本發(fā)明螺旋藻的培育裝置，特別是涉及生物微藻光合反應(yīng)器及其使用方法。

背景技術(shù)：

螺旋藻是一類(lèi)低等植物，細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單原始，胞內(nèi)無(wú)色素體，是地球上最早出現(xiàn)的光合生物，其色素分布在原生質(zhì)體外部的色素區(qū)。螺旋藻含有β胡蘿卜素、維生素B1、B2、B5、B6、B11、B12、C、E，還含有多種人體必需的微量元素鈣、鎂、鈉、鉀、磷、碘、硒、鐵、銅、鋅等，以及γ亞麻酸、多糖，且各具特殊的生理功能，能夠增強(qiáng)機(jī)體免疫力，抑制一些致癌物質(zhì)的致癌作用，對(duì)生殖，心血管、呼吸、消化及神經(jīng)系統(tǒng)均有良好的作用。螺旋藻的細(xì)胞壁很薄，厚度只有40-60μm，而且是由肽葡聚糖構(gòu)成的，極易被人體消化吸收。

螺旋藻屬于藍(lán)藻門(mén)，顫藻科的一種光能自養(yǎng)型生物，細(xì)胞內(nèi)沒(méi)有真正的細(xì)胞核，又稱(chēng)藍(lán)細(xì)菌。經(jīng)研究表明，螺旋藻中蛋白質(zhì)含量高，氨基酸組成十分合理，其中8種必須氨基酸的含量接近FAO推薦的標(biāo)準(zhǔn)，是迄今為止科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的最優(yōu)秀的營(yíng)養(yǎng)最全面、最均衡的純天然蛋白質(zhì)食品源。由于螺旋藻的細(xì)胞壁是由多糖組成，易于消化吸收，生物利用率達(dá)68％。但螺旋的天然資源非常有限，所以國(guó)內(nèi)一般采用開(kāi)放式水泥大池室外或大棚、管道養(yǎng)殖方法。由于水源、溫度、光照、營(yíng)養(yǎng)液受自然條件天氣、季節(jié)、地區(qū)影響年生產(chǎn)有效時(shí)間南部每年不足240天，長(zhǎng)江以北地區(qū)180天-150天，螺旋藻的生長(zhǎng)除了需要氮、磷、鉀外，還需要大量的CO2，并且需要在PH值小于11的堿性環(huán)境中生長(zhǎng)，因此需要在養(yǎng)殖池內(nèi)加入大量的小蘇打(NaHCO3)，由于長(zhǎng)期添加小蘇打使養(yǎng)殖池內(nèi)的PH值升高，影響螺旋藻的生長(zhǎng)，進(jìn)而影響螺旋藻的產(chǎn)量，如果直接使用酸中和，可致死螺旋藻，而且螺旋藻在生長(zhǎng)時(shí)溫度也不容易控制，光能得不到有效利用，二氧化碳也得不到及時(shí)的供給，在實(shí)際的培育過(guò)程中存在很大缺陷，也有采用封閉式管道生產(chǎn)螺旋藻的，如中國(guó) 專(zhuān)利號(hào)03128138.9，專(zhuān)利名稱(chēng)：一種微藻工業(yè)化生產(chǎn)用光合生物反應(yīng)器系統(tǒng)，由立體雙排平螺旋式管道和獨(dú)特的U型連接彎頭,雙反應(yīng)塔,零剪切力之輸液泵,二氧化碳注氣裝置,人工光照裝置,冷熱交換器等構(gòu)成，這種反應(yīng)器雖然也設(shè)置有二氧化碳注氣裝置，但是不能單獨(dú)到注入到每支透明管里邊，二氧化碳的注入量不容易控制，給實(shí)際生產(chǎn)螺旋藻帶到了不便，且氧氣只能由單獨(dú)的排氧裝置排出，容易使管道造成污染，對(duì)微生物受到破壞，且照明不能夠靈活控制，反應(yīng)塔只能銜接一個(gè)反應(yīng)裝置，增加了生產(chǎn)的成本，且生產(chǎn)的效率非常低，存在著不足，不能滿(mǎn)足社會(huì)高速發(fā)展的需求。

綜上所述，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，特別需要生物微藻光合反應(yīng)器及其使用方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)在培育螺旋藻過(guò)程以及在實(shí)際的使用過(guò)程中存在的不足，本發(fā)明提出生物微藻光合反應(yīng)器其使用方法，設(shè)計(jì)新穎，通過(guò)由多根透明管道串聯(lián)組成生物光合反應(yīng)器，使每根透明管道底部都設(shè)置有二氧化碳注入口，使得溶液能夠及時(shí)的供給和利用二氧化碳，滿(mǎn)足細(xì)胞加快分裂，進(jìn)而達(dá)到快速生長(zhǎng)的目的，管道的頂部均安裝有氧氣排氣口，控制排氣量使管道內(nèi)保持正壓不易污染，且節(jié)省占地面積，提升螺旋藻的生產(chǎn)效率，以解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

生物微藻光合反應(yīng)器，包括微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)、反應(yīng)塔臺(tái)，反應(yīng)塔臺(tái)和微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)之間通過(guò)循環(huán)輸液管道進(jìn)行銜接，微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)由多組直立式透明管道串聯(lián)組成，每組直立式透明管道頂部均安裝有釋放氧氣的排氧裝置，每組直立式透明管道的底部均安裝有滿(mǎn)足細(xì)胞加快分裂的二氧化碳注入口，反應(yīng)塔臺(tái)包含有高位塔、儲(chǔ)液塔，高位塔和儲(chǔ)液塔之間通過(guò)銜接管道進(jìn)行對(duì)接，高位塔的下方設(shè)置有銜接藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)底部循環(huán)支管的循環(huán)合流注入管道，高位塔的上方設(shè)置有將溶液通過(guò)循環(huán)而提供動(dòng)力源的真空系統(tǒng)接口，高位塔的內(nèi)部安裝有氣液分離器，氣液分離器的上方設(shè)置有氣體出孔，儲(chǔ)液塔的底部設(shè)置有出料閥，儲(chǔ)液塔的頂部安裝有 培養(yǎng)液導(dǎo)入口，循環(huán)支管的側(cè)邊設(shè)置有溫控裝置。

進(jìn)一步，所述的直立式透明管道的上下兩端采用U形循環(huán)接頭，直立式透明管道采用且不局限于高透光玻璃材質(zhì)或亞克力等材質(zhì)。

在本發(fā)明所述的微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)的兩側(cè)邊安裝有減壓或者降壓的壓力控制管，壓力控制管的高度大于直立式透明管道的高度。

進(jìn)一步，所述的排氧裝置安裝有能保留二氧化碳而排放氧氣的濾孔。

進(jìn)一步，所述的二氧化碳注入口通過(guò)連通管道并聯(lián)組成，連接管道的一側(cè)設(shè)置有二氧化碳流量調(diào)節(jié)裝置。

進(jìn)一步，所述的反應(yīng)塔臺(tái)和微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)之間采用可拆式連接，一個(gè)反應(yīng)塔臺(tái)可以銜接一組或二組以上的微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)。

進(jìn)一步，每組直立式透明管道的表面均設(shè)置有管道固定架，直立式透明管道垂直方向設(shè)置有燈光照明裝置。

進(jìn)一步，所述的銜接管道的形狀呈L形，銜接管道的中間設(shè)置有垂直彎頭，循環(huán)合流注入管道安裝有循環(huán)控制閥。

進(jìn)一步，所述的微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)的直立式透明管道的內(nèi)徑為20mm-1000mm,高位塔的體積占生物光合反應(yīng)系統(tǒng)的總體積的5％-40％，15％為常用值。

生物微藻光合反應(yīng)器的使用方法：采用室內(nèi)的微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)，結(jié)合細(xì)胞生理學(xué)特點(diǎn)，以真空系統(tǒng)提供動(dòng)力源，通過(guò)培養(yǎng)液導(dǎo)入口將原始溶液注入到反應(yīng)塔臺(tái)的儲(chǔ)液塔，經(jīng)銜接管道進(jìn)入高位塔，培養(yǎng)液在高位塔內(nèi)經(jīng)過(guò)氣液分離器，分離出的氣體通過(guò)氣體出孔排到外界，分離出的溶液再通過(guò)循環(huán)合流注入管道將培養(yǎng)液導(dǎo)入微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)中循環(huán)，再經(jīng)銜接管道進(jìn)入儲(chǔ)液塔構(gòu)成循環(huán)，直立式透明管道的底部安裝有二氧化碳注入口，可以靈活的注入二氧化碳作為藻細(xì)胞在進(jìn)行光合作用時(shí)的碳素營(yíng)養(yǎng)，滿(mǎn)足細(xì)胞加快分裂，進(jìn)而達(dá)到快速生長(zhǎng)的目的，此時(shí)藻細(xì)胞在光合反應(yīng)中產(chǎn)生的過(guò)飽和氧通過(guò)每組直立式透明管的頂部的排氧裝置排出，可以靈活控制溶氧的含量，保持正壓，使管道不易污染，出料閥在溶液循環(huán)的過(guò)程中檢查藻細(xì)胞生長(zhǎng)的光密度和營(yíng)養(yǎng)物的消耗情況，也可以兼作反應(yīng)塔臺(tái)的清洗、換液等用途，藻細(xì)胞溶液在循環(huán)的過(guò)程中可以用自然光作為光量子來(lái)源，光照不足的情況 下，可以采用燈光照明裝置，作為光源的補(bǔ)充，溫控裝置用以控制夏天高溫或冬天低溫，使藻細(xì)胞在穩(wěn)定舒適的溫度中進(jìn)行培育，反應(yīng)塔臺(tái)和微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)可以采用一對(duì)一進(jìn)行銜接，也可以一個(gè)反應(yīng)塔臺(tái)銜接多組光合生物反應(yīng)系統(tǒng)。

本發(fā)明的有益效果是：本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使螺旋藻在室內(nèi)進(jìn)行培育，便于氧氣的排放以及二氧化碳的注入，滿(mǎn)足細(xì)胞加快分裂，進(jìn)而達(dá)到快速生長(zhǎng)的目的，使管道內(nèi)不易污染，而且反應(yīng)塔臺(tái)銜接和微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)之間可以靈活的進(jìn)行塔配，使螺旋藻生長(zhǎng)處于最佳狀態(tài)，有利于提高螺旋藻的產(chǎn)量，而且無(wú)廢氣排出，只排出氧氣，可以?xún)艋h(huán)境，設(shè)計(jì)新穎，是一種很好的創(chuàng)新方案，很有市場(chǎng)推廣前景。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中100-微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)，101-直立式透明管道，102-管道固定架，103-循環(huán)輸液管道，110-排氧裝置，120-二氧化碳注入口，130-壓力控制管，200-循環(huán)合流注入管道，210-高位塔，220-氣液分離器，240-儲(chǔ)液塔，250-真空系統(tǒng)接口，260-出料閥，270-溫控裝置，280-循環(huán)支管，300-反應(yīng)塔臺(tái)，201-循環(huán)控制閥，202-銜接管道，203-氣體出孔，204-培養(yǎng)液導(dǎo)入口。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

參見(jiàn)圖1、生物微藻光合反應(yīng)器，包括微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)100、反應(yīng)塔臺(tái)300，反應(yīng)塔臺(tái)300和微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)100之間通過(guò)循環(huán)輸液管道103進(jìn)行銜接，微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)100由多組直立式透明管道101串聯(lián)組成，每組直立式透明管道101頂部均安裝有釋放氧氣的排氧裝置110，每組直立式透明管道101的底部均安裝有滿(mǎn)足細(xì)胞加快分裂的二氧化碳注入口120，反應(yīng)塔臺(tái)300包含有高位塔210、儲(chǔ)液塔240，高位塔210和儲(chǔ)液塔 240之間通過(guò)銜接管道202進(jìn)行對(duì)接，高位塔210的下方設(shè)置有銜接藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)100底部循環(huán)支管280的循環(huán)合流注入管道200，高位塔210的上方設(shè)置有將溶液通過(guò)循環(huán)而提供動(dòng)力源的真空系統(tǒng)接口250，高位塔210的內(nèi)部安裝有氣液分離器220，氣液分離器220的上方設(shè)置有氣體出孔203，儲(chǔ)液塔240的底部設(shè)置有出料閥260，儲(chǔ)液塔240的頂部安裝有培養(yǎng)液導(dǎo)入口204，循環(huán)支管280的側(cè)邊設(shè)置有溫控裝置270。

真空系統(tǒng)接口連接負(fù)壓驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)負(fù)壓驅(qū)動(dòng)使得對(duì)藻體的損傷很小且對(duì)生物光合反應(yīng)器沒(méi)有沖擊，使溶液在微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)里邊的培育平穩(wěn)進(jìn)行，利于藻類(lèi)進(jìn)行成長(zhǎng)，用泵驅(qū)動(dòng)，會(huì)將藻體打斷，間歇的出水，會(huì)對(duì)設(shè)備造成沖擊，易引起設(shè)備損壞，所以采用真空系統(tǒng)的實(shí)用性能優(yōu)，利于螺旋藻的生長(zhǎng)。

另外，直立式透明管道101的上下兩端采用U形循環(huán)接頭，直立式透明管道101采用且不局限于高透光玻璃材質(zhì)或亞克力等材質(zhì)，微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)100的兩側(cè)邊安裝有減壓或者降壓的壓力控制管130，壓力控制管130的高度大于直立式透明管道101的高度，排氧裝置110安裝有能保留二氧化碳而排放氧氣的濾孔。二氧化碳注入口120通過(guò)連通管道并聯(lián)組成，連接管道的一側(cè)設(shè)置有二氧化碳流量調(diào)節(jié)裝置，反應(yīng)塔臺(tái)300和微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)100之間采用可拆式連接，一個(gè)反應(yīng)塔臺(tái)300可以銜接一組或二組以上的微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)100。每組直立式透明管道101的表面均設(shè)置有管道固定架102，直立式透明管道101垂直方向設(shè)置有燈光照明裝置。銜接管道202的形狀呈L形，銜接管道202的中間設(shè)置有垂直彎頭，循環(huán)合流注入管道200安裝有循環(huán)控制閥201。微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)100的直立式透明管道101的內(nèi)徑為20mm-1000mm,高位塔210的體積占生物光合反應(yīng)系統(tǒng)的總體積的5％-40％，15％為常用值。

本實(shí)施例采用微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)100的寬度為4000mm,高位塔210的高度為1000mm,直立式透明管道101的內(nèi)徑為100mm。

本發(fā)明采用封閉式的微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)，充分運(yùn)用了微藻光合反應(yīng)的原理，結(jié)合細(xì)胞生理學(xué)特點(diǎn)，應(yīng)用生物環(huán)境論和現(xiàn)代生物新技術(shù)，采用高硼硅增強(qiáng)型透明管道為主要材料，可以直接形成現(xiàn)代化的生產(chǎn)車(chē)間。

本發(fā)明充分優(yōu)化了微藻生產(chǎn)中對(duì)光能、溫度、營(yíng)養(yǎng)物利用，包括PH調(diào)控、排氧、二氧化碳供給、以及管道的溫控等一切藻細(xì)胞生長(zhǎng)條件，全面克服了微藻生產(chǎn)中占地面積大、能耗大、產(chǎn)量低、污染嚴(yán)重的現(xiàn)象，突破性解決了國(guó)際國(guó)內(nèi)各種實(shí)驗(yàn)條件下的光合生物反應(yīng)器不能升級(jí)放大和作大生物量的工作生產(chǎn)之障礙，實(shí)現(xiàn)了全方位利用自然光，自然光不足時(shí)采用輔助光源補(bǔ)光，以達(dá)到節(jié)能的目的，培養(yǎng)液在管道中上下進(jìn)行流動(dòng)，可使藻細(xì)胞處于高頻的周期中，使培養(yǎng)液循環(huán)連續(xù)進(jìn)行培養(yǎng)，可以杜絕一切外界異生物和各種化學(xué)污染因子的浸染，特別適用于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)高品位食品，醫(yī)藥級(jí)藻產(chǎn)品。

生物微藻光合反應(yīng)器的使用方法：采用室內(nèi)的微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)，結(jié)合細(xì)胞生理學(xué)特點(diǎn)，以真空系統(tǒng)提供動(dòng)力源，通過(guò)培養(yǎng)液導(dǎo)入口將原始溶液注入到反應(yīng)塔臺(tái)的儲(chǔ)液塔，經(jīng)銜接管道進(jìn)入高位塔，培養(yǎng)液在高位塔內(nèi)經(jīng)過(guò)氣液分離器，分離出的氣體通過(guò)氣體出孔排到外界，分離出的溶液再通過(guò)循環(huán)合流注入管道將培養(yǎng)液導(dǎo)入微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)中循環(huán)，再經(jīng)銜接管道進(jìn)入儲(chǔ)液塔構(gòu)成循環(huán)，直立式透明管道的底部安裝有二氧化碳注入口，可以靈活的注入二氧化碳作為藻細(xì)胞在進(jìn)行光合作用時(shí)的碳素營(yíng)養(yǎng)，滿(mǎn)足細(xì)胞加快分裂，進(jìn)而達(dá)到快速生長(zhǎng)的目的，此時(shí)藻細(xì)胞在光合反應(yīng)中產(chǎn)生的過(guò)飽和氧通過(guò)每組直立式透明管的頂部的排氧裝置排出，可以靈活控制溶氧的含量，保持正壓，使管道不易污染，出料閥在溶液循環(huán)的過(guò)程中檢查藻細(xì)胞生長(zhǎng)的光密度和營(yíng)養(yǎng)物的消耗情況，也可以兼作反應(yīng)塔臺(tái)的清洗、換液等用途，藻細(xì)胞溶液在循環(huán)的過(guò)程中可以用自然光作為光量子來(lái)源，光照不足的情況下，可以采用燈光照明裝置，作為光源的補(bǔ)充，溫控裝置用以控制夏天高溫或冬天低溫，使藻細(xì)胞在穩(wěn)定舒適的溫度中進(jìn)行培育，反應(yīng)塔臺(tái)和微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)可以采用一對(duì)一進(jìn)行銜接，也可以一個(gè)反應(yīng)塔臺(tái)銜接多組光合生物反應(yīng)系統(tǒng)。

本發(fā)明的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于，使微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)的直立式透明管道均并排放置，避免集中放置在一起不容易排放氧氣，二氧化碳也不方便注入的缺陷，本發(fā)明的直立式透明管道的頂部安裝有排氧裝置，底部設(shè)置有二氧化碳注入口，培養(yǎng)器通過(guò)二氧化碳發(fā)生器輸入二氧化碳?xì)怏w，將氧氣從分子篩中排出，并隔離在空氣中，通過(guò)二氧化碳為主混合氣體通過(guò)輸液管輸入至 營(yíng)養(yǎng)液最底部滿(mǎn)足螺旋藻的生長(zhǎng)，使得管道不易污染，確保微藻的生產(chǎn)質(zhì)量，而且通過(guò)一個(gè)反應(yīng)塔臺(tái)銜接二組對(duì)稱(chēng)的微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)的組合，不但可以節(jié)省占地面積，且可以增強(qiáng)微藻的產(chǎn)量，且各環(huán)節(jié)都容易控制，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化生產(chǎn)，加速了微藻和連續(xù)化生產(chǎn)的過(guò)程。

另外，螺旋藻培育的流程為：

選擇藻種->配制培養(yǎng)液->投入定量藻種->調(diào)整培養(yǎng)器溫度、強(qiáng)光、弱光->七日內(nèi)采集->藻液分離->留適量未分離藻液及分離培養(yǎng)液加入培養(yǎng)器繼續(xù)培養(yǎng)->采集鮮藻凈水淋洗2-3次即可食用。

本發(fā)明為微藻提供了最佳的生長(zhǎng)環(huán)境，可以使藻類(lèi)細(xì)胞進(jìn)行活躍生長(zhǎng)繁殖，細(xì)胞生物量增加很快，24小時(shí)周而復(fù)始進(jìn)行循環(huán)，當(dāng)藻細(xì)胞達(dá)到一定的濃度時(shí)，通過(guò)出料閥排出，經(jīng)過(guò)濾成藻泥，過(guò)濾后的溶液仍含有很多營(yíng)養(yǎng)素，可以成為下一輪微藻培養(yǎng)的接種物。

本發(fā)明有效果為：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使螺旋藻在室內(nèi)進(jìn)行培育，便于氧氣的排放以及二氧化碳的注入，滿(mǎn)足細(xì)胞加快分裂，進(jìn)而達(dá)到快速生長(zhǎng)的目的，使管道內(nèi)不易污染，而且反應(yīng)塔臺(tái)銜接和微藻光合生物反應(yīng)系統(tǒng)之間可以靈活的進(jìn)行塔配，使螺旋藻生長(zhǎng)處于最佳狀態(tài)，有利于提高螺旋藻的產(chǎn)量，而且無(wú)廢氣排出，只排出氧氣，可以?xún)艋h(huán)境，設(shè)計(jì)新穎，是一種很好的創(chuàng)新方案，很有市場(chǎng)推廣前景。

本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等同物界定。