专利名称：室外工厂化生产微藻的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种室外大面积全年全系统封闭工厂化生产微藻的方法和装置，它明显的优势在于能全年、全系统封闭连续恒定的生产高单位面积产量、高洁净纯度、高品质高有效成分含量、低生产成本的微藻，能实现生产过程半自动化控制。
背景技术：
目前，公知的螺旋藻室外大面积工厂化养殖，都是全开放式或半开放式(夏季高温时，掀开大棚膜养殖)的养殖池或“柔性管道”养殖。此种养殖方式与装置存在着以下缺点①需要建造刚性养殖池或养殖“柔性管道”，以及几个大型养殖液周转池，土建工程造价高，建造的工期长；②养殖池、周转池使用后的修补渗漏、刷洗清洁等工序劳动强度大，增加维护费加大生产成本；③无法避免大气尘沙的污染，难以避免昆虫、动物、叶草、杂物溅落，滋生杂菌，严重的污染螺旋藻，使得产品的纯度、洁净度不高；④下雨冲淡了养殖液浓度，太阳暴晒蒸发了大量水分提高了养殖液浓度，这就要经常添加水或补充液，不仅浪费了药液，而且劳动强度大、效率很低；⑤难于实现使用机械自动化快速收取，劳动强度也大，生产效率低；⑥养殖液温度受大气、太阳、季节影响极大，不能做到全年生产，而在夏季因阳光过强烈日暴晒，会使螺旋藻发生光抑制而停止生长，不仅如此养殖液表层温度急剧上升，表层的螺旋藻大量被晒死，极易变质腐臭，严重影响品质；⑦养殖过程中需要使养殖液循环流动，目前的搅拌装置搅拌效益低；⑧收藻后的水洗工序，都是用大池淘洗，费时、费力、处理时间长，这也影响着产品品质，又耗用大量的洁净水，用水量约是收获量的数倍；⑨收藻时都采用离心式水泵，有研究资料显示经离心式水泵抽取的螺旋藻养殖液，有17％的藻体被水泵的高速旋转的桨叶打碎，被打碎的藻体其细胞液流入养殖液中，势必污染养殖液，因此要求更换被污染的养殖液，加大养殖成本。
专利(CN1201827A)“微藻密闭培养的柔性管道系统”虽然采用“以塑料软管为主体构建”的柔性管道系统，解决了上述开放、半开放式的问题。但仍然存在着因需要建造3个大型高位(上位)、下位水池，扁形的弯管、节头等，对于大面积养殖来说，工程造价踞高不下、工期也长；采用“以塑料软管为主体构建”的柔性管道系统养殖仍然无法解决更大面积封闭养殖的问题；水池、扁形的弯管、节头使用后的修补渗漏刷洗清洁等人工维护费高；扁形的弯管、节头与软管薄膜之间，无法绝对避免渗漏；其提水机械(离心泵、潜水泵、电动气隔膜泵、刮水机械如水车)无法实现不损坏藻体提升水；防晒效率不高、温度惯性大，控温不灵敏；养殖液中的高浓度溶氧难于排出柔性管道外等问题。因此，难以推广实施，就连该发明最初的试验基地也因上述问题而放弃使用该发明。
在养殖的过程中也公知，养殖液需要搅拌和曝气，当今的用慢速转动轮状式的桨板，划动搅拌养殖液无疑是最经济的方式。但它存在着上下搅拌和曝气范围小、效率低的缺点；还有一种方式，是把养殖池建成有倾斜度形成了进、出水口的落差，使养殖液流动，这就需要用提升水装置实现循环。经查专利文献，提升装置都采用电动气隔膜泵、注塞泵、刮水机械或水车，它们虽然比离心式水泵较少的损坏藻体，仍有大量的藻体被破坏。且这几种装置价格高都不适宜在本发明中运用；在养殖的过程中也公知，添加CO2是降低成本的主要手段，但由于养殖液的深度太浅，CO2气泡上升中还未没等到被养殖液吸收，就升离液面白白地排放到空气中，利用率低造成浪费；在养殖的过程中也公知，螺旋藻对过高的温度、过强阳光暴晒(产生光抑制)极为有害，目前的养殖技术无法对温度和阳光实施人工干预，无法使螺旋藻处于最佳的温度、阳光的环境中生长。这是其产量不高的重要原因之一；现有的养殖技术的养殖池边的高度不超过40cm，养殖液深度普遍都在15～25cm，都没有超过35cm的深度。它存在着以下缺点养殖液的温度受大气温度、太阳晒的影响波动极大；对阳光的光合利用率很低，最高也只有20％多点，产量自然也低。
为解决加大养殖液的深度后阳光照射不到养殖液深层的问题，有资料显示采用光导纤维和光分布器技术，这对于大面积工厂化养殖来说，因其极为昂贵的费用根本无实用价值。
当今螺旋藻的干燥技术虽然有冷冻(或低温)真空干燥技术，但由于昂贵的设备和高昂运行成本，生产中难于采用。目前都采用现在的烘干工艺，其缺点在于，由于采用了柴油为燃料不仅燃值低，而且只能采用间接燃烧炉，燃烧效率也低；螺旋藻藻泥在干燥中其宝贵的活性物资(如β-胡萝卜素)被大量的热空气中的氧气氧化，品质不高；因柴油燃烧排放的石油烟气太重以及燃烧产生的CO2由于含量低，无回收利用的价值。
众所周知，螺旋藻做为保健品的可贵之处是螺旋藻含有丰富的强抗氧化物质和很容易被氧化的多种活性物质，有研究资料显示螺旋藻经干燥后在有氧的包装环境中放置45-60天，其丰富的强抗氧化物质和很容易被氧化的活性物质大部分因被氧化而丧失其功效。但是，当今螺旋藻的上市产品，其剂型多为压成片剂或装入胶囊再装入药瓶出售，好点的包装是用大袋真空包装，每袋250或500g，1000或2000压片。而螺旋藻往往从干燥到被顾客购买，再到全服用完(对于大包装往往需要2-4个月才能服完)，这期间大大超过上述期限——这是螺旋藻产品流通消费中的一大缺陷。
当今螺旋藻的养殖技术，每年都将养过螺旋藻的养殖液废弃掉，数以百、千甚至数万吨的高碱高盐的废液，不仅污染了周围的环境，还浪费了资源。
发明内容
为了克服上述缺点，本发明提供下述室外大面积全年全系统封闭工厂化生产微藻的方法和装置，它有以下明显的优势(1)，本发明是采用塑料大棚封闭和加温技术，实现全年、全系统封闭的养殖，其优点在于克服了前述③④⑤⑥项开放式、半开放式养殖的种种缺点，产量和品质无疑大大高于当前技术；(2)，本发明采用养殖池边高度45～160cm，养殖液深度40～150cm，养殖液的体积数倍于当前技术的养殖液体积，养殖液温度波动受大气、阳光影响小；从池底鼓入的CO2气泡上升的行程的延长，提高了CO2的吸收率，未被吸收的CO2又被封闭在大棚内降沉在紧贴养殖液液面的上，很容易就被养殖液吸收，CO2几乎全被吸收，减少小苏打用量，降低成本；(3)，本发明采用高效螺旋桨搅拌机组，实现了养殖液全体积的上下和水平流动搅拌，使养殖液的中、深、底层的螺旋藻都能被搅动交替的浮到液面接受到阳光，减小光抑制提高了光合效率；(4)，本发明采用高效又极低廉的导光系统，能最充分有效的将太阳光导入养殖液深层，充分利用了太阳的光能，若当地电价较低，可加用高效高发光的半导体发光二极管，光合效率大大提高，延长光合作用时间，相应的产量也提高；(5)，为防止因阳光暴晒使大棚内的温度超过螺旋藻的忍受程度，本发明提供了喷淋降温技术，和廉价备置低温喷淋水技术；(6)，本发明采用虹吸和全程封闭的薄膜管道抽取藻液和封闭的多级连续过滤、淋洗的分离技术，首先在抽取的全过程不会损坏打碎藻体，过滤完的清养殖液再用离心泵送回养殖池，能始终保持养殖液不受螺旋藻体液的污染；其次，输送藻液的管道采用筒状薄膜，为保证管道内清洁，虽经常更换其成本仍然很低；自动连续快速的藻液分离、连续快速节水的淋洗和滤干、甩干技术，这对于保持洁净，减少螺旋藻干粉的灰分，缩短干燥前的等待时间，提高品质，节约燃料极有利；(7)，本发明采用低价位的便携式集约传感器探头，能做到方便及时的检测养殖全过程，进一步做到半自动的控制生产，使产品的产量品质较当今的养殖方式大大提高、又极为稳定；此技术很容易改为在线检测和控制生产；(8)，本发明采用的半封闭式无氧的烘干技术及其优势，首先采用天然气、液化气、二甲醚等燃值高价格低，采用直燃式燃烧炉热效率高，生产成本大大降低；其次，因在无氧环境干燥，使得螺旋藻在干燥中其活性物资(如β-胡萝卜素)无法被氧化，产品的质量极大的提高；第3，烘干后的气体中CO2含量高，能被充分吸收利用，又进一步降低了成本；(9)，本发明采用干燥后的藻粉即刻(连续)进入无氧的包装流水线工序的技术与装置，不论是小袋一次服用量，还是25或50kg大包装，都是无氧的环境中进行的。这就确保螺旋藻的高品质的产品上市。
(10)，本发明采用的废弃养殖液回收技术，通过将废弃养殖液暴晒、蒸发、浓缩、结晶、收集起来过筛除杂质，再经过800℃高温煅烧后再过筛去除杂质，按其所含元素成分的含量，可相应减少配方中其他原料的用量配置新的养殖液，能节约和降低原料成本；尤其对比采用本发明的养殖技术和当今的养殖技术，在相同的养殖周期养殖液的洁净程度、受外界各种污染的程度大大优于当今的技术，回收废弃养殖液技术更有其实用意义。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是(并结合附图和实施例对本发明进一步说明及
(2)，本发明还提供采用另一种不同的养殖池技术(称“柔性养殖池”)把2层塑料薄膜的四边(最底层是采用厚些的塑料防渗漏膜、上面层是簿些的农用LDPE大棚膜，这里选用市场上最大幅宽16m的农用LDPE膜，因为棚内高浓度氧气从LDPE大棚膜渗透出棚外较其他材料的塑料膜最高)，两层之间或用热合焊接或用宽双面胶带或粘合胶粘接牢固，务使不漏气水；用透明充气管式的支撑柱支撑上层大棚膜；在底层膜下面的地面有横向或竖向的沟，在沟里铺设长筒状薄膜，两端与池外的输排热水管道连接；柔性养殖池四周用刚性板材(与地面固定)夹持围住柔性养殖池，不使因水太深而把柔性养殖池撑破，并包有隔热保温层；柔性养殖池内充入的养殖液深度40～150cm，养殖液上方充入空气和CO2；在养殖池内外之间设置有输气水的管道和阀门；池内放置高效螺旋桨搅拌机组、高效又极低廉的导光系统、CO2鼓泡装置，此种柔性养殖池适合南方使用。
(3)，本发明还提供采用第三种不同的养殖池技术(称“柔性养殖袋”如图1)①在养殖区地上的设置水平底盘(图1-2)，在底盘的中心，垂直牢固的安装高100～200cm刚性管或棍(图1-3)；将刚性管长度两倍半的大口径的筒状薄膜从刚性管上端套下，并缩紧包裹住刚性管，剩余的筒状薄膜折反上来，牢固的绑缚在刚性管上端呈“T”型放置的盘状套筒(图1-6)外圈；在一体的大口径筒状内外薄膜之间形成可容纳养殖液的空间(图1-8)充入养殖液，养殖液深度40～120cm，柔性养殖袋外径50～500cm；②柔性养殖袋装置也可做成在水平底盘上固定高100～200cm刚性呈十字交叉的倒“U”字形支架(图1-5)，在支架上端中心十字交叉处固定盘状套筒(图1-6)，在盘状套筒外圈绑缚固定柔性养殖袋的上口，柔性养殖袋的下口直接封闭(不渗漏)固定在水平底盘中心(图1-9)，并设有输入和排水口；③在盘状套筒下的柔性养殖袋内，垂放着养殖液和气体输、排管，高效螺旋桨搅拌机(图1-4)，低廉便携集约的检测装置，高效又极低廉的导光系统；本发明的柔性养殖袋更适合养殖如雨生红球藻和杜氏盐藻。
2，高效螺旋桨搅拌机组(图2)本发明的搅拌机组是由数个旋转方向相反的螺旋桨(图2-6)，螺旋桨的长轴(图2-5)与水平地面的夹角呈10°～90°，由每分钟转速10～100转的慢速电机驱动(图2-2)，通过链条(图2-4)分别驱动反向旋转螺旋桨长轴上端的轮盘齿轮(图2-3)，以及螺旋桨外围的导流筒(图2-7)，支架(图2-1)并排组合成机组；导流筒沉在池底，其作用是把养殖池深层的养殖液搅动到上层液面。
3，高效又极低廉的导光系统(图3)由φ5～30cm透明的长条筒状薄膜(图3-1)经充气后，按大于养殖液深度的长度折叠呈“WWWW”状，其下端坠有重物(图3-2)，按养殖液的水流方向放置于养殖液中，充气后形成一个个气囊柱，由于浮力作用它们将垂直立在养殖液中，这样阳光就从每小根垂直的筒状薄膜气囊柱被导入养殖液深层；把“WWWW”状筒状薄膜气囊柱用宽塑料膜包住做为分隔墙放置在养殖池中间；在筒状薄膜气囊柱内放置着半导体发光二极管(图3-3)，用于补充养殖液深层阳光的照射不足和夜间照明，延长光合作用时间。
4，喷淋降温及备置低温喷淋水技术喷淋降温及备置低温喷淋水技术和装置是在夏天阳光暴晒温度高时，采用农田喷灌用的摇臂式喷头、胶管、水泵、支架等组成降温系统，向大棚膜上空喷淋降温；廉价备置低温喷淋水技术与装置，对于大面积养殖，在炎夏用于喷淋降温的水，无疑用量是巨大的。在几个养殖池的中心地区，挖一个深水塘，塘内铺防渗膜，水面覆盖放置数个气囊，气囊上面固定覆盖不透光塑料膜(最好是白色反光的大棚膜)，薄膜向四周拉紧，边缘没入水面下。其作用是漂浮在水面上防止烈日把塘水晒热和过多的蒸发水分，待到晚上气温降到最低时，启动水泵抽取水塘上层的水喷向水塘上空降温，直到塘中水温降到最低为止，一般会比当天的最低气温还低2～6°；当白天需要喷淋降温时，应抽取水塘下层的低温水，送去喷淋；降(雨)水被各个收集口(雨水排放口)收集回收到深水塘。
5，在抽取、输送或提升养殖液时不损害养殖液中的螺旋藻的技术和装置图4如前文所述，目前在螺旋藻养殖领域里，所用的提升水泵，都不同程度损坏藻体(约17％被损坏)，不适合本发明旨在大面积生产高品质的螺旋藻产品的目的。本发明所采用的技术方案是①慢速电机(图4-1)每分钟5～40转，带动一个连杆曲柄(图4-2)，将力的方向变成直线的往复运动，驱动两只类似手风琴皮腔的各自独立的且吸、扬方向相反的皮囊(图4-3)，各个皮囊口连接着各自的一组管道和单向阀(图4-4)，实现吸、扬提升养殖液；②采用低扬程大流量设计，每次往复动作两个皮囊共提供10～80升容量、1m～3m扬程能力的提升泵；③只有在过滤后的清液才能使用离心泵输送养殖液；④从养殖池抽取藻液，使用虹吸的方法，禁止使用离心泵直接抽取未经滤取螺旋藻的养殖液，离心泵可使用于滤取后的清液。
6，低廉便携集约的检测装置本发明的检测装置是由以下部分组成①将养殖中所需要检测的几种主要数据如PH值、养殖液和大棚内空气温度、阳光强度、螺旋藻生物量浓度、养殖液溶解氧浓度等的检测传感器探头集约在一起，各个检测探头其最终的表达就是电阻值大小或电流的强弱，将这些传感器探头的延长输出端依次连接到一只万能表上，把万能表各自显示的电阻值或电流强度的数据，通过坐标转换成相应项目的标准检测数据；②这些检测设备如果都从市场购买，约需要3万元左右，而且有的只有台式机，无法做到便携随身现场使用，本发明提供低廉自制的技术PH值和溶解氧的检测探头从市场购买；③温度检测探头2只，都采用热敏电阻，一只用于检测养殖液的温度输出线较长，一只用于检测养殖液上空和大棚外的温度输出线短；④检测阳光强度探头采用光敏电阻(或硅光电池)；⑤检测螺旋藻生物量浓度的探头可用发光二极管其光线照向光敏电阻(或硅光电池)组成，把它们固定在一个不透光的管内，养殖液可在管内自由流动，随着被测养殖液含藻浓度的变化，光敏电阻(或硅光电池)所接受到来自发光二极管的光线强弱也变化，输入到万能表所显示的电阻值(或电流值)的大小也不同；⑥用一根多节可伸缩的钓鱼杆，去掉细的柔软的顶节，把上述探头集约固定在细端，把上述万能表固定在手柄端，只要把钓鱼杆伸进养殖池，就可以很方便依次检测到养殖液中不同深度、棚内外的几个主要数据；本装置可以很方便改为在线检测技术，把上述探头固定在养殖池相应的位置，延长输出线至中心控制室的显示设备(万能表)、或控制设备(工控机)就能很方便的根据所采集的数据采取对应的措施，实现自动化控制生产。
这为全过程半自动的控制螺旋藻始终处在最佳的高产环境中生长提供可靠的科学保障，提供了可靠的低成本的检测数据采集装置(是同类检测设备市场价格的20％以下)。运用本技术养殖螺旋藻，其产品的产量、品质较目前的粗放养殖方式大大提高、又极为稳定；7，半自动的收获藻的技术与装置；图5本系统装置由以下部分组成①采用虹吸方式全封闭抽取输送欲过滤的养殖液，输送的管道采用筒状薄膜，因成本极低，为保持筒内清洁，应及时更换筒状薄膜，保证了全封闭的清洁的低成本的输送养殖液；养殖液送至收藻机的过滤进口处(图5-1)，收藻机置于低位；②在过滤机的藻液入口处设置一个本发明的检测藻液含藻浓度的传感器探头，当藻液中含藻浓度低于某设定值时即报警，停止虹吸抽滤；③本系统从上至下3～6层(组)筛网总成，呈之字形倾斜分布在支架(图5-14)上，每层的结构相同其两端是两个距离200～500cm的滚轴筒(图5-4)和可随滚轴筒旋转循环移动的被绷紧的350～500目细过滤筛网(图5-2)，过滤筛网下有衬托的20～60目尼龙网(图5-3)，衬托的尼龙网下有可转动的支撑棍棒(图55)，其下有接水盘(图56)；在各层网筛的低端辊轴筒的侧下方放置一个刮板(图5-7)，将藻泥刮到下层筛网；各层筛网的同一侧滚轴筒有轮盘齿轮(图5-8)并由链条(图5-9)相连同步反向旋转带动过滤筛网移动，其动力由慢速电机驱动(图5-10)；④从养殖池输送来的藻液从上层至下层连续过滤，在第3～5层设置净水喷淋管(图5-11)，对滤出的藻泥进行淋洗，洗去藻泥中的碱和盐；之后经淋洗和沥干的藻泥从收藻口(图5-12)掉入离心甩干机(图5-13)，脱去多余的水分，再被送去烘干；⑤在各层(组)筛网总成的接水盘(图5-6)的下方设有下层筛网反冲洗喷头(图5-15)，和其下方的接水盘(图5-16)；⑥收藻的速度应掌握和烘干速度同步。
8，无氧的烘干技术和装置图6本发明的烘干燃料采用洁净无害的天然气、液化气、二甲醚(图6-7)和燃烧炉为直燃式的燃烧机(图6-1)，将燃料和空气按最佳配比使其在燃烧室内充分燃烧(图6-4)，在燃烧炉头(图6-2)上加装远红外金属网罩(图6-3)；在干燥系统内所流通的气体是经过净化、除湿干燥的循环使用的无氧气体(图6-5)；经燃烧加热和燃烧除氧处理的富CO2的干燥热气体(图6-6)，在炉体(图6-9)里被送去干燥塔，并在干燥系统内循环使用；用滤清后的养殖液将燃烧产生的CO2吸收后送回养殖池重复使用；燃烧机吸进用于助燃的空气(图6-8)。
9，干燥后的藻粉即刻进入无氧的包装流水线工序的技术与装置图7本发明的后续包装工序是和前面的干燥工序连续进行的，在旋风分离塔下方的干藻粉收集罐上安置一软管(图7-1)，由一台漩涡气泵(图7-2)提供风送动力，将干藻粉泵吸、风吹入充满氮气的封闭分选仓里(图7-3)；因藻粉颗粒大小不同，降沉在离进仓口(图7-4)的距离远近不同，粗大颗粒很快落到进仓口下方的不远处，被锥状漏斗(图7-5)收集落入磨粉机(图7-6)的入口处，磨碎后再次被漩涡气泵吸、吹送入封闭分选仓分选；细小的干藻粉则降落到远离进仓口的斗的下方(图7-7)，被旋转的螺杆(图7-8)推送到下一道无氧的小袋(3-20g/袋)或大袋(25-50kg/袋)包装工序，小袋包装(图7-17)在充满氮气的封闭玻璃工作柜(图7-9)进行，大袋包装(图7-18)在旋转的螺杆推送后直接装袋计量(图7-10)，不论是小袋还是大袋都是真空或充氮密封包装；在封闭分选仓远离进仓口的另一端出口处设有滤布过滤器(图7-11)，滤除残余的藻粉，滤布过滤器上设有震打器(图7-12)，可将被吸滤在滤布上的藻粉震落，洁净的无藻粉的气体被送去干燥系统内(图7-13)；充满氮气的封闭玻璃工作柜，被放置在可供数人工作的工作台(图7-14)上，螺杆推送器放置在玻璃工作柜内的上方(图7-15)，在螺杆推送器和每个操作员相对的下方有落料口和开关，即藻粉能被送到每个操作员面前，每个操作员工作时只须把双手伸进封闭的玻璃柜孔内(图7-16)就可以操作；操作员将藻粉计量(一日的服用量)装入小袋后用真空包装机封装。
10，废弃养殖液回收技术本发明采用的废弃养殖液回收技术，通过将废弃养殖液暴晒、蒸发浓缩、结晶、收集起来，再经过600～1000℃高温煅烧，过筛去除杂质，按其所含元素成分的含量，可相应减少配方其他原料的用量，配置新的养殖液，降低养殖液的原料成本。
本发明的有益效果是本发明充分发挥了全年全系统封闭养殖和加工的优势能全年、全系统封闭连续恒定的生产高单位面积产量、高洁净纯度、高有效成分含量、低生产成本的微藻，能实现生产过程半自动化控制。
图1，是柔性养殖袋图中1柔性养殖袋；2底盘；3刚性立柱；4螺旋桨搅拌器；5倒“U”形十字交叉支架；6盘状套筒；7慢速电机；8养殖液。
套筒；7慢速电机；。
图2，高效搅拌机组图中1支架；2慢速电机；3轮盘齿轮；4链条；5长轴；6螺旋桨；7螺旋桨导筒；8驱动轮；9养殖池、液。
图3，高效又极低廉的导光系统图中1筒状薄膜；2坠物；3半导体发光二极管；4养殖液。
图4，无损提升养殖液泵图中1慢速电机；2曲柄连杆；3伸缩皮囊；4单向阀图5，半自动的收获藻的技术与装置；图中1未滤藻液进口；2细过滤筛网；3尼龙衬托网；4滚轴筒；5支撑棍棒；6接水盘；7刮板；8轮盘齿轮；9链条；10慢速电机；11净水喷淋管；12收藻泥口；13离心甩干机；14支架。
图6，无氧的烘干技术和装置图中1燃烧机；2燃烧头(室)；3远红外燃烧网；4燃烧火焰；5经处理的无氧空气；6将送去干燥塔的经燃烧加热除去氧的富CO2的气体；7燃料；8助燃的空气。
图7，干燥后全封闭无氧加工系统图中1从分离器抽来藻粉的入口；2抽风泵；3分选室粗大颗粒落到5，细粉落到7位置；4抽风泵出口；5接收粗大颗粒的斗；6粉碎机；7半开放式绞龙接藻粉口；8绞龙；9封闭无氧分装室；10计量称；11过滤网；12震动器；13排气孔；14分装工作台面；15封闭绞龙外壁；16操作员的手伸进孔；17封闭的空间；18大包装室下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
具体实施例方式本发明在养殖中的一般管理和当今的养殖技术相似，但是有几点是特殊要注意的将螺旋藻藻种放入配好养殖液的养殖池里养殖；开动搅拌机，应开机短、次数多，效果好，每天4～8次，每次15～30分钟，；向导光膜充气，并经常检查气压是否减少，尤其白天应及时补充气；每天定时定点测定PH值、养殖液和大棚内空气温度、阳光强度、螺旋藻生物量浓度、养殖液溶解氧浓度等数据；当螺旋藻生物量浓度达到OD值8～11时，开始收藻，当OD值降到5时停止收藻；当PH值升到10.3时，通入CO2，降到9.5时停止；夏季养殖液温保持28～35℃，冬季保持在18～25℃。
权利要求
1，一种室外工厂化生产微藻的方法和装置，其特征是室外的大面积全年全系统封闭的养殖池；高效螺旋桨搅拌机组；高效又极低廉的导光系统；喷淋降温及备置低温喷淋水；在抽取、输送或提升养殖液时不损害养殖液中的螺旋藻的技术和装置；低廉便携集约的检测装置；半自动的收获藻的技术与装置；无氧的烘干技术和装置；干燥后的藻粉即刻进入无氧的包装流水线工序的技术与装置；以及废弃养殖液回收技术所组成。
2，根据权利要求1所述的室外工厂化生产微藻的方法和装置，其特征是全封闭养殖池的池边高45～160cm，养殖液深度40～150cm；池底和池边内侧用塑料防渗漏膜铺衬防止养殖液渗漏；养殖池上空用支架支撑塑料大棚膜覆盖，大棚南北走向，呈北高南低的倾斜，在北边山墙设有进出通风口和供人出入的门；在大棚的下沿设有观察检测孔及盖子；防渗漏膜和大棚膜的四周接合部粘结牢固；在防渗漏膜下的地面有横向或竖向的沟，在沟里铺设长管状薄膜，两端与池外的输、排热水管道连接，用于给养殖液加温；在池边上沿防渗漏膜与大棚膜之间内侧，用塑料膜铺设呈“U”形敞开式长水槽，槽内流动热水，用于加温大棚内空气；在养殖池四周外侧包覆保温层，保温层要深入地下的不冻层；养殖池内放置高效螺旋桨搅拌机组、高效又极低廉的导光系统、CO2鼓泡装置，此种养殖池适宜北方使用。
3，根据权利要求1所述的室外工厂化生产微藻的方法和装置，其特征是把2层塑料薄膜的四边，两层之间粘接牢固不漏气水，最底层是采用厚些的塑料防渗漏膜、上面层是簿些的农用LDPE大棚膜(称“柔性养殖池”)；在底层防渗漏膜下面的地面有横向或竖向的沟，在沟里铺设长管状薄膜，两端与池外的输、排热水管道连接，用于给养殖液加温；柔性养殖池四周用刚性材料(与地面固定)夹持围住柔性养殖池，不使因水太深而把柔性养殖池撑破；柔性养殖池内充入的养殖液深度40～150cm，养殖液上方充入空气和CO2；在柔性养殖池内外之间设置有输气、水的管道和阀门；池内放置高效螺旋桨搅拌机组、高效又极低廉的导光系统、CO2鼓泡装置，此种养殖池适合南方使用。
4，根据权利要求1所述的室外工厂化生产微藻的方法和装置，其特征是①在养殖区地上设置水平底盘，在底盘的中心，垂直牢固的安装高100～200cm刚性管(棍)；将大于刚性管长度两倍以上的大口径的筒状薄膜从刚性管上端套下，并缩紧包裹住刚性管，剩余的筒状薄膜折反上来，牢固的绑缚在刚性管上端呈“T”型放置的盘状套筒外圈(此袋称“柔性养殖袋”)；在一体的大口径筒状内外薄膜之间形成可容纳养殖液的空间，养殖液深度30～150cm，柔性养殖袋外径50～500cm；②柔性养殖袋装置也可做成在水平底盘上固定高100～200cm刚性呈十字交叉的倒“U”字形支架，在支架上端中心十字交叉处固定盘状套筒，在盘状套筒外圈绑缚固定柔性养殖袋的上口，柔性养殖袋的下口直接封闭(不渗漏)固定在水平底盘中心，并设有输入和排水口；③在盘状套筒下的柔性养殖袋内，垂放着养殖液和气体输、排管、高效螺旋桨搅拌机、低廉便携集约的检测装置，高效又极低廉的导光系统；本发明的柔性养殖袋更适合养殖如雨生红球藻和杜氏盐藻。
5，根据权利要求1所述的室外工厂化生产微藻的方法和装置，其特征是高效螺旋桨搅拌机组是由旋转方向相反的螺旋桨，螺旋桨的长轴与水平地面的夹角呈10°～90°，由每分钟转速10～100转的慢速电机驱动，通过链条分别驱动反向旋转螺旋桨长轴上端的轮盘齿轮，以及螺旋桨外围的导流筒，支架所组成，并组合排成机组；导流筒沉在池底，其作用是把养殖池深层的养殖液搅动到上层液面。
6，根据权利要求1所述的室外工厂化生产微藻的方法和装置，其特征是高效又极低廉的导光系统由φ5～30cm透明的长条筒状薄膜经充气后，按大于养殖液深度的长折叠呈“WWWW”状，其下端坠有重物，按养殖液的水流方向并排放置于养殖液中，充气后形成的一个个气囊柱，由于浮力作用它们垂直立在养殖液中，这样阳光就从每小根垂直的筒状薄膜气囊柱被导入养殖液深层；把“WWWW”状筒状薄膜气囊柱用宽塑料膜包住做为分隔墙放置在养殖池中间；在筒状薄膜气囊柱内放置着半导体发光二极管，用于补充养殖液深层阳光的照射不足和夜间照明，延长光合作用时间。
7，根据权利要求1所述的室外工厂化生产微藻的方法和装置，其特征是喷淋降温及备置低温喷淋水技术和装置是在夏天阳光暴晒温度高时，用农田喷灌用的摇头式喷头、胶管、支架、水泵等组成喷淋降温系统，向大棚膜上空喷淋降温；廉价备置低温喷淋水装置是挖一个深水塘，水面放置数个气囊，气囊上面固定覆盖不透光塑料膜(最好是白色反光的大棚膜)，薄膜向四周拉紧，边缘没入水面下，其作用是漂浮在水面上防止烈日把塘水晒热和过多的蒸发水分，待到晚上气温降到最低时，启动水泵抽取水塘上层温度较高的水喷向水塘上空降温，直到塘中水温降到最低为止，一般会比当天的最低气温还低2～6°；当白天需要喷淋降温时，抽取水塘下层的低温水，送去喷淋；降(雨)水被各个收集口(雨水排放口)收集回收到深水塘。
8，根据权利要求1所述的室外工厂化生产微藻的方法和装置，其特征是在输送或提升养殖液时不损害养殖液中螺旋藻的技术和装置，所采用的技术方案是，①慢速电机每分钟5～40转，带动一个连杆曲柄，将力的方向变成直线的往复运动，驱动两只类似手风琴皮腔的各自独立的且吸、扬方向相反的皮囊，各个皮囊口连接着各自的一组管道和单向阀(止回阀)，实现吸、扬提升养殖液；②采用低扬程大流量设计，每次往复动作两个皮囊共提供10～80升容量、1m～3m扬程能力的提升泵；③只有在过滤后的清液才能使用离心泵输送养殖液；④从养殖池抽取藻液，使用虹吸的方法，禁止使用离心泵直接抽取未经滤取螺旋藻的养殖液，离心泵可使用于滤取后的清液。
9，根据权利要求1所述的室外工厂化生产微藻的方法和装置，其特征是低廉便携集约的检测装置是由以下部分组成，①将养殖中所需要检测的5种主要数据，PH值、养殖液和大棚内空气温度、阳光强度、螺旋藻生物量浓度、养殖液溶解氧浓度等几种检测传感器探头集约在一起；②将各个检测探头的延长输出头依次连接到一只万能表上，把万能表各自显示的电流值或电阻值的数据，通过坐标转换成相应项目的标准检测数据；③PH值和溶解氧的检测探头从市场购买；④温度检测探头采用热敏电阻2只，一只用于检测养殖液的温度；一只用于检测大棚内外的温度；⑤检测阳光强度探头采用光敏电阻(或硅光电池)；⑥检测螺旋藻生物量浓度的探头可用发光二极管其光线射向光敏电阻(或硅光电池)组成，把它们固定在一个不透光的管内，养殖液可在管内自由流动，因被测的养殖液中含藻浓度不同，光敏电阻(或硅光电池)所接受到来自发光二极管的光线强弱也不同，输入到万能表所显示的电阻值(或电流值)的大小也不同；⑦用一根多节可伸缩的长1.5～3.5m钓鱼杆，去掉细软的顶节，把上述探头集约固定在细端，把万能表固定在手柄端，只要把钓鱼杆伸进养殖池，就可以很方便依次检测到养殖液中不同深度、棚内外的主要数据；⑧采用本装置改为在线检测技术，把上述探头固定在养殖池相应的位置，延长输出线至中心控制室的显示设备(万能表)、或控制设备(工控机)就能很方便的根据所采集的数据采取对应的措施，实现自动化控制生产。
10，根据权利要求1所述的室外工厂化生产微藻的方法和装置，其特征是半自动的收获藻的技术与装置，由以下部分组成①采用虹吸方式全封闭抽取养殖液，采用筒状薄膜输送管道，送至收藻机的过滤入口处，收藻机置于低位；②在过滤藻液入口处设置一个本发明的检测藻液含藻浓度的传感器探头，当藻液中含藻浓度降到设定值时即报警，停止虹吸抽滤；③本收藻机从上至下3～6层(组)筛网，呈之字形倾斜分布，每层的结构相同，其两端是两个相距200～500cm的滚轴筒和可随滚轴筒旋转循环移动的被绷紧的350～500目的过滤筛网；过滤筛网下有衬托尼龙网(20～60目)，衬托尼龙网下有可转动的支撑棍棒，其下有接水盘；在各层网筛的低端辊轴筒的侧下方放置一个刮板，将藻泥刮到下层筛网；各层筛网的同一侧滚轴筒的同一端有轮盘齿轮并由链条相连同步地反向旋转带动过滤筛网移动，其动力由慢速电机驱动；④从养殖池输送来的藻液从上层至下层依次连续过滤，在第3～5层设置净水喷淋管，对滤出的藻泥进行淋洗，洗去藻泥中的碱和盐；之后藻泥掉入离心甩干机脱去多余的水分，立即送去烘干；⑤收滤藻的速度应掌握和烘干速度同步。
11，根据权利要求1所述的室外工厂化生产微藻的方法和装置，其特征是无氧的烘干技术和装置，所用的烘干燃料采用洁净无害的天然气、液化气、二甲醚；所用的燃烧炉为直燃式，在炉头上加装远红外金属网罩；用于干燥所流通的气体在干燥系统内基本是封闭的循环使用，是经过净化、除湿干燥，把经燃烧加热和燃烧除氧处理的富CO2的气体，送去干燥塔烘干藻泥；用滤清后的养殖液将燃烧产生的CO2吸收后送回养殖池重复使用。
12，根据权利要求1所述的室外工厂化生产微藻的方法和装置，其特征是干燥后的藻粉即刻进入无氧的包装流水线工序的技术与装置是在前面的干燥工序后连续进行的，在旋风分离塔下方的干藻粉收集罐上安置一软管，由一台漩涡气泵提供风送动力，将干藻粉泵吸、风吹入充满氮气的封闭分选仓里并降沉在分选仓下方斗内；落到进仓口下方不远处的粗大颗粒，被收集进入磨粉机，磨碎后再次被漩涡气泵吸、风吹入封闭分选仓；细小的干藻粉则降落到远离进仓口的下方斗内，被旋转的螺杆分别推送到下一道无氧的小袋(3-20g/袋)或大袋(25-50kg/袋)包装工序；小袋包装在充满氮气的封闭玻璃工作柜进行，大袋包装在旋转的螺杆推送后直接装袋计量，不论是小袋还是大袋都是真空或充氮密封包装；在封闭分选仓远离进仓口的另一端出口处设有滤布过滤器，滤除残余的藻粉，滤布过滤器上设有震打器，可将被吸滤在滤布上的藻粉震落；一排封闭玻璃工作柜放置在由操作员工作的工作台上，螺杆推送器放置在玻璃工作柜内的上方，在螺杆推送器和每个操作员相对的下方有落料口和开关，每个操作员工作时只须把双手伸进封闭的玻璃柜内就可以操作；操作员将藻粉计量(一次服用量)装入小袋后，再经真空包装机包装。
13，根据权利要求1所述的室外工厂化生产微藻的方法和装置，其特征是废弃养殖液回收技术是，通过将废弃养殖液暴晒、蒸发、浓缩、结晶、收集起来，再经过500～1000℃高温煅烧，过筛去除杂质，按其所含元素成分的含量，可相应减少配方其他原料的用量，配置新的养殖液。
全文摘要
本发明是由室外的大面积全年全系统封闭的养殖池，高效螺旋桨搅拌机组，高效又极低廉的导光系统，喷淋降温及备置低温喷淋水，在抽取、输送或提升养殖液时不损害养殖液中的螺旋藻的技术和装置，低廉便携集约的检测装置，半自动的收获藻的技术与装置，无氧的烘干技术和装置，干燥后的藻粉无氧包装流水线的技术与装置；以及废弃养殖液回收技术所组成。它明显的优势在于本发明充分发挥了全年全系统封闭从养殖到快速连续加工出产品的优势；实现了稳定的高产量、高品质、低生产成本生产。
文档编号C12N1/12GK1718722SQ20041006916
公开日2006年1月11日 申请日期2004年7月7日 优先权日2004年7月7日
发明者郭劲, 谢瑞芳, 郭奕 申请人:郭劲, 谢瑞芳, 郭奕