成光照控制機構(gòu)； 所述每個箱式外殼內(nèi)安裝的攪拌裝置由電機、轉(zhuǎn)速控制器、支架和攪拌渦輪組成，由電機帶動的攪拌渦輪安置在箱式外殼內(nèi)腔的培養(yǎng)液中； 所述的補液機構(gòu)的培養(yǎng)液配制池或配置罐，其形狀為正方體、長方體、圓柱體、橢圓柱； 所述的溫控裝置中的室內(nèi)制熱和制冷系統(tǒng)，選用地熱作為冬天熱源、地下水作為夏天冷源來補充。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的微藻大規(guī)模工廠化培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述的箱式外殼為長3-20m、寬0.3-1.0m、高l_5m的長方體容器；該長方體容器由透明或不透明的PC、PVC, PE、PETG、玻璃、玻璃鋼、有機玻璃、鋼板、竹木板、不銹鋼板材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微藻大規(guī)模工廠化培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述的箱式外殼采用不透明材料制成，在該不透明材料內(nèi)壁貼有一層反光膜。
【文檔編號】C12M1/38GK104312901SQ201410557127
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】楊宗鑫, 陳春輝, 周敏 申請人:杭州鑫偉低碳技術(shù)研發(fā)有限公司