一种用于规模化微藻培养的降温系统的制作方法

本发明属于微藻生物技术领域，尤其涉及在微藻细胞工程培养中，用于微藻培养中降低培养温度的控温系统。

背景技术：

微藻是人类社会未来生存和发展的重要生物资源，首先微藻是生物圈中第一生产力的重要组成部分，是水生态系统中水产动物整个生长过程或特定发育阶段的唯一饵料或饵料生物的饵料。同时，微藻种类数量接近植物种类的，在种质、生态分布、遗传信息、生化组成、代谢途径等方面具有出多样性、复杂性和特殊性，进一步决定了其潜在的营养和药学价值。人类可能从中开发出大量结构特异的高附加值生物活性成分、微藻蛋白、生物柴油或水产饵料等产品，由此可见规模化微藻培养具有巨大的开发价值。但是，规模化微藻培养由于规模大，多为室外培养，光照和温度均为自然因素，很难稳定。而微藻培养对温度的要求尤为严格，温度过高，会导致微藻细胞过热死亡并且会导致原生动物爆发生长造成污染，导致减产；温度过低，会导致细胞活性降低甚至进入休眠状态，也会导致减产。

目前在微藻培养领域现有技术中，可以通过以下方式实现微藻培养的温度控制：在培养基内插入冷却管以通过控制培养基温度来控制微藻培养温度，这种方法在开放式反应器中比较常见，但对于封闭式反应器，因在非常狭窄的光程内插入冷却管比较困难，因此不太适用。而对于固定化培养方式，在固体培养表面分布冷却管，降温效果不明显。空调控温这种方式耗能较大，不利于大规模培养，在产业化应用上比较困难。通过人造空气对流即吹风这种方式对于封闭式反应器效果基本不明显，对于固定化培养方式，吹风会带走固体培养表面的水分，湿度降低，使得固定化细胞层表面干涸、细胞死亡，导致产量大幅度下降。还有一种方法是喷射水雾降温法（专利cn104178426a），但这当中产生的问题是：喷淋的水不能回收循环利用，造成资源浪费。

技术实现要素：

本发明就是针对上述问题，提出一种用于规模化微藻培养的降温系统，该降温系统成本低、降温效果明显、控温稳定，自动化程度高，绿色循环，能够达到大规模微藻培养对温度的要求。

为达到上述技术目的，本发明采用了一种用于规模化微藻培养的降温系统，该降温系统由降温部分、温控部分和循环部分组成，所述循环部分以冷循环水促成降温部分降温，并由温控部分控制降温部分的降温温度。

作为本发明之优选，所述控部分包括智能温控仪、温度探头以及一高位槽，所述温度探头位于高位槽内，并和所述智能温控仪形成控制式电性连接，所述降温部分包括一内置电磁阀的水平反应器，所述循环部分包括收集槽和储水池；所述智能温控仪和电磁阀形成电性连接；所述收集槽和储水池之间通过第一循环管连接，所述储水池和降温水管通过第二循环管连接。

作为本发明之进一步优选，所述水平反应器包括降温水管、纳米管以及水平管，所述电磁阀位于降温水管和纳米管之间，所述三者从上到下的结构依次为：降温水管、纳米管以及水平管。

采用上述结构后，本发明具有下述优点：

（1）本发明将纳米管连接在水平反应器最上方水平管上，通入降温水，由于重力作用，降温水将均匀的喷洒在整个水平反应器的水平管上，极大的增加了降温水与水平感应器的接触面积，加快了水汽蒸发，通过热传递快速带走大量热量达到降温效果；

（2）本发明中的纳米管或类似纳米管用于喷洒降温水的优势在于压降小，用水量小，能实现最大表面积的喷淋，节约用水；

（3）通过温度探头，可以测量水平反应器内液体的温度，当温度与微藻适宜生长温度之间的温差大于预定温差闽值时，信息反馈到智能温控仪，控制电磁阀闭合，降温水经喷纳米喷洒于水平管上经过热传递带走热量，达到降温效果，当温度与微藻适宜生长温度之间的温差小于等于所述预定温差闽值时，智能温控仪控制电磁阀断开，停止喷淋降温水来达到控制温度的效果；

（4）水平反应器下方的收集槽可将降温水回收到储水池，经过降温水管重新回到水平反应器降温，以达到绿色节约的循环模式。

与现有技术相比，本发明成本低，降温效果明显，控温稳定，自动化程度高，绿色循环，节约资源，能够达到大规模微藻培养对温度的要求，对于大规模微藻培养的普及有着巨大的推动作用。

附图说明

图1所示的是本发明的外观结构示意图；

图2所示的是本发明的使用状态图；

其中，1、智能温控仪；2、温度探头；3、高位槽；4、电磁阀；5、收集槽；6、储水池；7、第一循环管；8、第二循环管；9、降温水管；10、纳米管；11、水平管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

由图1可知，一种用于规模化微藻培养的降温系统，该降温系统由降温部分、温控部分和循环部分组成，其使用原理为：循环部分以冷循环水促成降温部分降温，并由温控部分控制降温部分的降温温度。

在本发明中，优选的温控部分包括智能温控仪1、温度探头2以及一高位槽3，上述结构中，温度探头位于高位槽3内，并和智能温控仪1形成控制式电性连接。

在本发明中，优选的降温部分包括一内置电磁阀4的水平反应器，在本发明中，优选的水平反应器包括降温水管9、纳米管10以及水平管11，电磁阀4位于降温水管9和纳米管10之间，并且从布置结构上来说，三者从上到下的结构依次为：降温水管9、纳米管10以及水平管11。

在本发明中，优选的循环部分包括收集槽5和储水池6；智能温控仪1和电磁阀4形成电性连接；同时收集槽5和储水池6之间通过第一循环管7连接，储水池6和降温水管9通过第二循环管8连接。

在微藻培养过程中，尤其是对户外微藻培养，环境温度通常不能维持在适宜微藻生长的温度，炎炎夏季，环境温度往往高于适宜微藻生长的温度，因此本发明实例中所述的温控方法，主要指对微藻培养的环境温度的降温方法。

本发明提供的一种高效降温的大规模微藻培养降温系统，通过温度探头2将降温水管9、纳米管10内的液体温度与智能温控仪1相连接，温度高，电磁阀4闭合，降温体系启动，喷洒降温水降温；当温度小于或等于设定温度，智能温控仪1控制电磁阀4断开，降温体系关闭，停止喷洒降温水，从而达到控温效果。水平管11下方的收集槽5可将降温水通过第一循环管7回收到储水池6，储水池6内的降温水再通过第二循环管8会回到降温水管9，以此达到绿色节约的循环模式（具体详见图2）。

在本发明中，将纳米管10设置在水平管11上方，并与降温水管9联通，通入降温水，降温水由于重力作用会均匀的喷洒在整个水平管11上，极大的增加了降温水与水平管11的接触面积，加快了水汽蒸发，通过热传递快速带走大量热量达到降温效果。

在实际运用中，智能温控仪1的设定温度为22-28度，当温度探头2测量温度大于设定的28度时，信息由温度探头2反馈到智能温控仪1，智能温控仪1控制电磁阀4闭合，降温系统启动，开始通入降温水，纳米管10内的降温水由于重力作用均匀的喷淋在水平管11上，开始降温；20min后温度达到22度，温度探头2测量温度反馈到智能温控仪1，电磁阀4断开，降温系统关闭，停止通入降温水，水平管11在环境温度的影响下，缓慢回升，以此循环，达到控温效果。

降温水经过纳米管10喷洒的过程中，由于降温水内含有少量微藻和杂质，使用一段时间后会由于杂质或微藻与细菌形成的菌膜而堵塞。解决上述问题的方法主要分两种：1.化学法，通过向降温水中添加次氯酸或其他化学试剂溶解微藻和细菌一起生成的菌膜，通过排污口排除管内杂质，从而达到解决喷淋管堵塞的问题；2.物理法，通过给喷淋管打孔来排除管内的菌膜和杂质从而解决喷淋管堵塞问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。