微藻光化学培养设备的制作方法

本公开涉及一种微藻光化学培养设备。更具体地，本公开涉及一种使用微泡设备的微藻光化学培养设备。

背景技术：

随着近来全球变暖已加速，用于减少温室气体的产生和排放的规章已经更严格，并且温室气体减少量已经于许多国家强制实行。

因此，有许多通过开发新的可再生能源、能源节约技术、环保汽车、温室气体处理技术等以满足规章的研究。

具体地，汽车工业已经关注作为核心技术的温室气体处理技术连同能源节约技术。

温室气体处理技术可大致分为化学处理技术和生物处理技术。化学处理技术包括使用胺或碳酸钾和吸收剂的吸收灰尘捕捉法，生物处理技术包括使用执行碳同化作用的藻类的吸收固定法。

近来，生物处理技术已经积极研究了使用微藻的二氧化碳的吸收和固定。在这种情况下，因为生物处理技术使用活的微藻，所以处理速度慢，并且需要大场所，因此，在确保经济效率上存在限制。

因此，需要开发可通过培养/收集微藻(雨生红球藻和法夫酵母)提高经济效率的培养设备，这可产生具有可能预防癌症、改进免疫响应和诱发抗氧化响应功能的虾青素，因此在医学领域中被用作高价值添加材料。

在背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明背景的理解，因此它可能包含在本国对本领域普通技术人员而言已知的、不形成现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开已经致力于解决与现有技术相关的上述问题。本公开的一方面提供微藻光化学培养设备，其通过培养或收集含有用于可能预防癌症、改进免疫响应和诱发抗氧化响应的材料诸如虾青素的微藻，以提取和利用有用的材料，可确保经济效率，因此可确保大规模投资基础。

根据本公开的实施方式，微藻光化学培养设备包括用于通过光化学反应培养微藻的光化学培养器，红色变异光化学培养器，浮选分离器，以及离心分离器，所述红色变异光化学培养器与光化学培养器相连以使填充于其中的缺氮培养基与在光化学培养器中沉淀的微藻混合，并允许缺氮培养基使微藻经受红色变异以产生其中产生虾青素的红色变异微藻，所述浮选分离器通过进料微泡富集从红色变异光化学培养器沉淀并排放的红色变异微藻，所述离心分离器从在浮选分离器中富集的红色变异微藻中去除剩余水分并且收集红色变异微藻。

红色变异光化学培养器可包括接收并存储缺氮培养基和微藻的培养容器、设置在培养容器顶部并且通过其引入来自光化学培养器的微藻进料和循环的缺氮培养基的入口、在培养容器的中心插入同时具有一定长度的溢流管道，以及连接到溢流管道并且与微藻混合的缺氮培养基从其排放的出口。

红色变异光化学培养器还可以包括能够排放在培养容器的底部沉淀的红色变异微藻的微藻排放器，并且微藻排放器可包括在其中生长到预定重量或更重的红色变异微藻沉淀的料斗，能够测量在料斗中沉淀的红色变异微藻高度的检测传感器，当在料斗沉淀中的红色变异微藻累积到预定高度或更高时能够将料斗与培养容器分离的顶部分离板，能够将料斗与沉淀的藻类的传输管道分离，直到料斗中沉淀的红色变异微藻累积到预定高度的底部分离板，以及通过从检测传感器接收信号来操作每个顶部分离板和底部分离板的分离板驱动控制器。

红色变异光化学培养器还可以包括通过用营养物补充废培养基使从培养容器产生和进料的缺氮废培养基再生的第一培养基再生器，以及将从第一培养基再生器产生的缺氮培养基进料到培养容器的第一循环泵。

红色变异光化学培养器可被配置成多个培养容器相连接，并且被设置成使得从一个出口排放的微藻和缺氮培养基被引入另一个邻近培养容器的入口。

红色变异光化学培养器可具有气旋器结构以搅拌缺氮培养基和微藻并且提高微藻的活性。

微藻光化学培养设备还可以包括产生含有微粒化二氧化碳泡的微泡水，并将微泡水进料到浮选分离器、光化学培养器和红色变异光化学培养器的微泡生成器。

微藻光化学培养设备还可以包括通过用营养物补充废培养基使从光化学培养器、浮选分离器和离心分离器产生并进料的废培养基再生的第二培养基再生器；以及将从第二培养基再生器产生的培养基进料到光化学培养器的第二循环泵。

根据本公开中的实施方式，可通过培养和收集含有用于可能防癌、改进免疫响应和诱发抗氧化响应的材料诸如虾青素的微藻，以提取和利用有用的材料，来确保经济效率，因此确保大规模投资基础。

此外，通过使从红色变异光化学培养器产生的氮营养源缺乏的废培养基再利用，不需要安装单独的废水处理设施，可减少用于生产培养基的水源和营养物的使用，并且可以原样利用含有废培养基并且不生长的微藻。

其它方面和实施方式在下文讨论。

应当理解，如本文使用的，术语“车辆”或“车辆的”或其他类似的术语通常包括机动车，诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、货车、各种商用车的客运汽车，包括各种小船和轮船的船只，飞机等等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合动力车、氢动力车和其他替代燃料车(例如，采自除石油之外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如汽油驱动和电驱动的车辆。

本发明的以上和其他特征在下文讨论。

附图说明

现在将参考在附图中所示的某些示例性实施方式详细描述本公开的以上和其他的特征，其仅以示例性的方式提供，因此不是对本公开的限制。

图1是示意性地示出在现有技术中的微藻光化学培养设备的构造图。

图2是示意性地示出根据本公开的示例性实施方式的微藻光化学培养设备的构造图。

图3是示出根据本公开的示例性实施例的微藻光化学培养设备的红色变异光化学培养器的视图。

应该理解，附图不是必须按照尺寸比例绘制的，而是呈现出说明本发明的基本原理的各种特征的一定程度的简化表示。如本文所公开的本公开的具体设计特征，其包括，例如具体的尺寸、取向、位置和形状，将部分地由具体的预期应用和使用环境确定。

在图中，贯穿附图的若干幅图的附图标号是指本公开的相同或等同部分。

具体实施方式

在下文中，现在将详细参考本公开中的各种实施方式，它的实例在附图中示出并在下面有述。虽然将结合示例性实施方式对本发明进行描述，但是将理解本说明书不旨在将本发明限制于那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅覆盖示例性实施方式，而且覆盖可以包括在所附权利要求所限定的本发明的主旨和范围内的各种替换、修改、等效方式和其他实施方式。

在下文中，将参照附图详细描述根据本公开的示例性实施方式。

根据参考连同附图的以下详细描述的示例性实施方式，本公开的优点和特征及其实现方法将变得显而易见。

然而，本公开不限于以下描述的示例性实施方式，而可以以各种其它形式来实施，对本公开所属技术领域的普通技术人员而言，为使本公开的公开内容完整以及为了充分代表本发明的范围，提供了现在的示例性实施方式，并且本公开将仅由权利要求的范围的限定。

已知技术等可使本公开中描述的本公开主旨变得模糊不清，因此，将省略其详细描述。

图1是示意性地示出在现有技术中的微藻光化学培养设备的构造图。

如图1所示，现有技术中的微藻光化学培养设备包括：气旋形式的光化学培养器10；用于富集沉淀的微藻的漂浮分离装置20；用于收集富集的微藻的离心分离装置30；用于使用二氧化碳生产直径为大约30μm的微泡的微泡产生装置40；用于通过用营养物补充废培养基制备再生的培养基的培养基再生装置50；以及循环泵60。可改进处理二氧化碳的效率。

现有技术中的微藻光化学培养设备可通过使用微泡生成器产生μm级二氧化碳微泡并利用微泡来提高处理二氧化碳的效率，并且不需要提供诸如用于进料二氧化碳的分离压缩机的装置。因此，可减低能量消耗，同时，可解决关于费用/空间的问题。

现有技术中的微藻光化学培养设备具有的另外的作用在于，通过再利用废培养基可降低使用的营养物的量，可节省用于培养所需的水源，并且可省略用于处理废培养基的废水处理设施。

在现有技术中通过微藻光化学培养设备的离心分离装置30收集的微藻可被丢弃或用作用于生物可降解的塑料或生物燃料的原料。

然而，当丢弃微藻时，需要处理成本。当微藻作为生物可降解的塑料或生物燃料再利用时，存在的问题是对这些材料的需要不足而降低经济效率。

因为该问题还可作为用于投资处理二氧化碳(CO₂)的大规模处理设施的障碍，本公开旨在通过培养含虾青素的大量微藻来克服上述问题，微藻近来已经在医学领域被用作高价值添加材料以提取和利用虾青素，从而确保经济效率。

在下文中，图2是示意性地示出根据本公开的示例性实施方式的微藻光化学培养设备的构造图，而图3是示出根据本公开的示例性实施方式的微藻光化学培养设备的红色变异光化学培养器的视图。

如图2所示，已经基于能够在其中氮营养源缺乏的状态下增加虾青素生产的产生虾青素的微藻设计了微藻光化学培养设备，为此目的，该设备包括光化学培养器100、红色变异光化学培养器200、浮选分离器300和离心分离器400。

光化学培养器100通过光化学反应培养微藻，并且就形状或特性而言，与在现有技术中的光化学培养器10相同。

红色变异光化学培养器200具有与光化学培养器100相同的结构和构造，并且与光化学培养器100相连以混合其内填充的缺氮培养基和在光化学培养器100中沉淀的微藻。

红色变异光化学培养器200允许缺氮培养基使微藻经受红色变异，从而产生其中产生虾青素的红色变异微藻。

即，红色变异光化学培养器200使在光化学培养器100中生长并且沉淀的微藻被转移，并且经受红色变异，同时在其中氮营养源缺乏的缺氮培养基上生长，从而产生虾青素。

红色变异光化学培养器200包括培养容器210、入口220、溢流管道230和出口240，如图3所示。

换言之，红色变异光化学培养器200具有气旋形式，包括能够接收并存储培养基和微藻的培养容器210，设置在培养容器的顶部的入口220和出口240，以及与出口240连接安装以在培养容器210的中心具有预定长度并且纵向插入的溢流管道230。

在此，通过第一循环泵270进料的缺氮培养基和从光化学培养器100转移的微藻，或从另一个培养容器210的出口240排放的缺氮废培养基被引入入口220，并且与尚未生长的微藻混合的培养基从出口240排放。

设置红色变异光化学培养器200，其同时具有气旋结构，因此，当缺氮培养基通过第一循环泵270被进料至入口220时，通过气旋原则根据形状在培养容器210内侧形成旋涡。结果，生长到预定重量或更重的红色变异微藻在培养容器210的底部沉淀，剩余微藻与缺氮废培养基一起通过溢流管道230排放至出口240。

根据本公开的微藻光化学培养设备可连接多个如图3所示的具有气旋形式的、与光化学培养器100分开的红色变异光化学培养器200，因此，其被设置为使得从一个出口240排放的微藻和缺氮废培养基被引入另一个邻近培养容器的出口220。

更具体地，具有任何一个红色变异光化学培养器200的出口240的红色变异光化学培养器200，与另一个红色变异光化学培养器200'的入口220相连，以将从一个红色变异光化学培养器200排放的缺氮废培养基引入至另一个红色变异光化学培养器200'的入口220。

因此，通过溢流管道230排放到培养容器210外侧的缺氮废培养基(包括尚未生长的微藻)被引入至另一个相连的红色变异光化学培养器200'。

如图3所示，红色变异光化学培养器还包括能够排放在培养容器210的底部沉淀的红色变异微藻的微藻排放器250。

如上所述的微藻排放器250包括：在其中生长到预定重量或更重的红色变异微藻自然沉淀并累积的料斗252；测量在料斗252中沉淀的红色变异微藻的高度的检测传感器254；当在料斗沉淀的红色变异微藻累积到预定高度或更高时，能够将料斗252与培养容器210分离的顶部分离板256；使料斗252与传输管道257分离，直到料斗252中沉淀的红色变异微藻累积到预定高度的底部分离板258；以及通过接收来自检测传感器254的信号来操作每个顶部分离板256和底部分离板258的分离板驱动控制器259。

在此，顶部分离板256通常维持折叠状态以提供通过其红色变异微藻可从培养容器210沉淀到料斗252的通道，当在料斗252沉淀的红色变异微藻累积到预定高度或更高时为了排放微藻而展开，以将料斗252与培养容器210分离。

底部分离板258通常维持展开状态，以将料斗252与沉淀的藻类的传输管道257分离，当在料斗252沉淀的红色变异微藻累积到预定高度或更高时为了排放红色变异微藻而折叠，以提供通过其在料斗252中累积的微藻可排放到沉淀的藻类的传输管道257的通道。

沉淀的藻类的传输管道257与料斗252的较低末端相连，并且当底部分离板258折叠时，将从料斗252排放的红色变异微藻转移到浮选分离器300。

根据本公开的微藻光化学培养设备还可以包括第一培养基再生器260和第一循环泵270。

第一培养基再生器260通过用营养物补充废培养基使从培养容器210产生并转移的缺氮废培养基再生。

第一循环泵270将通过第一培养基再生器260产生的缺氮培养基进料到培养容器210。

因此，因为在本公开中可以通过使从红色变异光化学培养器200排放的废培养基再生而连续地将缺氮培养基进料至红色变异光化学培养器200，能够有效地提高红色变异微藻的生产，其中虾青素由红色变异光化学培养器200生产。

根据本公开的浮选分离器300通过由微泡生成器500进料的微泡富集从红色变异光化学培养器沉淀并排放的红色变异微藻。

即，浮选分离器300生产含微粒化二氧化碳泡的微泡水。当红色变异微藻通过由微泡生成器500进料的二氧化碳微泡漂浮时，红色变异微藻通过撇渣器去除，并且在微藻存储池(未示出)中富集并存储，所述微泡生成器500将微泡水进料至浮选分离器300、光化学培养器100和红色变异光化学培养器200，。

在微藻存储池(未示出)中富集的红色变异微藻被转移至离心分离器400，并且在红色变异微藻富集的过程期间产生的废培养基被转移至第二培养基再生器600。

离心分离器400将在浮选分离器300中富集的红色变异微藻的剩余水分去除并且收集，并且可由典型的离心分离器组成。从离心分离器400中收集的红色变异微藻被转移到用于提取虾青素的设施。在过程期间产生的废培养基以与在浮选分离器300相同的方式被转移到第二培养基再生器600，然后被再生并且再利用于培养微藻。

在此，第二培养基再生器600通过用营养物补充废培养基使从光化学培养器100、浮选分离器300和离心分离器400产生并且转移的培养基再生。形成再生的培养基以通过第二循环泵700进料到光化学培养器100。

根据本公开，可通过培养或收集含有用于可能防癌、改进免疫响应和诱发抗氧化响应的材料诸如虾青素的微藻，以提取和利用有用的材料，来确保经济效率，因此确保大规模投资基础。

本公开还具有的作用在于，通过再利用从红色变异光化学培养器产生的缺氮营养源废培养基，不需要安装单独的废水处理设施，可减少用于生产培养基的水源和营养物的使用，并且可按原样利用含有废培养基并且不生长的微藻。

已经参考本发明的示例性实施方式详细地描述了本发明。然而，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的原则和精神的前提下，可以在这些实施方式中做出改变，其范围在所附权利要求书及其等同物中限定。