专利名称：藻类微生物光合反应系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光合反应系统，特别是，涉及一种用于培养藻类微生物的藻类微生物光合反应系统。
背景技术：
蓝藻(螺旋藻，Spirulina)中含有丰富的蛋白质、矿物质、维生素和酵素等多种有益人体的营养成分，近年来被广为推荐食用。蓝藻的培养液是经过光合反应系统作充足的光合作用以满足其藻细胞所需的养分，并排出生成于培养液中的氧气，使蓝藻能够大量地生长繁殖。
已知的蓝藻光合反应系统，为露天的大培养池。蓝藻的培养液容纳于该露天的大培养池内，以进行光合作用。但是，该大培养池不仅占地面积大、能源消耗多，而且使用受制于气候的影响，尤其易受污染而影响该蓝藻的质量，造成生产业者诸多不良的困扰。
已知的另一种蓝藻光合反应系统，如中国专利号CN95219504.6中公布的一种螺旋藻光合反应器，其是由反应塔和立式双排平螺旋式管道所构成。该反应塔和该管道为透光材质所制成，以便流动于其内的培养液进行光合作用。该反应塔内并设有鼓泡板和冷热交换器等装置，以排出生成于该培养液中的氧气和控制该培养液的温度。该螺旋藻光合反应器主要在于提供封闭式的循环系统，以克服已知大培养池的种种问题。但是该螺旋藻光合反应器中仍存在氧气难以被排出、培养液的温度难以控制于需求标准、且反应塔的清洗维护不易以致于降低光合作用的效果和影响蓝藻的质量等问题，不适用于工业化的大量生产。
鉴于已知的蓝藻光合反应系统有制造上及使用上的困难，且不适合进行大量快速生产，本发明人提出一种可有效改善上述问题的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种藻类微生物光合反应系统，不仅使其所需占地面积减小、能源使用减少、运转不受气候的影响及避免受污染以维护藻类的优良质量，更进一步能够顺利排出藻类产生的氧气，并且准确控制培养液的温度，以达到大量且快速地生长繁殖。
为了达到上述目的，本发明提供一种藻类微生物光合反应系统，其包括光合反应单元、加压输液单元、喷射排氧装置及调节区。其中，该光合反应单元为透光管路；该加压输液单元的入口端连通于该透光管路的出口端；该喷射排氧装置为中空管路，其包括相组接的排氧筒和集液筒，该排氧筒设有进液口、上排气口和中空管壁，而该进液口连通于该加压输液单元的出口端，该上排气口位于该排氧筒的顶端，该中空管壁自该上排气口向下延伸；该调节区为直通管路，其分别连通于该集液筒及该透光管路的入口端。
由于该光合反应单元、该加压输液单元、该喷射排氧装置及该调节区的连接组成，使注入于其内的藻类微生物的培养液及藻种能够在呈垂直立体多排管道密封循环地进行藻类微生物培养，因此所需占地面积减小而且能源使用减少；由于是在半密闭的空间中进行培养，因而运转不受气候的影响，且能避免受污染以维护所产生藻类的优良质量。另外，由于该进液口、该上排气口和该中空管壁的配置，使生成于培养液中的氧气易于被排出，以提高生产效率。再者，在本发明的藻类微生物光合反应系统之外设置洒水装置及在透光管路与加压输液单元之间设置加热装置，即可用以调控温度以使培养液温度维持在适于培养藻类的范围。另外，在集液筒及调节区之间的连通管路上设置阀门，即可在清洗时，将系统中的培养液排出以利清洗。
图1为本发明的藻类微生物光合反应系统的局部剖面示意图。
图2为本发明的藻类微生物光合反应系统的喷射排氧装置的立体示意图。
图3为本发明的第二实施例的示意图。
图4为本发明的第三实施例的示意图。
其中，附图标记说明如下1 光合反应单元
10 直管 11 弯管12 辅助开口2 加压输液单元20 输送管4 喷射排氧装置40 排氧筒 401 进液口402 上排气口 403 中空管壁404 缩颈部 405 侧排气口41 集液筒 42 排气管421 扩张部5 调节区52 扩张管 53 直管6 连通装置60 清洗阀组件7 采收阀组件8 加热单元80 加热管 81 入口转接部82 出口转接部9 洒水单元具体实施方式
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是，所述附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
如图1及图2所示，本发明提供一种藻类微生物光合反应系统，用以培养藻类，其包括光合反应单元1、加压输液单元2、喷射排氧装置4、调节区5及连通装置6。
光合反应单元1是由玻璃等透光材质所制成的透光管路构成，其包括复数个直管10及复数个弯管11，该直管10及弯管11是间隔串接成双排倾斜的立体盘旋式透光管路，而另有辅助开口12设置于该透光管路最上端的部分。加压输液单元2为加压输液泵，其入口端是连接该透光管路的出口端。喷射排氧装置4是中空管路，其包括排氧筒40及集液筒41，而排氧筒40可以用不锈钢材质制成，集液筒41可以用玻璃等透光材质制成。该排氧筒40的上段设有进液口401、上排气口402和中空管壁403，该进液口401通过输送管20连通于该加压输液单元2的出口端，该上排气口402位于该排氧筒40的顶端，该中空管壁403自该上排气口402向下延伸且相对地位于该进液口401的内侧。该排氧筒40的中段设有缩颈部404和侧排气口405，该侧排气口405位于该缩颈部404的下方。该喷射排氧装置4另包括排气管42，该排气管42组接于该排氧筒40内，该排气管42的上端穿设于该中空管壁403内，该排气管42的下端形成扩张部421且相对地位于该侧排气口405的内侧。该调节区5为直通管路，其具有扩张管52，该调节区5的一端连通于该光合反应单元1，另一端通过连通装置6连通于该喷射排氧装置4的集液筒41上，而该连通装置6是连接于该集液筒41底部及该调节区5底部。该连通装置6还具有清洗阀组件60。该透光管路的入口端向下弯折连通于该调节区5。
本发明的藻类微生物光合反应系统还包括采收阀组件7。该采收阀组件7连接于该透光管路的出口端和该加压输液单元2的入口端之间，用以汲取流动于该透光管路内的藻类微生物及培养液。
使用本发明的藻类微生物光合反应系统时，由该透光管路的辅助开口12注入蓝藻藻种及培养蓝藻的培养液于透光管路内，该培养液与蓝藻流动于该透光管路内并进行光合作用产生氧气，该培养液并流向该加压输液单元2。开启该加压输液单元2强迫该培养液自该透光管路流向该喷射排氧装置4。当该培养液经由该进液口401喷射于该排氧筒40内时，该培养液首先冲击于该喷射排氧装置4的排氧筒40内以形成旋转水花状以利于氧气自该上排气口402排出；接着，该培养液落下收集至该缩颈部404后冲击该排气管42的扩张部421而形成扩散飞溅状以利于氧气自该侧排气口405排出；最后，该培养液落下收集于该集液筒41内，使氧气自该排气管42的上端排出。如此，可把大部分的氧气排出以提升该培养液光合作用的能力。由于该培养液行经该排氧筒40时已生成饱和的含氧气的液体，不易再进行光合作用，因此该排氧筒40可用不锈钢等不透光材质所制成；又该培养液收集于该集液筒41时已排出大部分的氧气，可继续进行光合作用，因此该集液筒41可用玻璃等透光材质所制成。该培养液流经该连通装置6至该调节区5时，可暂时开启该清洗阀组件60，以清除较重的沉积物，亦可采样测试该培养液。通过使集液筒41所收集的培养液的液面高度高于该光合反应单元1的透光管路的最上层，利用位能差并借着重力的作用，使培养液由调节区5自动流入该透光管路，进而再次流向该加压输液单元2。如此，该蓝藻培养液即可在本发明的藻类微生物光合反应系统中反复循环培养以使蓝藻逐渐繁殖，待培养液中的蓝藻含量达到可采收的程度时，即可开启采收阀组件7以进行采收，同时也可开启清洗阀组件60一起采收，以增加采收的速度。而在培养的过程中，该培养液经由该连通装置6流入该调节区5，由于该调节区5具有扩张管52，因此培养液之流速在此处大幅减缓，使得培养液由扩张管52流入该透光管路需要较长的时间，而使得该培养液中的蓝藻有足够的时间可以在该调节区5进行生理调节，以消除该加压输液单元2以及该喷射排氧装置4的作用所带来的生理伤害，从而以最佳的生理状态进入该透光管路，也因此能够采收到最佳质量的蓝藻。
另外，本发明的藻类微生物光合反应系统进一步包括加热单元8及洒水单元9。该加热单元8设有复数个加热管80、入口转接部81及出口转接部82，该等加热管80经由该入口转接部81和该出口转接部82分别连接于该透光管路的出口端和该加压输液单元2的入口端之间。该加热单元8可以手动或自动感应的方式加热容置于该加热单元8内的水，使水的热能传递至该等加热管80，以控制培养液的温度。而该洒水单元9位于该光合反应单元1的上方，并可根据工作环境的需求以手动或自动感应的方式进行定时定温的洒水，以降低该透光管路内的培养液温度。
如图3所示，在本实施例中该藻类微生物光合反应系统的调节区5具有直管53，该调节区5的一端同样与该光合反应单元1连通，而另一端也是通过该连通装置6连通于该集液筒41，而藻类同样是经由该具有直管53的调节区5流入该光合反应单元1以进行循环培养。由于该调节区5的目的是使藻类在调节区5中进行生理调节，因此对于生理调节所耗费的时间较短的藻类微生物则可用此具有直管53的调节区5，让藻类微生物可以加快流入该透光管路以进行循环培养，而对于需要进行较长时间生理调节的藻类微生物，则需要使用如图1所示的具有扩张管52的调节区5，以减缓培养液在调节区5的流速，使得藻类微生物有足够之生理调节的时间。
如图4所示，在本实施例中，主要是针对氧气生成量较大的状况进行改进。在氧气生成量增加时，需要排出的氧气量也必然增加，因此在本实施例中，将中空管壁403的长度缩短至相对于该进液口401的上方，而当该培养液经由该喷射排氧装置4的进液口401喷射于排氧筒40内，并冲击到排气管42的时候，即可排出部分氧气而不需等到冲击形成的旋转水花下落，如此即可大幅增加排氧量。但是，如此也可能在该培养液冲击排气管402的时候，造成部份培养液由上排气口402溅出而产量稍减。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的专利范围，故凡运用本发明的说明书及图示内容的等效技术变化，均包含于本发明的范围内。
权利要求
1.一种藻类微生物光合反应系统，其包括光合反应单元，其为透光管路；加压输液单元，其入口端连通于该透光管路的出口端；喷射排氧装置，其为中空管路，该喷射排氧装置包括相组接的排氧筒和集液筒，该排氧筒设有进液口、上排气口和中空管壁，该进液口连通于该加压输液单元的出口端，该上排气口位于该排氧筒的顶端，该中空管壁自该上排气口向下延伸；其特征在于，进一步包括调节区，其为分别连通于该集液筒及该透光管路的直通管路。
2.如权利要求1所述的藻类微生物光合反应系统，其特征在于，该光合反应单元包括复数个直管及复数个弯管，该等直管和该等弯管间隔串接形成双排倾斜的立体盘旋式透光管路。
3.如权利要求1所述的藻类微生物光合反应系统，其特征在于，该透光管路设有辅助开口位于其最上方部分。
4.如权利要求1所述的藻类微生物光合反应系统，其特征在于，该加压输液单元为加压输液泵。
5.如权利要求1所述的藻类微生物光合反应系统，其特征在于，该喷射排氧装置包括排气管，该排气管组接于该排氧筒内，该排氧筒的中段设有缩颈部和侧排气口，该侧排气口位于该缩颈部的下方，该排气管的上端穿设于该中空管壁内，该排气管的下端形成扩张部且相对地位于该侧排气口的内侧。
6.如权利要求1所述的藻类微生物光合反应系统，其特征在于，该调节区具有扩张管或直管。
7.如权利要求1所述的藻类微生物光合反应系统，其特征在于，该藻类微生物光合反应系统进一步包括连通装置，该连通装置连接于该集液筒的底部和该调节区的底部，该连通装置还具有清洗阀组件。
8.如权利要求1所述的藻类微生物光合反应系统，其特征在于，该藻类微生物光合反应系统包括采收阀组件，该采收阀组件连接于该透光管路的出口端和该加压输液单元的入口端之间。
9.如权利要求1所述的藻类微生物光合反应系统，其特征在于，该藻类微生物光合反应系统进一步包括加热单元，该加热单元连接于该透光管路的出口端和该加压输液单元的入口端之间。
10.如权利要求1所述的藻类微生物光合反应系统，其特征在于，该藻类微生物光合反应系统进一步包括洒水单元，该洒水单元位于该光合反应单元的上方。
全文摘要
一种藻类微生物光合反应系统系，其包括光合反应单元、加压输液单元、喷射排氧装置及调节区。其中，该光合反应单元为透光管路；该喷射排氧装置主要由排氧筒及集液筒所组成。通过该光合反应单元、该加压输液单元、该喷射排氧装置及该调节区的连接与作用，使得该藻种培养液在该藻类微生物光合反应系统中循环培养出质量良好的藻类。该藻类微生物光合反应系统另包括加热单元及洒水单元，以控制适合藻类生长的环境温度，并可根据不同藻类所适合的生长环境来改变温度。
文档编号C12M1/42GK101033448SQ20061005897
公开日2007年9月12日 申请日期2006年3月9日 优先权日2006年3月9日
发明者卢朝辉 申请人:卢朝辉