培养藻类的光生物反应器的制作方法

本发明涉及生物工程技术领域，特别是涉及一种培养藻类的光生物反应器。

背景技术：

现有的用于藻类培养的光生物反应器，一般为开放式跑道池或者封闭式玻璃管道的形式，但是使用开放式跑道池养殖藻类，不仅难以调节藻类的生长温度、光照等培养条件，而且容易被污染，产物不稳定，而且，实验室中对藻类进行培养时，采用的是人工光源，生产规模较小，生产成本高，不适用于藻类产物的大规模生产。对于使用封闭式玻璃管道的光生物反应器培养藻类，虽然解决了污染问题，但反应器不能调节光照强度和温度，藻类的生长得到极大的影响，生产周期也随之延长。

技术实现要素：

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种便于大规模培养管理的培养藻类的光生物反应器。

根据本发明实施例的培养藻类的光生物反应器，包括恒温装置，包括水箱、安装在所述水箱上的加热装置、设于所述水箱内的温度计，所述水箱内的水位不低于水箱高度的三分之二；至少三组培养单元，各组所述培养单元分别包括光照培养槽和与光照培养槽连接的缓存罐，各所述缓存罐内密封盛放有藻类和用于藻类培养的培养液，各所述缓存罐均置于水箱内且底部浸入水中，各所述缓存罐依次排列且相邻缓存罐之间相互连通；供气机构，包括供气总管、若干与所述供气总管接通的进气支管，所述进气支管的数量与培养单元的数量相同，各所述进气支管分别穿入一缓存罐内。

根据本发明实施例的培养藻类的光生物反应器，至少具有如下有益效果：该培养藻类的光生物反应器，各培养单元包括光照培养槽、与光照培养槽连接的缓存罐，各缓存罐依次排列且相邻的缓存罐之间相互连通，形成封闭的循环系统，避免外界微生物对培养液造成污染，且各培养单元之间相互独立，实现了对藻类的分级培养，且不同的光照培养槽可接受不同的光照强度，从而能够充分地适应藻类不同阶段的生长特性；同时，恒温装置、供气机构与各培养单元之间相互独立，管理更加便捷，更便于实现大规模培养。

根据本发明的一些实施例，各所述进气支管的末端分别连接一空气分布器，各所述空气分布器均布置于缓存罐的底部。

根据本发明的一些实施例，各所述光照培养槽分别包括层叠设置的培养上槽和培养下槽，所述培养上槽与培养下槽之间通过至少一根连通管连接。

根据本发明的一些实施例，所述缓存罐与培养上槽、培养下槽之间分别连接一进液管、出液管，所述出液管上配置有输送泵，所述输送泵的出口指向培养下槽。

根据本发明的一些实施例，所述进液管上安装有三通阀，所述三通阀为分流阀，所述分流阀的入口与培养上槽接通且其中一出口指向缓存罐，所述分流阀的另一出口与一出料管的进口端连接，所述出料管的出口端伸入相邻的缓存罐内。

根据本发明的一些实施例，各所述光照培养槽及缓存罐均通过透明材料制成。

根据本发明的一些实施例，各所述光照培养槽自上而下层叠布置，自下而上分布的所述光照培养槽与自始至末依次接通的缓存罐一一对应连接。

根据本发明的一些实施例，所述水箱的旁侧设置有冷水机；所述冷水机的进口通过出水管连接至水箱的侧壁，且进口通过入水管与水箱的底部连接。

根据本发明的一些实施例，所述供气总管的入口处安装有除菌过滤器。

根据本发明的一些实施例，各所述缓存罐的顶部分别设置至少一个排气孔。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例的培养藻类的光生物反应器的整体结构示意图；

图2是本发明实施例的培养单元的结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1、图2，本发明实施例的培养藻类的光生物反应器，包括恒温装置1、供气机构2及三组培养单元。需要说明的是，培养单元的数量可根据不同情况而作相应的调整，而不仅限于本实施例的三组。

具体地，恒温装置1包括水箱11、安装在水箱11上的加热装置12、设于水箱11内的温度计13，水箱11内的水位不低于水箱11高度的三分之二；各组培养单元分别包括光照培养槽31、与光照培养槽31连接的缓存罐32，各缓存罐32内密封盛放有藻类和用于藻类培养的培养液，各缓存罐32均置于水箱11内且底部浸入水中，进一步地，各缓存罐32依次排列且相邻缓存罐32之间相互连通；供气机构2则包括有供气总管21、若干与供气总管21接通的进气支管22，进气支管22的数量与培养单元的数量相同，各进气支管22分别穿入一缓存罐32内。

根据本发明实施例的培养藻类的光生物反应器，其具备恒温装置1、供气机构2及三组培养单元，各培养单元包括光照培养槽31、与光照培养槽31连接的缓存罐32，各缓存罐32依次排列且相邻的缓存罐32之间相互连通，形成封闭的循环系统，避免外界微生物对培养液造成污染，且各培养单元之间相互独立，实现了对藻类的分级培养，且不同的光照培养槽31可接受不同的光照强度，从而能够充分地适应藻类不同阶段的生长特性；同时，恒温装置1、供气机构2与各培养单元之间相互独立，管理更加便捷，更便于实现大规模培养。

具体地，如图1所示，位于初始位置的缓存罐32与一进料管4连接，进料管4连通至外部的培养液补充装置，进一步地，各缓存罐32的顶部分别设置一个排气孔321，供气机构2提供的空气，为缓存罐32内的藻类提供了二氧化碳，进而由藻类进行光合作用所产生的氧气可从排气孔321中排出。再者，水箱11的旁侧设置有冷水机14；该冷水机14的进口通过出水管连接至水箱11的侧壁，且进口通过入水管与水箱11的底部连接。进一步地，温度计13、冷水机14和加热装置12均与一控制器信号连接，温度计13对水箱11内的水温进行测量并将测量结构反馈至控制器，控制器接收信号后控制冷水机14和加热装置12的工作，使水箱11内的水温保持恒定，为藻类的正常生存提供保障。更为具体地，本实施例中的加热装置12为设于水箱11底部的加热盘管。

在本发明的一些实施例中，各进气支管22的末端分别连接一空气分布器23，各空气分布器23均布置于缓存罐32的底部；具体地，参照图1，空气分布器23采用多孔环管。如此设置，使得进入缓存罐32内的空气能够被迅速分散，并使空气在缓存罐32内的分布更均匀，实现供气的高效，为藻类的生长提供足够的二氧化碳，从而提高藻类的生长速率。

在本发明的一些实施例中，各光照培养槽31分别包括层叠设置的培养上槽311和培养下槽312，培养上槽311与培养下槽312之间通过至少一根连通管313连接。同时，缓存罐32与培养上槽311、培养下槽312之间分别连接一进液管33、出液管34，出液管上配置有输送泵341，输送泵341的出口指向培养下槽312；进一步地，为确保培养液不被污染且提高输送的效率和稳定性，具体实施例中采用蠕动泵作输送泵341。更为具体地，各进液管上分别安装有三通阀331，各三通阀331均为分流阀，分流阀的入口与培养上槽311接通且其中一出口指向缓存罐32，分流阀的另一出口与一出料管5的进口端连接，出料管5的出口端伸入相邻的缓存罐32内。利用出料管5实现了相邻缓存罐32的有效连接，使相对独立的培养单元之间产生联系，实现对藻类的连续培养，能有效缩短生产周期。

在本发明的一些实施例中，各光照培养槽31均通过透明材料制成，以确保太阳光等光线能顺利进入光照培养槽31中，使藻类得以顺利进行光合作用。在一些具体实施例中，各光照培养槽31的制作材料为有机玻璃。更具体地，各光照培养槽31自上而下层叠布置，自下而上分布的光照培养槽31与自始至末依次接通的缓存罐32一一对应连接。自上而下层叠的光照培养槽31形成了一光反应器，当将该光反应器置于太阳底下时，太阳光从上方依次穿过各光照培养槽31内的培养液，对各光照培养槽31的光照强度也依次减弱，从而能更好地适应藻类的不同生长阶段的生物特性。

在本发明的一些实施例中，为了保证进入培养单元内的空气的纯净，避免外界微生物对培养液等造成污染，在供气总管的入口处安装有除菌过滤器24。

利用本发明实施例的光生物反应器培养雨生红球藻以合成虾青素时，水箱11和缓存罐32中的培养液温度维持在22～27℃，三组培养单元的设置可将对雨生红球藻的培养分成三个阶段，第一阶段为初级培养阶段，雨生红球藻接种量为3％～10％，由于藻类处于迟缓期，培养液澄清透明，故所需光照强度仅为1200～2000lux，故而第一阶段的雨生红球藻在光照培养槽31位于底层的培养单元中培养；第二阶段为二级培养阶段，雨生红球藻处于对数生长期，由于此时培养液中藻类密度较大，培养液呈绿色，培养槽内部的光照强度减弱，需要光照强度为2000～5000lux，故调节三通阀331，通过出料管5将雨生红球藻输送至中间的缓存罐32中，使雨生红球藻得以进入位于中间层的光照培养槽31内进行光合作用；第三阶段为胁迫阶段，此时藻类处于稳定期，雨生红球藻需要在更高光照强度的胁迫环境下，才会合成大量虾青素，所以第三阶段将雨生红球藻输送至光照培养槽31位于上层的培养单元内。

每一阶段的雨生红球藻培养5～20天后，可以进入下一阶段。处于第三阶段的藻类已经合成大量虾青素，通过调节三通阀341，可将雨生红球藻从出料管5排出收集，并进行下一步加工。利用本发明实施例的光生物反应器培养雨生红球藻，实现了对雨生红球藻半连续培养，只需简单的操作即可将雨生红球藻进入下一培养阶段，生产周期大大缩短。

当然，本发明的设计创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。