一种用于光生物养殖的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于光生物养殖的装置，涉及光生物【技术领域】，为解决微藻养殖中光的利用效率较低的问题而发明。一种用于光生物养殖的装置，包括反应器，所述反应器内设有挡板，所述挡板与所述反应器的受光面平行，所述挡板上设有通孔，所述挡板连接有驱动装置，所述驱动装置可带动所述挡板沿垂直于反应器受光面的方向以10～1000赫兹的频率往复运动。本实用新型一种用于光生物养殖的装置用于微藻养殖。
【专利说明】一种用于光生物养殖的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光生物【技术领域】，尤其涉及一种用于光生物养殖的装置。
【背景技术】
[0002]光生物技术是用光来调节生物的生长、发育和行为的技术。光生物中的微藻是一类在陆地、海洋分布广泛，营养丰富的自养植物，微藻细胞代谢产生的多糖、蛋白质、色素等，使其在食品、医药、基因工程、液体燃料等领域具有很好的开发前景，其中，微藻最大的可利用之处在于其干细胞中含油70%以上，是合成生物柴油的最佳原料，因此，微藻的养殖越来越受到人们的关注。
[0003]现有技术中，微藻是采用板式反应器进行养殖的，在其光合反应的过程中，介于光合系统II和光合系统I之间的质体氢醌与质体醌存在着醌循环，而醌循环的电子传递速度为毫秒级，在光合反应的整个电子传递路线上是速度最慢的一个环节，因此，称醌循环为“电子门”，虽然微藻细胞中的天线色素蛋白以较快的速度接受了光子，但是，受到“电子门”的电子传递速度的限制，微藻细胞不能将其吸收的光能完全转化为化学能被微藻细胞所利用，不能被利用的部分转化为热能和荧光的形式释放，造成光的浪费，从而光的利用效率较低；在强光照射条件下，微藻细胞接受的光能越多，受到“电子门”的限制就越严重，光的浪费就越明显，从而光的利用效率就越低。
实用新型内容
[0004]本实用新型的实施例提供一种用于光生物养殖的装置，减小了光的浪费现象，实现了微藻对光利用效率的大幅度提高，从而提高了微藻的产量。
[0005]为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案:一种用于光生物养殖的装置，包括反应器，所述反应器内设有挡板，所述挡板与所述反应器的受光面平行，所述挡板上设有通孔，所述挡板连接有驱动装置，所述驱动装置可带动所述挡板沿垂直于反应器受光面的方向以10?1000赫兹的频率往复运动。
[0006]进一步地，所述通孔为多个且均匀分布于所述挡板的表面，所述通孔的总面积占所述挡板总面积的30?50%。
[0007]更进一步地，所述通孔为圆形，所述通孔的直径为5?10mm。
[0008]进一步地，所述反应器内沿垂直于反应器受光面的方向设有导轨，所述挡板与所述导轨配合连接。
[0009]进一步地所述驱动装置包括连接梁，所述挡板与所述连接梁固定连接，所述连接梁的一端设有磁吸板，另一端连接有弹簧，所述弹簧的另一端相对于所述反应器固定，与所述磁吸板表面相对的位置设有继电器，所述继电器连接有变频电源。
[0010]进一步地，所述驱动装置带动所述挡板沿垂直于所述反应器受光面的方向以10?100赫兹的频率往复运动。
[0011]进一步地，所述挡板的四周均匀设置有多个缓冲垫。
[0012]进一步地，所述挡板为透明材质。
[0013]进一步地，所述反应器本体内设有曝气管，所述曝气管的曝气方式为连续通气方式或间歇式通气方式。
[0014]进一步地，当所述曝气管的曝气方式为间歇式通气方式时，其通气频率为大于0.1赫兹且小于等于I赫兹。
[0015]本实用新型实施例提供的用于光生物养殖的装置，包括反应器，反应器内设置了与反应器受光面平行的挡板，由于微藻细胞对光的吸收或遮光作用，使得反应器在垂直于反应器受光面的方向上会形成明区与暗区，挡板在驱动装置的带动下，沿垂直于反应器受光面的方向往复运动，挡板上的通孔可使反应器内的液体自由通过，微藻细胞随着挡板上非通孔区在明区及暗区往返，形成明暗区的循环运动，在往返速度快的条件下，微藻细胞可成形“闪频效应”，挡板的运动频率达到以10?1000赫兹，则“闪频效应”接近于毫秒级，而“电子门”电子传递的速度为毫秒级，由此，当“闪频效应”接近于毫秒级时，微藻细胞的光合成系统接收光子的速度接近于“电子门”电子传递的速度，减小了光的浪费，实现了微藻对光利用效率的大幅度提闻，从而提闻了微操的广量。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本实用新型实施例用于光生物养殖的装置的结构示意图；
[0018]图2为本实用新型实施例用于光生物养殖的装置中反应器单面受光的示意图；
[0019]图3为本实用新型实施例用于光生物养殖的装置中反应器双面受光的示意图；
[0020]图4为本实用新型实施例用于光生物养殖的装置中挡板的结构示意图；
[0021]其中:1-反应器，2-挡板，3-驱动装置，4-导轨，5-缓冲垫，6_曝气管，7_光源，11-受光面，21-通孔，31-连接梁，32-磁吸板，33-弹簧，34-继电器，35-变频电源。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本实用新型实施例一种用于光生物养殖的装置进行详细描述。
[0023]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0024]图1为本实用新型实施例用于光生物养殖的装置的一个具体实施例，图1中，本实用新型的实施例用于光生物养殖的装置，包括反应器1，反应器I内设置了挡板2，挡板2与反应器I的受光面11平行，挡板2上设置了通孔21，挡板2连接有驱动装置3，驱动装置3可带动挡板2沿垂直于反应器I受光面11的方向以10?1000赫兹的频率往复运动。
[0025]参照图1、图2和图3，图1为本实用新型实施例提供的用于光生物养殖的装置，参照图2和图3，接近光源7的为受光面11，由于微藻细胞对光的吸收或遮光作用，使得反应器I在垂直于反应器I受光面11的方向上会形成明区A与暗区B，挡板2在驱动装置3的带动下，沿垂直于反应器I受光面11的方向往复运动，挡板2上的通孔21可使反应器I内的液体自由通过，微藻细胞随着挡板2上非通孔21区在明区A及暗区B往返，形成明暗区的循环运动，在往返速度快的条件下，微藻细胞可成形“闪频效应”，挡板2的运动频率达到以10?1000赫兹，则“闪频效应”接近于毫秒级，而“电子门”电子传递的速度为毫秒级，由此，当“闪频效应”接近于毫秒级时，微藻细胞的光合成系统接收光子的速度接近于“电子门”电子传递的速度，减小了光的浪费，实现了微藻对光利用效率的大幅度提高，从而提高了微藻的产量。
[0026]参照图4，为了实现尽可能多的微藻细胞随着挡板2往返运动，挡板2上的通孔21优选为多个且均匀分布于挡板2的表面，同时，通孔21的总面积不宜过大或者过小，若通孔21的总面积过大，在挡板2往返运动时，细胞液大部分从通孔21漏出，导致大部分微藻细胞没有被挡板2带动而往返运动；而通孔21的总面积过小，细胞液大部分液体停留在挡板2处，挡板2推挤细胞液经过通孔21时剪切力过大，微藻细胞容易受损伤，因此，优选挡板2上的通孔21为多个且均匀分布于挡板2的表面，同时，通孔21的总面积占挡板2总面积的30?50%，由此，保证了尽可能多的微藻细胞可随着挡板2往返运动，同时，减小了通孔21对微藻细胞的伤害。
[0027]挡板2上的通孔21可采用圆形、方形、椭圆形，三角形，四方形，多边形，或者弧形与直边的组合等各种形状，由于圆形易于制作，优选通孔21采用圆形，同时，通孔21的直径不宜过大，这样可让微藻细胞在挡板2的非通孔21区内的移动距离更短，有助于让微藻细胞实现更快的运动，因此，优选通孔21的直径为5?10_，但是也不限于上述直径范围。
[0028]挡板2在驱动装置3的带动下快速往返运动，为了避免运动的过程中，挡板2的方向发生改变，从而不能保证挡板2 —直沿着垂直于反应器I受光面11的方向往返运动，优选在反应器I内沿垂直于反应器I受光面11的方向设置导轨4，同时，参照图4，通过导轨孔22将挡板2与导轨4配合连接，由此，挡板2沿着导轨4往复运动，保证了挡板2 —直沿着垂直于反应器I受光面11的方向往返运动，从而微藻细胞可实现明暗区循环运动，进而实现“闪频效应”。
[0029]驱动装置3可采用电动机、凸轮、皮带传动、或可旋转的连接臂等多种形式，只要具有让挡板2能够往返运动的结构都可以，也可采用如图1所示的结构，图1中，驱动装置3包括连接梁31，挡板2与连接梁31通过连接孔23固定连接，连接梁31的一端设置了磁吸板32，另一端连接有弹簧33，弹簧33的另一端相对于反应器I固定，同时，将继电器34设置于磁吸板32表面相对的位置，继电器连接有变频电源35，由此，变频电源35供电至继电器34动力，继电器34动力带动着磁吸板32向靠近继电器34方向移动，磁吸板32带动着连接梁31和挡板2向靠近继电器34方向移动，同时，连接梁31带动着弹簧33扩张，变频电源35不提供动力给继电器34，则在弹簧33回缩的拉力下，带动着连接梁31和挡板2向靠近弹簧33的方向移动。当变频电源35的开关频率越高，由于继电器34动力吸引磁吸板32的频率与开关频率相同，则磁吸板32带动连接梁31和挡板2的运动频率就越快，被挡板2带动的细胞液在明暗区的往返运动就越剧烈。此外，反应器I的形式不限，但受光面11优选采用平面形式，可以是封闭式平板式反应器1，也可以是开放式跑道池。
[0030]挡板2的运动频率达到10赫兹?1000赫兹，即可以实现微藻细胞毫秒级运动，理论上光的利用效率处于最高的状态，但是在养殖运行过程中，由于在剧烈运动条件下，细胞受到强大的剪切力的影响导致破裂，导致实际的产量及光转化效率的下降，因此，优选驱动装置3带动挡板2沿垂直于反应器I受光面11的方向以10?100赫兹的频率往复运动，由此，在保证微藻细胞不被破坏的前提下，提高了光转化率和微藻的产量。
[0031]参照图1，由于挡板2在进行快速的剧烈运动，为了保证挡板2在任何时刻都不与反应器I的内壁碰撞而导致挡板2结构损坏，在挡板2面的四周均匀设置了多个缓冲垫5，同时，其厚度应该小于挡板2正常往返运动时挡板2与内壁的最短间隙，由此，保证了挡板2在沿垂直于反应器I受光面11的方向进行快速的剧烈运动的同时，挡板2不被破坏。此夕卜，缓冲垫5材质不限，可以是橡胶，硅胶，海绵类的具有弹性的材料。
[0032]挡板2可采用接近平面形状、有微细的波浪形状等各种形状，同时，优选挡板2采用透明材质，由此，在挡板2往返运动至受光面11附近时，降低了由挡板2材质不透明而导致的光损失。
[0033]为了给微藻的光合反应提供二氧化碳气体，反应器本体内设置了曝气管6，通过曝气管提供二氧化碳气体，同时，曝气方式可采用连续通气方式，也可以是间歇通气方式，若从能耗角度考虑，连续通气方式消耗能耗较大，则优选采用能够大幅度降低能耗的间隔通气方式。
[0034]在间歇通气方式中，不通气的时间过长，会导致微藻细胞光合成作用放出的大量的氧气不能够及时的排出，养殖液的溶氧浓度急剧上升，PH发生大幅度上升，从而影响细胞的成长；通气与不通气的频率越快对微藻细胞成长的负影响就越小，其间隔超过30分钟就会对产量有影响，在通气频率采用大于I赫兹时，完全无影响，在通气频率采用大于0.1赫兹且小于等于I赫兹时，基本上对细胞没有大的影响，但是从通气能耗考虑，通气频率采用大于I赫兹时，能耗较高，因此，优选间歇通气的通气频率为大于0.1赫兹且小于等于I赫兹，由此，在对微藻细胞成长无影响的前提下，降低了通气能耗。
[0035]在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0036]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种用于光生物养殖的装置，其特征在于，包括反应器，所述反应器内设有挡板，所述挡板与所述反应器的受光面平行，所述挡板上设有通孔，所述挡板连接有驱动装置，所述驱动装置可带动所述挡板沿垂直于反应器受光面的方向以10?1000赫兹的频率往复运动。
2.根据权利要求1所述的用于光生物养殖的装置，其特征在于，所述通孔为多个且均匀分布于所述挡板的表面，所述通孔的总面积占所述挡板总面积的30?50%。
3.根据权利要求2所述的用于光生物养殖的装置，其特征在于，所述通孔为圆形，所述通孔的直径为5?10mm。
4.根据权利要求1?3中任一项所述的用于光生物养殖的装置，其特征在于，所述反应器内沿垂直于反应器受光面的方向设有导轨，所述挡板与所述导轨配合连接。
5.根据权利要求1?3中任一项所述的用于光生物养殖的装置，其特征在于，所述驱动装置包括连接梁，所述挡板与所述连接梁固定连接，所述连接梁的一端设有磁吸板，另一端连接有弹簧，所述弹簧的另一端相对于所述反应器固定，与所述磁吸板表面相对的位置设有继电器，所述继电器连接有变频电源。
6.根据权利要求1?3中任一项所述的用于光生物养殖的装置，其特征在于，所述驱动装置带动所述挡板沿垂直于所述反应器受光面的方向以10?100赫兹的频率往复运动。
7.根据权利要求1?3中任一项所述的用于光生物养殖的装置，其特征在于，所述挡板的四周均匀设置有多个缓冲垫。
8.根据权利要求1?3中任一项所述的用于光生物养殖的装置，其特征在于，所述挡板为透明材质。
9.根据权利要求1?3中任一项所述的用于光生物养殖的装置，其特征在于，所述反应器本体内设有曝气管，所述曝气管的曝气方式为连续通气方式或间歇式通气方式。
10.根据权利要求9所述的用于光生物养殖的装置，其特征在于，当所述曝气管的曝气方式为间歇式通气方式时，其通气频率为大于0.1赫兹且小于等于I赫兹。
【文档编号】C12M1/00GK203960193SQ201420365236
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】张凯, 王冰 申请人:新奥科技发展有限公司