CN104073422A - 密闭式藻类养殖系统 - Google Patents

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Abstract

密闭式藻类养殖系统具有一藻类供应装置，一第一连通管、至少二槽体与至少二发光装置。该藻类供应装置透过第一连通管分别与该些槽体耦接并形成流体连通。每一槽体由至少一侧壁、一底部以及一上盖所组成，共同界定出一容置空间，用以容纳来自藻类供应装置的藻类培养原液。每一槽体系以不透光材质制成且具有一第一开口与一第二开口。第一开口固设于该至少一侧壁其中一者的上并与该第一连通管耦接。第二开口固设于该底部上，用以排出培养的藻类。至少二发光装置分别与每一槽体的上盖耦接，且往下延伸朝向该槽体容置空间使至少一部份该发光装置浸没至该藻类培养原液的液面下方。

Description

密闭式藻类养殖系统
技术领域
本发明是有关于一种密闭式藻类养殖系统，且特别是有关于一种不透光可阻隔外界光源的密闭式藻类养殖系统。
背景技术
藻类(MICROALGAE)是常见于淡水与咸水海域的单细胞生物。藻类具有极高的经济价值；举例来说，富含脂质的藻类(如，单胞藻SCHIZOCHYTRIUM SP.)可用来制备生质能源；而蛋白质或多醣类含量较高的藻类(前者如扁藻(TETRASELMIS SP.)，后者如紫球藻(PORPHYRIDIUM SP.))则可作为食物、饲料、营养补给品甚至医药品。
既有的藻类养殖技术可概略地分为开放式养殖与密闭式养殖两大类。所谓的开放式养殖通常是使用大面积的藻类养殖池，利用阳光为主要的光源，使藻类能够进行光合作用。然而，开放式养殖池常有日照不足、大量雨水造成稀释或外来污染源影响藻相的问题，致产量不稳或有污染的风险。密闭式养殖系统又称光合生物反应器(PHOTO-BIOREACTOR)或简称生物反应器，其系将藻类养殖于密闭系统内，采用外界自然光源并选择性地搭配人工光源，以提升产量。以既有的密闭式藻类养殖系统为例，其主要系采用透光材质的槽体、上盖以利光源穿透；然而，在商业化养殖系统中，槽体容积较大，于藻类养殖系统内往往存在光传导照射范围的死角。有鉴于此，业界提出使用光导装置引入外界光源，但光导装置有传输距离的限制，且即使是在其传输距离内，亮度仍会随着传输距离而递减，因而在反应系统内的亮度分布极不平均，同样会造成藻类培养生长效率不佳。有鉴于此，此领域亟需一种改良的密闭式藻类养殖系统，以改善目前密闭式藻类养殖系统藻类培养生长效率不佳的困扰。
发明内容
发明内容旨在提供本揭示内容的简化摘要，以使阅读者对本揭示内容具备基本的理解。此发明内容并非本揭示内容的完整概述，且其用意并非在指出本发明实施例的重要/关键元件或界定本发明的范围。
基于以上，本揭示内容的一态样提供一种改良的密闭式藻类养殖系统，其不可透光且可完全隔绝外界光源，以精确控制槽体内光源的照射波长、色温、频率与时间，进而提高藻类培养的生长速率。
为达上述的目的，于一实施方式，所述的密闭式藻类养殖系统包含一藻类供应装置、一第一连通管、至少二槽体与至少二发光装置。上述藻类供应装置用来提供藻类培养所需的培养原液(STOCK CULTURE)，其组成包括藻种、液体培养基(例如:BOLD MODIFIED BASAL FRESHWATER NUTRIENT SOLUTION)和/或其他物质(例如:矿物质、微量元素、维生素、盐类以及含二氧化碳的水等)，且透过该第一连通管分别与该些槽体耦接并形成流体连通。每一槽体由至少一侧壁、一底部以及一上盖所组成，共同界定出一容置空间，用以容纳来自藻类供应装置的藻类培养原液；所述槽体系以不透光材质制成且具有一第一开口与第二开口。第一开口系固设于该至少一侧壁其中一者的上并与该第一连通管耦接；第二开口系固设于该底部上，用以排出培养的藻类。至少二发光装置分别与每一槽体的上盖耦接，且往下延伸朝向该槽体容置空间，使至少一部份该发光装置浸没至该藻类培养原液的液面下方。
依据可任选的实施方式，第一开口和第二开口间之高度差为该侧壁高度的三分之二(即，2/3)至十分之九(即，9/10)间。较佳是，上述高度差为侧壁高度的四分之三(即，3/4)至五分之四(即，4/5)间；更佳是，上述高度差为侧壁高度的五分之四(即，4/5)。
依据一实施方式，本揭示内容所提出的密闭式藻类养殖系统可还包括一第二连通管，连接每一槽体的第二开口，以在各槽体间建立流体连通。
依据另一实施方式，本揭示内容所提出的密闭式藻类养殖系统可还包括一第三连通管，其与第一连通管、第二连通管及藻类供应装置连接，以建立一封闭的流体连通回路。
此外，本揭示内容所提出的密闭式藻类养殖系统可还包括一收集槽，其与第二连通管连接，提供一容置空间以暂时容置从密闭式藻类养殖系统的槽体所排出的液体培养基与其所含有的藻类；另一方面，此收集槽的设置亦可增加密闭式藻类养殖系统的生产效率，缩短不同批次间藻类养殖转换流程所耗费的时间成本。
依据一实施方式，可非必要地设置复数个收集控制单元于第二连通管内，且该些收集控制单元可分别相对应地控制(例如，启动或阻断)每一槽体内部的液体于第二连通管122内的流通性。
在其他的实施方式，本揭示内容所提出的密闭式藻类养殖系统，其中该上盖设有一第三开口，用以释放槽体内因藻类培养所产生的氧气。再者，本揭示内容的密闭式藻类养殖系统，可还包括一第四连通管设置于槽体外，与第三开口连接，用以将光合作用过程中产生的氧气，导引至位于密闭式藻类养殖系统外部的气体收集装置而供进一步利用。为达此一目的，本揭示内容的密闭式藻类养殖系统，还可非必要地设有一气体感测器，设于槽体内部侧壁或上盖内表面上，用以侦测各槽体内的氧气含量。
依据一实施方式，本揭示内容所提出的密闭式藻类养殖系统，可还包括一液体供应装置，与该藻类供应装置相耦接，用来提供水溶液至藻类供应装置。此外，所述的液体供应装置可还包括一二氧化碳压缩装置，其中该二氧化碳压缩装置可以提供一气体组成，该气体组成中可以含有大于0%(v/v)至小于等于100%(v/v)的二氧化碳，用来制造出含有二氧化碳的水溶液，以供应藻类进行光合作用所需的二氧化碳。于一实施例中，所述的含二氧化碳水溶液中二氧化碳的浓度为至少3wt%。
依据一实施方式，所述的发光装置所发出的光线，其色温为大于5000K；较佳为，大于5500K；更佳为，大于6000K。此外，此发光装置发出的光线具有一闪烁频率介于每秒20-60次；较佳是，介于每秒30-50次；更佳是，每秒约40次。。
依据一可任选的实施方式，该发光装置可以采用发光二极体(LIGHT-EMITTING DIODES)、激光光源(LASER LIGHT SOURCES)、白炽光源(INCANDESCENT LIGHT SOURCES)、萤光光源(FLUORESCENT LIGHTSOURCES)、汞气灯源(MERCURY VAPOR LIGHT SOURCES)或光学纤维(OPTICAL FIBERS)其中任一种光源，或可以是上述光源的组合。
依据一实施方式，所述任一槽体中具有复数个发光装置，以同心圆方式均匀排列，围绕形成一单圈排列结构；依据另一实施方式，所述的数个发光装置，以同心圆方式均匀排列，由内圈向外圈延伸，形成两个同心圆排列结构，此排列方式可增加发光装置的照射范围，使槽体内的光源更加均匀分布，进而提升藻类培养的效率。
依据一实施方式，本揭示内容所提出的密闭式藻类养殖系统，可还包括一养殖监测器，设于至少一所述槽体内部的侧壁上，以便在不破坏槽体内密闭状态的情形下，监控各槽体内所培养的藻类的成熟度。所述的养殖感测器可以是叶绿素仪(CHLOROPHYLL METER)或分光光度计(SPECTROMETER)。
或者是，于其他实施方式中，本揭示内容所提出的密闭式藻类养殖系统可还包括一养殖监控管，设于至少一所述槽体的外侧，其二端分别耦接至侧壁上，与槽体形成流体连通，使槽体内的液体可藉由下方入口流入至养殖监控管内。此外，当槽体内部的液面高度高于养殖监控管的上方出口时，成熟度监控管的液体又可回流至槽体中。此成熟度监控管可由透明材料制成，以利由容器外部监控藻类的培养情况。
依据一实施方式，本揭示内容所提出的密闭式藻类养殖系统，可还包括一反光结构，设于槽体的内表面上，且其材质可以由镜面材质、金属材质、塑化材料或其他反光材料所制成，此反光结构系利用光线反射原理，以增加光源的照射范围，避免槽体内出现光源照射死角，使分布于槽体内部的藻类，皆可以充分接收到光源的照射。
依据其他实施方式，本揭示内容所提出的密闭式藻类养殖系统，可还包括一温度感测器设于槽体内部的侧壁或上盖的内表面，用以侦测槽体内液体培养基的温度。
依据可任选的实施方式，本揭示内容所提出的密闭式藻类养殖系统的槽体底部可以是平坦状或锥状。
此外，在其他实施方式中，本揭示内容的密闭式藻类养殖系统，可还包括一密封件，设置于上盖和侧壁的接合处，以密合二者间所产生的缝隙。
在参阅下文实施方式后，本发明所属技术领域中具有通常知识者当可轻易了解本揭示内容的基本精神及其他发明目的，以及本发明所采用的技术手段与实施态样。
附图说明
为让本发明的上述与其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：
图1A为依据本揭示内容一实施方式而设置的密闭式藻类养殖系统100的示意图；
图1B为依据本揭示内容另一实施方式而设置的密闭式藻类养殖系统100’的示意图；
图2为依据本揭示内容一实施方式而设置的槽体210的示意图；
图3为依据本揭示内容另一实施方式而设置的槽体310的示意图；
图4为依据本揭示内容一实施方式而设置的发光装置450的示意图；
图5为依据本揭示内容一实施方式而设置的发光装置550的俯视图；
图6为依据本揭示内容一实施方式而设置的发光装置650的俯视图；
图7为依据本揭示内容一实验例，藻类培养过程叶绿素浓度变化的曲线图；以及
图8为依据本揭示内容上述实验例，藻类培养过程PH值浓度变化的曲线图。
根据专利申请领域的惯例，图中所示的元件/特征并未依比例绘制，而是为了凸显与本发明相关的具体元件/特征。此外，在不同图式中，使用相同或类似的元件符号还指称类似的元件/部件。
【主要元件符号说明】
具体实施方式
为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施态样与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其他具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。
除非本说明书另有定义，此处所用的科学与技术词汇的含义与本发明所属技术领域中具有通常知识者所理解与惯用的意义相同。此外，在不和上下文冲突的情形下，本说明书所用的单数名词涵盖该名词的复数型；而所用的复数名词时亦涵盖该名词的单数型。另外，在本说明书与申请专利范围中，「至少一」或「一或多」等用于意义相同，且包含一、二、三或更多。
虽然用以界定本发明较广范围的数值范围与参数界是约略的数值，此处已尽可能精确地呈现具体实施例中的相关数值。然而，任何数值本质上不可避免地含有因个别测试方法所致的标准偏差。在此处，「约」通常系指实际数值在一特定数值或范围的正负10%、5%、1%或0.5%之内。或者是，「约」一词代表实际数值落在平均值的可接受标准误差之内，视本发明所属技术领域中具有通常知识者的考量而定。除了实验例之外，或除非另有明确的说明，当可理解此处所用的所有范围、数量、数值与百分比(例如用以描述材料用量、时间长短、温度、操作条件、数量比例及其他相似者)均经过「约」的修饰。因此，除非另有相反的说明，本说明书与附随申请专利范围所揭示的数值参数皆为约略的数值，且可视需求而更动。至少应将这些数值参数理解为所指出的有效位数与套用一般进位法所得到的数值。
本发明目的在于提供一种改良的密闭式藻类养殖系统，特别是不透光的密闭式藻类养殖系统，以提高藻类养殖效能。为达此目的，有别于以引入自然光来培养藻类的先前技术系统，本揭示内容的密闭式藻类养殖系统，完全不采用自然光，而是倚赖发光装置完全调控养殖系统内的光线强度与闪烁频率，藉以提高藻类养殖率。
图1A为依据本揭示内容一实施方式而设置的密闭式藻类养殖系统100的示意图。
原则上，本发明的密闭式藻类养殖系统包含一藻类供应装置、一连通管、复数个养殖槽与复数个发光装置。作为例示而非限制，图1A所示的密闭式藻类养殖系统100包含3个养殖槽槽体(110A、110B、110C)以及藻类供应装置140，彼此间透过一第一连通管120连接，以便在该些槽体(110A、110B、110C)间建立流体连通，其中该藻类供应装置140系用来供应藻类培养所需的培养原液。一般来说，上述培养原液包括藻种、液体培养基(例如:BOLD MODIFIED BASAL FRESHWATERNUTRIENT SOLUTION)和/或其他物质(例如:矿物质、微量元素、维生素、盐类以及含二氧化碳的水等)。根据本发明不同实施例，培养原液内可包含一或多种欲培养的藻种。
具体而言，藻类供应装置140设于该些槽体(110A、110B、110C)的外部，并藉由第一连通管120，与每一第一开口(130A、130B、130C)相连接，使每一槽体(110A、110B、110C)与藻类供应装置140之间彼此形成流体连通，以建立本发明的密闭式藻类养殖系统100。此外，于藻类养殖的过程中，此藻类供应装置140可依据养殖参数变化的不同，半自动或全自动化调整其所供应的液体培养基和/或其他物质的浓度，以维持培养过程中养殖参数的稳定性。
结构上，每一槽体(110A、110B、110C)分别由至少一侧壁(112A、112B、112C)、一底部(114A、114B、114C)以及一上盖(116A、116B、116C)所构成，共同界定出一容置空间，用以容纳培养藻类用的培养原液。每一槽体(110A、110B、110C)分别设有一第一开口(130A、130B、130C)与一第二开口(132A、132B、132C)。该些第一开口(130A、130B、130C)分别设置于各该侧壁(112A、112B、112C)上，以供培养原液由该处流入每一槽体(110A、110B、110C)内部，而该些第二开口(132A、132B、132C)则分别设置于各底部(114A、114B、114C)，用以排出所培养的藻类。
于本发明多种可任选的实施方式中，该些第一开口(130A、130B、130C)和该些第二开口(132A、132B、132C)的位置有一高度差，其为任一该些侧壁(112A、112B、112C)高度的三分之二(即，2/3)至十分之九(即，9/10)之间。较佳是，该高度差分别为任一该些侧壁(112A、112B、112C)高度的四分之三(即，3/4)至五分之四(即，4/5)间；更佳是，该高度差分别为任一该些侧壁(112A、112B、112C)高度的五分之四(即，4/5)。
于培养时，注入槽体(110A、110B、110C)内的培养原液通常不会充满整个槽体内部的容置空间，而需预留部分空间容纳藻类生长过程中产生的氧气。于不同的实施例中，培养原液的液面高度可低于、等于或略高于第一开口(130A、130B、130C)的所在位置。
根据本发明的原理与精神，该些槽体(110A、110B、110C)以不透光材质制成，以完全隔绝外部光源。举例来说，槽体(110A、110B、110C)的材质可以是由不透光的玻璃、塑胶(例如，聚乙烯或高密度聚乙烯)、或金属材质(例如，不锈钢)制成。
每一槽体(110A、110B、110C)内部设有至少一发光装置(150A、150B、150C)，其一端耦接至各该上盖(116A、116B、116C)并向下延伸朝向该槽体(110A、110B、110C)的容置空间，以使得每一发光装置(150A、150B、150C)至少有一部份浸没至培养原液的液面下，使藻类可充分的行使光合作用，以增加培养速率。在较佳的情形中，每一发光装置(150A、150B、150C)的长度足使其末端(即，远离上盖的一端)接近槽体(110A、110B、110C)的底部(114A、114B、114C)，以使得槽体(110A、110B、110C)内的所有培养原液都能充分地接受光线的照射。
依据本揭示内容的不同实施方式，该些发光装置(150A、150B、150C)可发出色温为大于5000K的光线；较佳是，色温大于5500K的光线；更佳是，色温大于6000K的光线。于一实施方式中，发光装置(150A、150B、150C)可同时发出波长为350-450nm的第一光线以及波长为600-800nm的第二光线，以得到色温约5500至6500K的光线。一般来说，可针对不同的藻类种类，提供适宜的光线波长组合或色温。
再者，为了模拟藻类的自然生长环境，依据本揭示内容的可任选实施方式，该些发光装置(150A、150B、150C)可发出闪烁的光线，其闪烁频率一般介于每秒20-60次；较佳是，介于每秒30-50次；更佳是，每秒约40次。
此外，该些发光装置(150A、150B、150C)可采用任何习知的装置或材料作为光源，如：发光二极体、激光光源、白炽光源、萤光光源、汞气灯源或是光学纤维。
于实际操作本发明密闭式藻类养殖系统100时，操作员需先将培养原液投入藻类供应装置140，经由该第一连通管120分别注入至每一槽体(110A、110B、110C)中，进行藻类培养，待培养的藻类成熟时，可藉由各该第二开口(132A、132B、132C)将每一槽体内(110A、110B、110C)的培养原液连同藻类一起排出各该槽体(110A、110B、110C)外。
虽然图1A所示的密闭式藻类养殖系统100系由3个养殖槽槽体(110A、110B、110C)所组成，然而本发明不限于此。于实际应用时，本发明的密闭式藻类养殖系统可依据使用者的需求，进一步的增加培养槽的数量，以扩充本系统的生产效能。
图1B为依据本揭示内容另一实施方式而设置的密闭式藻类养殖系统100’的示意图。在图1B中，除了图1A所示的密闭式藻类养殖系统100外，可还包括一第二连通管122、一第三连通管124、一第四连通管126、一气体收集装置160、一液体供应装置170、一二氧化碳压缩装置180以及一收集槽190。具体而言，第二连通管122连接至每一第二开口(132A、132B、132C)以及收集槽190，用以收集每一槽体(110A、110B、110C)排出的培养原液与藻类。再者，第三连通管124与第一连通管120、第二连通管122以及藻类供应装置140相连接，以于此密闭式藻类养殖系统100’中，建立一密闭式流体连通回路，使得养殖系统内的培养原液可以持续地进行流体循环，进而促进该些槽体(110A、110B、110C)之间培养原液的流动性，而避免藻类沉淀产生。
于实作中，藻类供应装置140内培养原液的液面高度高于各槽体(110A、110B、110C)内培养原液的液面高度，故可藉由压力的作用，使得藻类供应装置140的培养原液流入各槽体(110A、110B、110C)内。当注入的培养原液的液面高度等于或略高于第一开口(130A、130B、130C)的位置时，培养原液会流入第一连通管120内，并顺着第三连通管124向下流入第二连通管122中。如此一来，即可透过第一连通管120、第二连通管122与第三连通管124，在各槽体(110A、110B、110C)间建立回流通道，以避免藻类沈积在槽体底部，且可促进藻类生长。另外，此时若持续由藻类供应装置140注入培养原液，由第一连通管120流向第三连通管124的培养原液可能进一步充满整个第三连通管124，进而流回藻类供应装置140之中，以补充藻类供应装置140的培养原液供后续培养，而使得本发明提出的培养系统形成自给自足的封闭式系统。
除此之外，液体供应装置170与该藻类供应装置140耦接，用以提供水溶液至该藻类供应装置140。于一实施例中，所述的液体供应装置170还包括一个二氧化碳压缩装置180，其可提供一气体组成物，该气体组成物中含有最高100%(v/v)的二氧化碳(例如0.01、0.1、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100%(v/v))。举例来说，二氧化碳压缩装置180可将特定体积浓度的二氧化碳与空气或其他气体(如，氧气)混合，以配制岀含所欲浓度的二氧化碳(例如，15%(v/v)的CO2)的气体组成。于一实施例中，所述的气体组成可为自然界所存在的大气混合气体(即，空气)，其中具有微量的二氧化碳。于又一实施例中，所述的气体组成可为纯二氧化碳(即，含100%(v/v)的二氧化碳)。
传统上，都是采用打气法(AERATION)将含二氧化碳的气泡打入水中，以提升水中的二氧化碳含量；然而，水中的气泡容易逸散至大气中，故其效果有限。本发明所述的二氧化碳压缩装置180利用特定压力使二氧化碳分子可与水分子充分混合，稳定分布在水分子键结所产生的空隙之间。此一方式可提高二氧化碳气体溶于水溶液的比率，其效率比传统打气法高出约50至100倍。另一方面，此方法几乎不会产生气泡，而二氧化碳是稳定的溶在(插入)液体分子间，不易散发至大气环境中。其后，液体供应装置170将含有特定浓度二氧化碳的液体注入至该藻类供应装置140，以提供藻类养殖所需的二氧化碳。
该些上盖(116A、116B、116C)分别具有一第三开口(134A、134B、134C)，而气体收集装置160系设于该些槽体(110A、110B、110C)外部，藉由第四连通管126与每一第三开口(134A、134B、134C)连接，使每一槽体(110A、110B、110C)内因藻类培养过程经光合作用所产生的氧气，可分别藉由该些第三开口(134A、134B、134C)排出，再经第四连通管126将氧气导引至气体收集装置160而供进一步利用。依据一实施方式，所述系统可还包括复数个气体感测器(194A、194B、194C)，用以侦测该些槽体(110A、110B、110C)内的氧气和/或二氧化碳浓度。在不同的实施方式，可将该些气体感测器(194A、194B、194C)分别设置于各该侧壁(112A、112B、112C)上(如图1B所示的情形)，或者是将其设置于各该上盖(116A、116B、116C)的内表面(图中未绘示)。
养殖系统内的温度控制，对于藻类生长亦扮演了关键性的角色，因此，于可任选的实施方式中，本发明密闭式藻类养殖系统100’，可非必要地设置复数个温度感测器(196A、196B、196C)，用以侦测每一槽体(110A、110B、110C)内的温度。如图1B所示，可将各该温度感测器(196A、196B、196C)设置于各该侧壁(112A、112B、112C)内部靠近下方处，以侦测每一槽体(110A、110B、110C)内培养原液的温度；于另一可任选的实施方式中，该些温度感测器(196A、196B、196C)的一端可分别耦接至各该上盖(116A、116B、116C)，另一端可与培养原液接触(图中未绘示)。
再者，为了于不破坏该些槽体(110A、110B、110C)内密闭状态的情形下，监控每一槽体(110A、110B、110C)内所培养的藻类的成熟度，本发明密闭式藻类养殖系统100’还可非必要地设有复数个养殖监测器(192A、192B、192C)，分别位于各该槽体(110A、110B、110C)内部的至少一侧壁(112A、112B、112C)上，可供监测每一槽体(110A、110B、110C)内藻类培养的情形(即，藻类成熟度)。所述的养殖感测器(192A、192B、192C)可以是叶绿素仪(CHLOROPHYLL METER)或分光光度计(SPECTROMETER)。举例而言，关于藻类成熟度的测量，系每日以分光光度计(460nm)以及叶绿素仪(激发波长(Ex.)460nm与发射波长(Em.)＞665nm)测定通过槽体(110A、110B、110C)内培养原液的光线的性质。譬如，当测定值达到特定浓度(即，吸光值大于0.5与叶绿素大于100μg/L)时，即代表藻类已成熟可进行收成。
于另一实施方式，该密闭式藻类养殖系统100’，还可非必要地设有一养殖监控管(图中未绘示)于槽体110C上，该养殖监控管的二端分别耦接至该侧壁112C上，和槽体110C内部形成流体连通。如此一来，槽体110C内的培养原液可流入养殖监控管，使得使用者可在外部人为地监控密闭式藻类养殖系统100’内的藻类成熟度。此外，基于流体连通的原理，当养殖监控管内的培养原液过多时，可流回至槽体110C内，并持续性的进行流体循环。可利用各种适当的材料来制备此处所述的养殖监控管，譬如，可使用透明压克力材料来制备养殖监控管。
于一实施方式，密闭式藻类养殖系统100’可还包括复数个收集控制单元(128A、128B、128C)分别设置于第二连通管122内，且该些收集控制单元(128A、128B、128C)可分别相对应地控制(例如，启动或阻断)每一槽体(110A、110B、110C)内部的液体进入至第二连通管122内的流通性。举例而言，为了因应各别培养槽内藻类培养速度的不同，使得各槽体(110A、110B、110C)的间收成的时点具有差异，该收集控制单元(128A、128B、128C)可个别控制每一槽体(110A、110B、110C)内部的液体进入至第二连通管122内的流通性，若本发明密闭式藻类养殖系统100’中，仅有一槽体110B内的藻类达已成熟可收成的阶段，则可藉由调控收集控制单元128B，排出槽体110B内的培养原液及藻类；相对地，因其他槽体(110A、110C)内的藻类尚未成熟，则可藉由调控收集控制单元(110A、110C)，阻断槽体(110A、110C)内部的液体进入至第二连通管122内。
在其他实施方式中，可分别设置数个密封件(198A、198B、198C)于上盖(116A、116B、116C)和侧壁(112A、112B、112C)的接合处，以密合二者间所产生的缝隙。
在一可任选的实施方式中，可设置一反光结构(图中未绘示)于槽体(110A、110B、110C)的内表面上，且其材质可以由镜面材质、金属材质、塑化材料或其他反光材料所制成，此反光结构系利用光线反射原理，以增加光源的照射范围，避免槽体(110A、110B、110C)内出现光源照射死角，使分布于槽体(110A、110B、110C)内部的藻类，皆可以充分接收到光源的照射。
图2为依据本揭示内容一实施方式而设置的槽体210的示意图。如图所示，槽体210的剖面呈圆弧形。图中所示的槽体210外观为圆桶状，其中间部位较宽；然本发明不限于此，且圆柱状的槽体亦属于本发明的范围。此外，底部214为平坦状。
图3为依据本揭示内容另一实施方式而设置的槽体310的示意图。如图所示，该槽体310的剖面形状为方形。其底部314为圆锥形，以利收集槽体310内的藻类。
图4为依据本揭示内容一实施方式而设置的发光装置450的示意图。该发光装置450为圆柱状。于一实施方式中，该发光装置450可以由数个发光单元452组成，以点阵排列方式形成阵列式发光装置。于一较佳实施方式中，为了模拟藻类的自然生长环境，该发光装置450所发出的光线有一闪烁频率，介于每秒20-60次；较佳是，介于每秒30-50次；更佳是，每秒约40次。于一实施方式，该发光装置450的闪烁方式，系由每一发光单元452同时闪烁。于另一实施方式，发光装置450的闪烁方式，系由相邻的发光单元452交互闪烁。
图5为依据本揭示内容一实施方式而设置的发光装置550的俯视图。于此实施例中，上盖516的上均匀配置了4个发光装置550，藉以增加发光装置550的照射范围，使槽体(未绘示)内的光线分布更加均匀，进而提升藻类培养的效率。
图6为依据本揭示内容一实施方式而设置的发光装置650的俯视图。于此实施例中，上盖616的上配置了8个发光装置650，且这些发光装置650呈多层次环状排列。具体来说，其中4个发光装置650设置在内圈中，而另外4个发光装置650则设置在外圈，以增加发光装置650的照射范围，使槽体(未绘示)内的光源更加均匀分布，进而提升藻类培养的效率。
实施例
在本实施例中，系利用本发明的藻类培养系统，以不同光源(强光LED、弱光LED以及日光灯)进行藻类培养。
具体而言，于本实例中，共分为3组分别为强光LED组(波长430-680nm；色温6100K，63瓦特(Watts)；110流明(lumen,lm)/瓦特)、弱光LED组(波长470-640nm，色温5700K，48瓦特；110流明/瓦特)以及日光灯组(波长500-680nm，色温4500K，28瓦特；63流明/瓦特)。
本试验所使用的藻类包括的微球藻(CHOLRELLA MINUTISSIMA；大小约3-5μm)以及球等鞭金藻(ISOCHRYSIS GALBANA；大小约5-6um x2-4um x2.5-3um)，两者以约1：1的比例混合。于试验过程，藻类系培养于体积约100公升的槽体中，以Bold Modified Basal Freshwater Nutrient Solution培养基培养；液体培养基中含约6.8%二氧化碳；光线照射24小时连续照射等培养条件，进行藻类培养。结果如第7及8图所示。
图7为藻类培养过程叶绿素含量的变化，如图所示，藻类于强光LED照射环境下培养效果最好，该组于培养第11天，叶绿素(Chl A)含量为225ppb；相较于日光灯组，叶绿素含量为75ppb，其叶绿素含量最低，藻类生长速率缓慢。
各组培养过程中PH值的变化，如图8所示，强光LED组在培养第11天时，PH值约7.79，表示于该环境下藻类生长状况良好，成长快速，而以一般日光灯进行培养的藻类，其生长效果最差。此外，各组的平均成长率为：强光LED组，0.281、弱光LED组，0.249、以及日光灯组，0.115，其中强光LED组的藻类生长效率最高，其生长速率为日光灯组的2倍，大幅缩短藻类培养时间。
综合以上结果，证实本发明的藻类培养系统可以藉由完全控制槽体内光源的照射波长、色温、频率与时间，进而缩短藻类养殖时间，提升藻类养殖产率。
虽然上文实施方式中揭露了本发明的具体实施例，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不悖离本揭示内容的原理与精神的情形下，当可对其进行各种更动与修饰，因此本揭示内容的保护范围当以附随申请专利范围所界定者为准。

Claims (14)

1.一种密闭式藻类养殖系统，包含：
一藻类供应装置，用以供应一藻类培养原液；
至少二槽体，每一该槽体系由不透光材质制成且包含：
一底部、至少一侧壁与一上盖，共同界定出一槽体空间，
一第一开口，设于该侧壁上；与
一第二开口，设于该底部，其中该第一开口与该第二开口的间的高度差为该侧壁高度的2/3至9/10之间；
一第一连通管，与该藻类供应装置耦接并通过该第一开口分别与每一该槽体耦接，而形成流体连通借以传送该藻类培养原液进入该槽体空间内；以及
至少二发光装置，分别与每一该槽体的该上盖耦接，设于该槽体空间内且至少一部分浸没至该藻类培养原液的液面下方。
2.如权利要求1所述的密闭式藻类养殖系统，其特征在于还包括一第二连通管，用以连接每一该槽体的该第二开口以在该至少二槽体之间建立流体连通。
3.如权利要求2所述的密闭式藻类养殖系统，其特征在于还包括一第三连通管，用以连接该第一连通管、该第二连通管与该藻类供应装置，以在该密闭式藻类养殖系统中建立一封闭的流体连通回路。
4.如权利要求2所述的密闭式藻类养殖系统，其特征在于还包括一收集槽，与该第二连通管耦接，用以收集从每一该槽体所排出的培养原液。
5.如权利要求1所述的密闭式藻类养殖系统，其特征在于该上盖设有一第三开口，用以排气。
6.如权利要求5所述的密闭式藻类养殖系统，其特征在于还包括一第四连通管，用以连接每一该槽体的该第三开口以在该至少二槽体之间建立流体连通。
7.如权利要求6所述的密闭式藻类养殖系统，其特征在于还包括一气体收集装置，与该第四连通管耦接。
8.如权利要求1所述的密闭式藻类养殖系统，其特征在于还包括一液体供应装置，与该藻类供应装置相耦接，其中该液体供应装置包含一二氧化碳压缩器，用以将含二氧化碳的一气体组成与液体混和，以产生一含二氧化碳水溶液。
9.如权利要求8所述的密闭式藻类养殖系统，其特征在于该气体组成含有大于0%（v/v）且小于等于100%（v/v）的二氧化碳。
10.如权利要求8所述的密闭式藻类养殖系统，其特征在于该含二氧化碳水溶液含有至少3wt%的二氧化碳。
11.如权利要求1所述的密闭式藻类养殖系统，其特征在于还包括一反光结构，设于该槽体的内表面上。
12.如权利要求1所述的密闭式藻类养殖系统，其特征在于该发光装置选自由发光二极体(LIGHT-EMITTING DIODES)、激光光源（LASER LIGHTSOURCES）、白炽光源(INCANDESCENT LIGHT SOURCES)、萤光光源(FLUORESCENT LIGHT SOURCES)、汞气灯源(MERCURY VAPOR LIGHTSOURCES)，以及至少一光学纤维(OPTICAL FIBERS)组成的群组中。
13.如权利要求1所述的密闭式藻类养殖系统，其特征在于该发光装置所发出的光线的色温为大于5000K。
14.如权利要求1所述的密闭式藻类养殖系统，其特征在于该发光装置所发出的光线具有一光闪烁频率介于每秒20–60次之间。
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