一种连续自动采收型微藻混合养殖装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种连续自动采收型微藻混合养殖装置，其特征在于：包括竖直的养殖桶（1），所述养殖桶为透光材质，其中心设有竖直旋转且转速可调的气浮机（4），所述气浮机（4）底部与负压吸气式的气泡发生器（6）连通；所述养殖桶（1）的上端盖上设有加液口（3）；所述养殖桶（1）上部侧面上设有排沫口（5）；所述养殖桶（1）周围设有一圈光源（2）。本发明大大降低了封闭式微藻养殖的设备建设成本；增强了养殖液体的透光度，也增加了微藻与营养液充分接触的程度，促进了藻体的生长；提高了培养液溶氧的稳定性；采收方便，成本低，耗能低；节约了空间，提高了产量，且培养调节容易控制。
【专利说明】一种连续自动采收型微藻混合养殖装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微藻养殖装置，具体来说，是一种连续自动采收型微藻混合养殖装置。
【背景技术】
[0002]微藻(microalgae)是一大类微观的以个体、链状或群体形式存在的单细胞藻类，大小从几微米到几百微米不等。微藻种类繁多，据估计大约有200000~800000种，其中已有记录的有35000多种。依据养殖过程中是否需要外界提供有机物来维持生活可以将微藻分为自养微藻和异养微藻、混养(兼养)微藻。自20世纪60年代起，国外开始进行商业化大规模微藻养殖，至今人们已经能够在保健食品、医药原料、美容、饲料等多种领域实现微藻商业化生产。
[0003]目前微藻大规模商业化养殖主要有两种方式:开放式微藻养殖系统和封闭式微藻养殖系统。开放式养殖系统就是室外利用自然阳光进行微藻养殖，具有扩大规模比较容易、成本较低等优点。但是开放式养殖系统容易受外界环境的影响，如光照强度、光照时间、温度和天气；也容易受到其他藻种、细菌及致病微生物的污染。封闭式微藻养殖系统是指利用培养基在密闭的容器内进行微藻养殖。封闭式微藻养殖装置可分为发酵罐、培养袋、平板型光生化反应器和管型光生化反应器。事实上，目前藻类工业生产中采用的密闭式反应器多为管式光生物反应器，该类反应器有两部分构成，主体为彼此相通平行排列的管体，由透光性好的透明塑料或玻璃制成，藻体在此接受光照并迅速生长。另一部分为柱状排气装置，在此通入C02，添加新鲜培养液以及排出循环体系中藻类生长产生的02。为了尽可能减小剪切力对藻体的损伤，两部分间通常依靠气升泵推动培养液循环。封闭养殖系统可以提高产量60%~300%，产率较高，适用各种藻种，微藻品质稳定，后续分离纯化成本也可以减少，且该系统不易被杂菌污染。但是该系统设备成本较高，难以扩大养殖规模。因此寻找一种高密度、低成本的微藻养殖方法，对推动微藻养殖产业化发展极为重要。
[0004]微藻是一类细胞体积小(1-30 μ m)，密度低(与培养液密度相近似)，表面带有负电荷的单细胞光合自养微生物。但是，由于其细胞的特性，采收比较困难、成本高，微藻采收成本占整个产业链条的20%-30%。微藻生物量的采收过程是生产过程的一个限制因素。在正常生产中的藻浓度相对较低，约为0.lg/L-1.0g/L，并且藻细胞很小、脆弱，易受到损伤破裂。因此，用常规的动力离心、过滤及自然沉淀法不能有效地收集藻体。
【发明内容】
[0005]本发明需要解决的技术问题是:
[0006](I)目前封闭式微藻养殖系统如光生物反应器等建设成本高,对微藻养殖产业具有抑制作用。
[0007](2)随着细胞密度增大，光生物反应器中光的透过性变差，影响藻体生长。
[0008](3)培养液中溶氧水平的不稳定会抑制藻体生长。[0009](4)藻液中微藻的密度低，造成采收成本高。
[0010](5)现阶段应用于工业化微藻大规模采收的离心法能耗过高。而浓缩法仅适用较大藻类，如螺旋藻，且浓缩比较低，其后仍需离心处理。
[0011]为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案:
[0012]—种连续自动米收型微藻混合养殖装置，包括竖直的养殖桶I，所述养殖桶为透光材质，其中心设有竖直旋转且转速可调的气浮机4，所述气浮机4底部与负压吸气式的气泡发生器6连通；所述养殖桶I的上端盖上设有加液口 3 ;所述养殖桶I上部侧面上设有排沫口 5 ;所述养殖桶I周围设有一圈光源2。
[0013]本技术方案实施时，通过加液口 3将配制好的营养液和藻种加入养殖桶I中,在桶外四周设有光源2为微藻的养殖提供光能，气浮机4安装在养殖桶I的盖板上，气浮机4带动气泡发生器6旋转产生负压，气泡发生器6从气浮机4的中空管道中吸气，使得驱动气泡发生器6产生气泡，在养殖阶段采用较低转速产生少量气泡，这些气泡在水体中上浮时起到两方面作用:①搅拌水体，使得藻类在桶中翻滚，增强透光性的同时还可以均匀的接触营养液以及光照；②补充水体中由于藻类生长而消耗的氧气和二氧化碳，确保藻类培养的顺利进行。当一个养殖周期结束后，气浮机4高速旋转，气泡发生器6产生大量的微小气泡，将水中的大部分藻类带出水体，在水体表面形成泡沫层，由于养殖桶内气压大于外部，因此富含微藻的泡沫从排沫口 5排出，可使用容器方便的收集。微藻收集结束后，留在水体中的藻类可自然作为藻种以开始下一个养殖周期，只需根据需要补充消耗的营养液即可。
[0014]进一步的，所述养殖桶I呈圆筒状。
[0015]进一步的，所述光源2的高度范围略高于养殖桶内液面的高度。
[0016]进一步的，所述排沫口 5在所`述光源2的上方。
[0017]更进一步的，所述养殖桶I的底面呈球面状。
[0018]一种使用上述的微藻混合养殖装置进行微藻养殖及采收的方法，包括养殖阶段和采收阶段，养殖阶段:通过加液口 3将配制好的营养液和藻种加入养殖桶I中，开启光源2、气浮机4，并将气浮机4调至较低转速；采收阶段:将气浮机4调至较高转速，并收集排沫口5排出的富含藻类的泡沫，留在水体中的藻类作为藻种开始下一个养殖周期。
[0019]本发明的有益效果在于:
[0020]I)大大降低了封闭式微藻养殖的设备建设成本,对于微藻养殖产业具有促进作用。
[0021]2)通过旋转式的气泡搅动，增强了养殖液体的透光度，也增加了微藻与营养液充分接触的程度，促进了藻体的生长。
[0022]3)旋转式的气泡提高了培养液溶氧的稳定性。
[0023]4)采收方便，成本低。
[0024]5)采收无需离心法处理，耗能低。
[0025]6 )节约了空间，提高了产量，且培养调节容易控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本发明连续自动采收型微藻混合养殖装置的正面透视图。
[0027]图2是本发明连续自动采收型微藻混合养殖装置的俯视图。[0028]图中，1.养殖桶，2.光源，3.加液口，4.气浮机，5.排沫口，6.气泡发生器。【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
[0030]参见图1-2，一种连续自动采收型微藻混合养殖装置，包括竖直的养殖桶1，所述养殖桶为透光材质，其中心设有竖直旋转且转速可调的气浮机4，所述气浮机4底部与负压吸气式的气泡发生器6连通；所述养殖桶I的上端盖上设有加液口 3 ;所述养殖桶I上部侧面上设有排沫口 5 ;所述养殖桶I周围设有一圈光源2。
[0031]参见图1-2，所述养殖桶I呈圆筒状，气泡带动藻类及培养液的转动混合效果更好。
[0032]参见图1，所述光源2的高度范围略高于养殖桶内液面的高度，使得藻类得到充分的光照，促进其生长。
[0033]参见图1，所述排沫口 5在所述光源2的上方，光源无断开处，设置更合理。
[0034]参见图1，所述养殖桶I的底面呈球面状，使得养殖桶底部无死角，内部培养液及藻类运动分布更均匀。
[0035]一种使用上述的微藻混合养殖装置进行微藻养殖及采收的方法，包括养殖阶段和采收阶段，养殖阶段:通过加液口 3将配制好的营养液和藻种加入养殖桶I中，开启光源2、气浮机4，并将气浮机4调至较低转速；采收阶段:将气浮机4调至较高转速，并收集排沫口5排出的富含藻类的泡沫，留在水体中的藻类作为藻种开始下一个养殖周期。
[0036]本实施例具体实施时，通过加液口 3将配制好的营养液和藻种加入养殖桶I中,在桶外四周设有光源2为微藻的养殖提供光能,气浮机4安装在养殖桶I的盖板上，气浮机4带动气泡发生器6旋转产生负`压，气泡发生器6从气浮机4的中空管道中吸气，使得驱动气泡发生器6产生气泡，在养殖阶段采用较低转速产生少量气泡，这些气泡在水体中上浮时起到两方面作用:①搅拌水体，使得藻类在桶中翻滚，增强透光性的同时还可以均匀的接触营养液以及光照；②补充水体中由于藻类生长而消耗的氧气和二氧化碳，确保藻类培养的顺利进行。当一个养殖周期结束后，气浮机4高速旋转，气泡发生器6产生大量的微小气泡，将水中的大部分藻类带出水体，在水体表面形成泡沫层，由于养殖桶内气压大于外部，因此富含微藻的泡沫从排沫口 5排出，可使用容器方便的收集。微藻收集结束后，留在水体中的藻类可自然作为藻种以开始下一个养殖周期，只需根据需要补充消耗的营养液即可。
[0037]微藻混合培养能利用有机物、碳源，同时进行光合作用。微藻混合培养过程中，光合自养和化能异养是同步且相对独立的过程。光照对两条代谢途径都有影响，但影响程度不同。小球藻混合培养技术与异养培养和光自养培养模式相比，是一种更为有效的生产生物质和脂质积累的生成方式，碳在混合培养过程中被有效地再利用，从而提高了生成效率。
[0038]气浮是利用颗粒或与颗粒相结合的表面活性剂的疏水性，使之吸附在人工产生的气泡上，并随气泡上升至液面以上，形成泡沫层，再将泡沫层与液体分离，从而实现目标物质的富集或回收。气浮法的关键在于微气泡的产生，本实施例采用机械成泡法，即通过机械力带动气泡发生器高速转动，在水中形成负压自动吸气，并将气体切割为微小气泡进入到水中，从而将水中的微藻富集形成泡沫状并排出养殖桶，以达到高效收集微藻的目的。
[0039]本发明可以节省空间，提高产量，避免杂藻和细菌的污染，且培养条件容易控制，.是微藻大规模产业化生产的发展趋势。异养培养具有培养条件易控制，藻体中油脂含量高；异养培养中油脂占细胞干重的55%,远高于自养的油脂含量14% ;不受气候和光照影响，藻体生物量大；可通过流加分批和恒化培养方式改善培养系统，进行代谢调控。
【权利要求】
1.一种连续自动采收型微藻混合养殖装置，其特征在于: 包括竖直的养殖桶(I )，所述养殖桶为透光材质，其中心设有竖直旋转且转速可调的气浮机(4)，所述气浮机(4)底部与负压吸气式的气泡发生器(6)连通； 所述养殖桶(I)的上端盖上设有加液口(3)； 所述养殖桶(I)上部侧面上设有排沫口(5)； 所述养殖桶(I)周围设有一圈光源(2)。
2.如权利要求1所述的连续自动采收型微藻混合养殖装置，其特征在于:所述养殖桶(I)呈圆筒状。
3.如权利要求1所述的连续自动采收型微藻混合养殖装置，其特征在于:所述光源(2)的高度范围略高于养殖桶内液面的高度。
4.如权利要求1所述的连续自动采收型微藻混合养殖装置，其特征在于:所述排沫口(5)在所述光源(2)的上方。
5.如权利要求2所述的连续自动采收型微藻混合养殖装置，其特征在于:所述养殖桶(I)的底面呈球面状。
6.—种使用权利要求1所述的微藻混合养殖装置进行微藻养殖及米收的方法，包括养殖阶段和采收阶段，其特征在于: 养殖阶段:通过加液口( 3 )将配制好的营养液和藻种加入养殖桶(I)中，开启光源(2 )、气浮机(4)，并将气浮机(4)调至`较低转速； 采收阶段:将气浮机(4)调至较高转速，并收集排沫口(5)排出的富含藻类的泡沫，留在水体中的藻类作为藻种开始下一个养殖周期。
【文档编号】C12R1/89GK103555563SQ201310567020
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】吴凡, 陈翔, 刘晃 申请人:中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所