專利名稱：一種管道氣升式磁處理光生物反應(yīng)器微藻養(yǎng)殖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是管道氣升式磁處理光生物反應(yīng)器微藻養(yǎng)殖裝置，屬生物工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及微藻的生產(chǎn)設(shè)備。
目前國(guó)內(nèi)外的螺旋藻、小球藻、杜氏藻等微藻的養(yǎng)殖普遍采用開放式淺水道生產(chǎn)裝置。盡管其操作比較簡(jiǎn)單，但其存在著如下不足(1)由于受外環(huán)境的影響，難于保持微藻養(yǎng)殖的最佳條件；(2)由于是開放式生產(chǎn)裝置，會(huì)很易受到灰塵、昆蟲、雜菌的污染，故難于實(shí)行高質(zhì)量的純種養(yǎng)殖；(3)由于是淺水道生產(chǎn)裝置，水分容易蒸發(fā)，造成其鹽度增加，使微藻生長(zhǎng)速度緩慢；(4)由于此種養(yǎng)殖設(shè)備的光路較長(zhǎng)，光照面積與體積之比較低，致使光能和CO2的利用率不高，無法實(shí)現(xiàn)高細(xì)胞密度生物養(yǎng)殖；(5)占地面積大、藻液濃度低、微藻產(chǎn)量低，如螺旋藻的產(chǎn)量?jī)H為0.5g/L(細(xì)胞干重)左右，因此生產(chǎn)成本高、收獲費(fèi)用高。
本實(shí)用新型的目的是研究設(shè)計(jì)出一種新型高效的、培養(yǎng)與收獲一體化、可實(shí)現(xiàn)高細(xì)胞密度連續(xù)性生產(chǎn)的全封閉管道氣升式磁處理光生物反應(yīng)器微藻養(yǎng)殖裝置。將流體力場(chǎng)、光場(chǎng)與磁場(chǎng)等物理場(chǎng)有機(jī)結(jié)合，達(dá)到強(qiáng)化微藻生長(zhǎng)過程的目的，并采用在線檢測(cè)與計(jì)算機(jī)監(jiān)控等新技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制，從而克服和解決現(xiàn)有微藻生產(chǎn)裝置所存在的難于保持微藻養(yǎng)殖最佳條件、占地面積大、微藻產(chǎn)量低、成本高且無法實(shí)現(xiàn)高細(xì)胞密度生物養(yǎng)殖等缺點(diǎn)和問題。
本實(shí)用新型是通過下述結(jié)構(gòu)技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的管道氣升式磁處理光生物反應(yīng)器微藻養(yǎng)殖裝置的結(jié)構(gòu)組成示意圖如


圖1所示，其中，本光生物反應(yīng)器的進(jìn)氣裝置部分的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。本光生物反應(yīng)器由空氣泵1、氣閥2、6、1 2，進(jìn)氣管3、取液管4、空氣過濾器5、氣體流量計(jì)7、8，CO2鋼瓶9、氣升室管道10、磁處理器11、貯液罐13、蠕動(dòng)泵14、收獲罐15、除氣室16、流量閥17、38、排液管18、溫度傳感器19、pH電極20、排氣管21、O2電極22、加料管23、濁度傳感器24、隔板26、熱交換裝置28、液體流量計(jì)30、螢光燈34、測(cè)光探頭35、氣降室管道36、氣泡分布器37共同連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為數(shù)支螢光燈34并聯(lián)排列，氣降室管道36圍繞并列的螢光燈34纏繞多圈，氣降室管道36上端向上引出依次穿過磁處理器11及熱交換裝置28與除氣室16右下部相連接，除氣室16的中間安裝隔板26，其頂部安裝引出排氣管21，其右上部安裝引出加料管23并通過流量閥17及管道與蠕動(dòng)泵14相連接，蠕動(dòng)泵14通過管道與貯液罐13相連接，除氣室16左部安裝引出排液管18與收獲罐15相連接，其中排液管18安裝位置略高于隔板26，加料管23安裝位置略高于排液管18，除氣室16的左下部安裝引出氣升室管道10分別與進(jìn)氣管3、取液管4、氣降室管道36相連接，進(jìn)氣管3通過氣閥2及管道分別與氣體流量計(jì)7及8相連接，氣體流量計(jì)7通過氣閥6及管道與空氣過濾器5相連接，空氣過濾器通過管道與空氣泵1相連接，氣體流量計(jì)8通過管道及氣閥12與CO2鋼瓶9相連接，除氣室16的上部液面以下依序安裝溫度傳感器19、pH電極20、O2電極22，濁度傳感器24并通過信號(hào)傳輸線分別與溫度儀25、PH測(cè)定儀27、溶氧測(cè)定儀29、濁度儀31相連接，測(cè)光探頭35裝置于氣降室36中間外部朝向螢光燈34處并與光照度計(jì)33相連接，這些測(cè)定儀再與計(jì)算機(jī)32相連接；液體流量計(jì)30通過管道卡接于磁處理器11與氣降室管道36相并接，進(jìn)氣裝置部分中的氣泡分布器37安裝于進(jìn)氣管3上端后，從氣升室管道10下端插入，氣升室管道10從下方與氣降室管道36相連接，其左下端與取液管4相連接，取液管4上安裝控制閥38，氣泡分布器37裝置于略高于氣降室管道36之位；本光生物反應(yīng)器的作用原理如下管道氣升式磁處理光生物反應(yīng)器主要由氣升室、氣降室、除氣室三部分組成，空氣或空氣與CO2的混合氣體由氣升室底部鼓入，由于氣體鼓入而產(chǎn)生液體壓力差帶動(dòng)整個(gè)液體循環(huán)，從而產(chǎn)生簡(jiǎn)單而有效的混合。從空氣泵1鼓入的空氣及CO2鋼瓶9輸出的CO2均從裝于氣升式管道10的下端的進(jìn)氣管3通過氣泡分布器37進(jìn)入氣升室管道10，再通過氣升式管道10進(jìn)入除氣室16，并經(jīng)除氣室16上部的排氣管21排出，由此產(chǎn)生的細(xì)小氣泡導(dǎo)致氣升室管道10與氣降室管道36中的液體壓力差，從而帶動(dòng)藻液在光生物反應(yīng)器循環(huán)管道中循環(huán)流動(dòng)。通過調(diào)節(jié)進(jìn)入的空氣與CO2的流量來控制藻液循環(huán)的速度，通過調(diào)節(jié)空氣與CO2的比例來調(diào)控藻液的pH值；通過熱交換裝置28可控制微藻細(xì)胞生長(zhǎng)的最佳溫度，通過控制螢光燈34發(fā)光的支數(shù)來控制光照強(qiáng)度，通過磁處理器11可使藻細(xì)胞反復(fù)接受磁刺激，從而強(qiáng)化微藻的生長(zhǎng)過程。除氣室16中依序安裝的溫度傳感器19、pH電極20、O2電極22、濁度傳感室24可分別與溫度儀25、pH測(cè)定儀27、溶氧測(cè)定儀29、濁度儀31相連接，氣降室管道36中安裝的測(cè)光探頭35與光照度計(jì)相連接，這些測(cè)定的參數(shù)信息輸入計(jì)算機(jī)32進(jìn)行分析處理和在線檢測(cè)監(jiān)控，以優(yōu)化微藻養(yǎng)殖條件和過程；同時(shí)本反應(yīng)器通過加料管23不斷添加新鮮培養(yǎng)液或其它營(yíng)養(yǎng)物以實(shí)現(xiàn)連續(xù)或流加養(yǎng)殖，通過排液管18將藻細(xì)胞回收至收獲罐15進(jìn)行過濾收獲。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)由于本微藻養(yǎng)殖裝置引入磁場(chǎng)進(jìn)行磁處理，利用生物的磁效應(yīng)，可以顯著提高微藻的生長(zhǎng)速度、增加產(chǎn)量，并能改善如氨基酸、蛋白質(zhì)、多糖等營(yíng)養(yǎng)組成的含量；(2)由于采用管道氣升連續(xù)循環(huán)方式，能產(chǎn)生穩(wěn)定均勻的攪拌效果，可避免傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌造成的藻體損傷及能源浪費(fèi)，有利于藻細(xì)胞更充分地吸收營(yíng)養(yǎng)成分及光能，且更有利于溶解氧的溢出，避免其過高對(duì)藻體的傷害；；(3)由于采用內(nèi)部光照，使光能利用率明顯增高，特別由于管道氣升連續(xù)循環(huán)方式，藻液有規(guī)律地反復(fù)進(jìn)入受光區(qū)造成一定的明暗效應(yīng)，更有利于微藻的生長(zhǎng)與代謝；(4)由于采用外部熱交換裝置，避免了直接加熱造成藻液局部過熱而導(dǎo)致的微藻死亡；(5)由于可采用在線檢測(cè)與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)來進(jìn)行自動(dòng)控制，可調(diào)節(jié)微藻生長(zhǎng)的各種主要因素一如溫度、光照度、pH值、溶解氧、細(xì)胞濃度等，實(shí)現(xiàn)微藻生產(chǎn)過程連續(xù)性及高細(xì)胞密度生產(chǎn)的自動(dòng)優(yōu)化控制；(6)實(shí)現(xiàn)微藻養(yǎng)殖與收獲一體化；(7)采用全封閉生產(chǎn)裝置，減少了水分蒸發(fā)、減少了污染物及外界環(huán)境條件變化造成的影響，有利于微藻的高效純種培養(yǎng)(8)采用管道式，可不受地理環(huán)境影響，并具有高的光照面積與培養(yǎng)體積之比，有利于高細(xì)密度培養(yǎng)；(9)將本裝置的除氣室加擋板間隔以兼作貯液罐，可解決管道式光生物反應(yīng)器培養(yǎng)體積小的缺陷問題，使其更適合實(shí)際生產(chǎn)的需要；(10)本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、易于擴(kuò)大生產(chǎn)。
下面對(duì)說明書附圖進(jìn)一步說明如下
圖1為管道氣升式磁處理光生物反應(yīng)器微藻養(yǎng)殖裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本光生物反應(yīng)器的進(jìn)氣裝置部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)用新型的實(shí)施方式可為如下(1)可按
圖1、圖2所示，設(shè)計(jì)、加工、制造或選購(gòu)本微藻養(yǎng)殖裝置的各組成部件。主要部件如管道氣升磁處理光生物反應(yīng)器的氣升室管道10可采用較細(xì)的透明玻璃管或塑料管制成；除氣室16采用透明有機(jī)玻璃板用機(jī)加工方法加工制成；氣降室管道36采用比氣升室管道10較粗的透明玻璃管或塑料管制成；螢光燈34采用日用熒光燈；磁處理器11可采用可調(diào)電磁感應(yīng)線圈或采用不同磁場(chǎng)強(qiáng)度的永久磁鐵；熱交換裝置28可采用實(shí)驗(yàn)室常用的控溫水浴裝置或其它通用控溫裝置；蠕動(dòng)泵14可采用RDB-9型蠕動(dòng)泵；空氣泵1可采用永磁式ACO-777型；空氣過濾器5可由活性碳、玻璃絲等材料填制而成；計(jì)算機(jī)32可選用8098單片機(jī)；溫度傳感器19選用3TC-PT100型；pH電極20可選用E-201型復(fù)膜pH電極；O2電極22可采用D0-24型；濁度儀31及濁度傳感器24可選用配套的LT300-LA型濁度儀；測(cè)光探頭35可采用CK型光電傳感器；氣泡分布器可選用多孔材料制成；(2)采用一般的機(jī)加工方法或制造現(xiàn)有光生物反應(yīng)器的常規(guī)方法，加工制造本裝置中的管道氣升式磁處理光生物反應(yīng)器的組成部件，然后按
圖1、圖2所示，并按上面說明書所述的連接關(guān)系進(jìn)行安裝，便能較好地實(shí)現(xiàn)本微藻養(yǎng)殖裝置。
權(quán)利要求1.一種包括空氣泵、進(jìn)氣管、空氣過濾器、排氣管、排液管的管道氣升式磁處理光生物反應(yīng)器的微藻養(yǎng)殖裝置，其特征在于它由空氣泵(1)、氣閥(2)、(6)、(12)、進(jìn)氣管(3)、取液管(4)、空氣過濾器(5)、氣體流量計(jì)(7)、(8)、CO2鋼瓶(9)、氣升室管道(10)、磁處理器(11)、貯液罐(13)、蠕動(dòng)泵(14)、收獲罐(15)、除氣室(16)、流量閥(17)、(38)、排液管(18)、溫度傳感器(19)、pH電極(20)、排氣管(21)、O2電極(22)、加料管(23)、濁度傳感器(24)、隔板(26)、熱交換裝置(28)、體流量計(jì)(30)、螢光燈(34)、測(cè)光探頭(35)、氣降室管道(36)、氣泡分布器(37)共同連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為數(shù)支螢光燈(34)并聯(lián)排列，氣降室管道(36)圍繞并列的螢光燈(34)纏繞多圈，氣降室管道(36)上端向上引出依次穿過磁處理器(11)及熱交換裝置(28)與除氣室(16)右下部相連接，除氣室(16)的中間安裝隔板(26)，其頂部安裝引出排氣管(21)，其右上部安裝引出加料管(23)并通過流量閥(17)及管道與蠕動(dòng)泵(14)相連接，蠕動(dòng)泵(14)通過管道與貯液罐(13)相連接，除氣室(16)左上部安裝引出排液管(18)與收獲罐(15)相連接，其中排液管(18)安裝位置略高于隔板(26)，加料管(23)安裝位置略高于排液管(18)，除氣室(16)的左下部安裝引出氣升室管道(10)分別與進(jìn)氣管(3)、取液管(4)、氣降室管道(36)相連接，進(jìn)氣管(3)通過氣閥(2)及管道分別與氣體流量計(jì)(7)及(8)相連接，氣體流量計(jì)(7)通過氣閥(6)及管道與空氣過濾器(5)相連接，空氣過濾器(5)通過管道與空氣泵(1)相連接，氣體流量計(jì)(8)通過管道及氣閥(12)與CO2鋼瓶(9)相連接，除氣室(16)的上部液面以下依序安裝溫度傳感器(19)、pH電極(20)、O2電極(22)、濁度傳感器(24)并通過信號(hào)傳輸線分別與溫度儀(25)、pH測(cè)定儀(27)、溶氧測(cè)定儀(29)、濁度儀(31)相連接，測(cè)光探頭(35)裝置于氣降室(36)中間外部朝向螢光燈(34)處并與光照度計(jì)(33)相連接，這些測(cè)定儀再與計(jì)算機(jī)(32)相連接，液體流量計(jì)(30)通過管道卡接于磁處理器(11)與氣降室管道(36)相并接，進(jìn)氣裝置部分中的氣泡分布器(37)安裝于進(jìn)氣管(3)上端后，從氣升室管道(10)下端插入，氣升室管道(10)從右下方與氣降室管道(36)相連接，其左下端與取液管(4)相連接，取液管(4)上安裝流量閥(38)，氣泡分布器(37)裝置于略高于氣降室管道(36)之位。
專利摘要本實(shí)用新型是管道氣升式磁處理光生物反應(yīng)器微藻養(yǎng)殖裝置,它由空氣泵、氣閥、進(jìn)氣及排氣管、取液及排液管、空氣過濾器、氣體流量計(jì)、CO
文檔編號(hào)C12M1/00GK2319413SQ98211228
公開日1999年5月19日 申請(qǐng)日期1998年1月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月19日
發(fā)明者李志勇, 郭祀遠(yuǎn), 李琳, 蔡妙顏, 鄭必勝, 肖凱軍 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)