CN104651215A

CN104651215A - 一种微藻培养用的光生物反应单元

Info

Publication number: CN104651215A
Application number: CN201510072331.0A
Authority: CN
Inventors: 黄旭雄; 王鑫磊; 危立坤
Original assignee: Shanghai Maritime University
Current assignee: Shanghai Maritime University; Shanghai Ocean University
Priority date: 2015-02-11
Filing date: 2015-02-11
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2035-02-11
Also published as: CN104651215B

Abstract

本发明涉及一种微藻培养用的光生物反应单元,所述的光生物反应单元由封塞、封盖、第一圆管三通、第二圆管三通、第一透明亚克力圆管、第二透明亚克力圆管、第一透明连接圆管、第二透明连接圆管、第一圆管直角弯头、第二圆管直角弯头、球阀、水平连接圆管、气管、气头、气源、铝管、LED灯带、第一卡架、第二卡架、第一紧固螺母、第二紧固螺母组成。其优点表现在：节能、光源利用充分、节省空间、操作简单、相对密闭防污染、培养效率高的优点。

Description

一种微藻培养用的光生物反应单元

技术领域

本发明涉及微藻培养的生物技术领域，具体地说，是一种微藻培养用的光生物反应单元。

背景技术

微藻由于其繁殖周期短、密度大、个体小等优点，在水产动物繁育过程中可作为许多的养殖对象的开口饵料，并且藻类对水质的调节也具有重要的作用。此外，某些微藻由于其油脂含量较高、易于培养、单位面积产量大等特点，是优质的生物柴油原料、可以用于新能源的开发与利用，用微藻提取生物柴油的研究也受到越来越多的学者的关注。

目前，对于微藻在实验室中的培养方式主要是在恒温震荡培养箱、圆筒形光生物反应器中进行培养。微藻需要在培养过程中进行摇动震荡，否则就会造成附壁和沉底的现象。圆筒形光生物反应器虽能进行内循环培养，但是循环的不充分；恒温震荡培养箱可以进行不停的震荡，但是能耗较大，且不能进行大体积的培养试验。而且这两种培养方式在微藻密度增大到一定程度时，会影响一部分藻类对于光源的利用。

中国专利文献CN201410251520.X，申请日2014年06月09日，专利名称为一种太阳能微藻生物反应系统，公开了一种太阳能微藻生物反应系统，该系统包括反应器主体、太阳能采集器、太阳能电池照明系统、二氧化碳供给系统、控制装置；其中，反应器主体外侧设置有光导纤维，光导纤维与太阳能采集器连接；控制装置分别控制太阳能照明系统和二氧化碳供给系统的工作；反应器主体内设置有温度传感器、pH传感器、CO₂/O₂传感器，温度传感器、pH传感器、CO₂/O₂传感器分别与控制装置连接。

这种反应器以内光源形式提高了单位体积微藻培养液的受光面积，可明显提高微藻产量。但是关于能够提供微藻培养所需光照，并且能够实现连续实现连续性循环培养的反应器目前还未见报道。

综上所述，亟需一种高效、成本低廉、操作简单、耗能较小，能够提供微藻培养所需光照，并且能够实现连续性循环流动培养的微藻培养用的光生物反应单元。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种高效、成本低廉、操作简单、耗能较小，能够提供微藻培养所需光照，并且能够实现连续性循环流动培养的微藻培养用的光生物反应单元。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种微藻培养用的光生物反应单元,所述的光生物反应单元由封塞、封盖、第一圆管三通、第二圆管三通、第一透明亚克力圆管、第二透明亚克力圆管、第一透明连接圆管、第二透明连接圆管、第一圆管直角弯头、第二圆管直角弯头、球阀、水平连接圆管、气管、气头、气源、铝管、LED灯带、第一卡架、第二卡架、第一紧固螺母、第二紧固螺母组成；所述的第一圆管三通的竖直双向接口的下端用PVC胶与第一透明亚克力圆管的上端连接，所述第一透明亚克力圆管的下端用PVC胶与第二圆管三通的向上的单向接口端连接；所述第二圆管三通的水平双向接口的左端接口用PVC胶与第一透明连接圆管的右端连接；所述第一透明连接圆管的左端用PVC胶与第一圆管直角弯头的水平接口连接，且连接后第一透明连接圆管裸露的长度为2-5cm；所述第一圆管直角弯头的向上竖直接口用PVC胶连接第二透明亚克力圆管下端；所述第二透明亚克力圆管的上端接口连接第二圆管直角弯头的竖直向下接口；所述第二圆管直角弯头的水平向右接口用PVC胶与第二透明连接圆管的左端连接；所述第二透明连接圆管的右端用PVC胶与第一圆管三通的水平向左接口连接；所述第二圆管三通水平双向接口的右端接口通过PVC胶与水平连接圆管的左端连接；所述水平连接圆管的右端用PVC胶与球阀连接；所述气管由封塞通入第一透明亚克力圆管；所述气管一端连接气源，另一端连接气头；所述气头延伸到第二圆管三通向上的单向接口与第一透明亚克力圆管连接处上方；所述铝管上端通过第一卡架卡在第一圆管三通的单向接口上，另一端通过第二卡架卡在第二圆管三通的双向接口的左端接口上；所述的第一紧固螺母从上端固定连接铝管和第一卡架；所述的第二紧固螺母从下端固定连接铝管和第二卡架；所述LED灯带螺旋缠绕在铝管上。

所述的第一透明亚克力圆管、第一圆管直角弯头、第二透明亚克力圆管、第二圆管直角弯头组合成封闭式环形结构。

所述的第一透明亚克力圆管和第二透明亚克力圆管尺寸规格相同，壁厚0.2cm、内径5.6cm、长120cm。

所述的第一圆管三通壁厚0.5cm，内径6cm、单向接口长3cm、双向接口下端接口长6cm、双向接口上端接口长6cm。

所述第二圆管三通壁厚0.5cm、内径6cm、单向接口长6cm、双向接口左端接口长3cm、双向接口右端接口长2cm。

所述的第一圆管直角弯头和第二圆管直角弯头尺寸规格相同，壁厚0.5cm、内径6cm、水平接口长3.5cm、竖直接口长6cm。

所述的第一透明连接圆管和第二透明连接圆管尺寸规格相同，总长为5cm,露出长度为2-5cm。

所述的水平连接圆管长4cm。

所述气头至第二圆管三通单向接口与第一透明亚克力圆管连接处上端的距离为5cm。

本发明优点在于：

1、耗能较少，利用充气产生的提升力作为培养液循环的动力，使培养液整体沿管道循环流动，降低了传统的恒温震荡培养箱的震荡摇晃和圆筒形光生物反应器利用微型水泵进行液体循环所消耗的能源；

2、占地空间小，可以多个并排同时进行培养，并且有效培养容积占反映单元总体积的比例大；

3、微藻培养基可以利用充气产生的提升力进行循环流动，减少附壁和沉底现象；

4、培养对象所在容器的光径小，且可以循环流动，对光源的利用率好，培养效率高；

5、可以控制气源11充气的气体种类，从而可以进行微藻在不同气体下的生长试验；

6、通过调节铝管12上的LED灯带13的长度，可以进行光照强度试验。

附图说明

附图1是本发明的一种微藻培养用的光生物反应单元结构示意图。

附图2为灯源系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的具体实施方式作详细说明。

附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：

1.封塞 2.封盖

31.第一圆管三通 32.第二圆管三通

41.第一透明亚克力圆管 42.第二透明亚克力圆管

51.第一透明连接圆管 52.第二透明连接圆管

61.第一圆管直角弯头 62.第二圆管直角弯头

7.球阀 8.水平连接圆管

9.气管 10.气头

11.气源 12.铝管

13.LED灯带 141.第一卡架

142.第二卡架 151.第一紧固螺母

152.第二紧固螺母

实施例1

请参照图1，图1是本发明的一种微藻培养用的光生物反应单元结构示意图。一种微藻培养用的光生物反应单元，所述的光生物反应单元由封塞1、封盖2、第一圆管三通31、第二圆管三通32、第一透明亚克力圆管41、第二透明亚克力圆管42、第一透明连接圆管51、第二透明连接圆管52、第一圆管直角弯头61、第二圆管直角弯头62、球阀7、水平连接圆管8、气管9、气头10、气源11、铝管12、LED灯带13、第一卡架141、第二卡架142、第一紧固螺母151、第二紧固螺母152组成。

所述的第一圆管三通31的竖直双向接口的下端用PVC胶与第一透明亚克力圆管41的上端连接，所述第一透明亚克力圆管41的下端用PVC胶与第二圆管三通32的向上的单向接口端连接；所述第二圆管三通32的水平双向接口的左端接口用PVC胶与第一透明连接圆管51的右端连接；所述第一透明连接圆管51的左端用PVC胶与第一圆管直角弯头61的水平接口连接，且连接后第一透明连接圆管51裸露的长度为2-5cm；所述第一圆管直角弯头61的向上竖直接口用PVC胶连接第二透明亚克力圆管42下端,所述第二透明亚克力圆管42的上端接口连接第二圆管直角弯头62的竖直向下接口；所述第二圆管直角弯头62的水平向右接口用PVC胶与第二透明连接圆管52的左端连接；所述第二透明连接圆管52的右端用PVC胶与第一圆管三通31的水平向左接口连接；所述第二圆管三通32水平双向接口的右端接口通过PVC胶与水平连接圆管8的左端连接；所述水平连接圆管8的右端用PVC胶与球阀7连接；所述气管9由封塞1通入第一透明亚克力圆管41；所述气管9一端连接气源11，另一端连接气头10；所述气头10延伸到第二圆管三通32向上的单向接口与第一透明亚克力圆管41连接处上方。

请参照图2，图2为灯源系统结构示意图。所述铝管12上端通过第一卡架141卡在第一圆管三通31的单向接口上，另一端通过第二卡架142卡在第二圆管三通32的双向接口的左端接口上；所述的第一紧固螺母151从上端固定连接铝管12和第一卡架141；所述的第二紧固螺母152从下端固定连接铝管12和第二卡架142；所述LED灯带13螺旋缠绕在铝管12上。

所述的第一圆管三通31壁厚0.5cm，内径6cm、单向接口长3cm、双向接口下端接口长6cm、双向接口上端接口长6cm；所述第二圆管三通32壁厚0.5cm、内径6cm、单向接口长6cm、双向接口左端接口长3cm、双向接口右端接口长2cm；所述的第一透明亚克力圆管41和第二透明亚克力圆管42尺寸规格相同，壁厚0.2cm、内径5.6cm、长120cm；所述第一透明连接圆管51和第二透明连接圆管52尺寸规格相同，其长度均为5cm，在连接状态下露出长度均为2-5cm；所述第一圆管直角弯头61和第二圆管直角弯头62尺寸规格相同，壁厚0.5cm、内径6cm、水平接口长3.5cm、竖直接口长6cm；所述的水平连接圆管8长4cm。

需要说明的是：所述的第一透明亚克力圆管41、第一圆管直角弯头61、第二透明亚克力圆管42、第二圆管直角弯头62组合成封闭式环形结构，通过气管9充气，使得液体培养基沿环形光生物反应单元管道循环流动，从而实现微藻流动式培养；所述的第一透明连接圆管51和第二透明连接圆管52露出2-5cm可用于观察液体流动；所述的LED等待数可根据需要增加或减少，以满足微藻培养所需要的光照。

本发明的一种微藻培养用的光生物反应单元操作方法是：液体培养基由第一圆管三通31双向接口上端接口加入，待液体加到第二透明连接圆管52体积的1/3-1/2处时，停止加入液体，最上端第一圆管三通31的双向接口上端接口用封盖2封住，并通过封塞1将气管9通入第一透明亚克力圆管41中，并连接上气头10，使气头10延伸到第二圆管三通32单向接口与第一透明亚克力圆管41连接处上端5cm处，打开气源11使气体由气头10充入液体培养基，由于充气产生的提升力而使液体培养基沿密封管道循环流动。

本发明的一种微藻培养用的光生物反应单元，耗能较少，利用充气产生的提升力作为培养液循环的动力，使培养液整体沿管道循环流动，降低了传统的恒温震荡培养箱的震荡摇晃和圆筒形光生物反应器利用微型水泵进行液体循环所消耗的能源；占地空间小，可以多个并排同时进行培养，并且有效培养容积占反映单元总体积的比例大；微藻培养基可以利用充气产生的提升力进行循环流动，减少附壁和沉底现象；培养对象所在容器的光径小，且可以循环流动，对光源的利用率好，培养效率高；可以控制气源11充气的气体种类，从而可以进行微藻在不同气体下的生长试验；通过调节铝管12上的LED灯带13的长度，可以进行光照强度试验。

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，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种微藻培养用的光生物反应单元,其特征在于，所述的光生物反应单元由封塞、封盖、第一圆管三通、第二圆管三通、第一透明亚克力圆管、第二透明亚克力圆管、第一透明连接圆管、第二透明连接圆管、第一圆管直角弯头、第二圆管直角弯头、球阀、水平连接圆管、气管、气头、气源、铝管、LED灯带、第一卡架、第二卡架、第一紧固螺母、第二紧固螺母组成；所述的第一圆管三通的竖直双向接口的下端用PVC胶与第一透明亚克力圆管的上端连接，所述第一透明亚克力圆管的下端用PVC胶与第二圆管三通的向上的单向接口端连接；所述第二圆管三通的水平双向接口的左端接口用PVC胶与第一透明连接圆管的右端连接；所述第一透明连接圆管的左端用PVC胶与第一圆管直角弯头的水平接口连接，且连接后第一透明连接圆管裸露的长度为2-5cm；所述第一圆管直角弯头的向上竖直接口用PVC胶连接第二透明亚克力圆管下端；所述第二透明亚克力圆管的上端接口连接第二圆管直角弯头的竖直向下接口；所述第二圆管直角弯头的水平向右接口用PVC胶与第二透明连接圆管的左端连接；所述第二透明连接圆管的右端用PVC胶与第一圆管三通的水平向左接口连接；所述第二圆管三通水平双向接口的右端接口通过PVC胶与水平连接圆管的左端连接；所述水平连接圆管的右端用PVC胶与球阀连接；所述气管由封塞通入第一透明亚克力圆管；所述气管一端连接气源，另一端连接气头；所述气头延伸到第二圆管三通向上的单向接口与第一透明亚克力圆管连接处上方；所述铝管上端通过第一卡架卡在第一圆管三通的单向接口上，另一端通过第二卡架卡在第二圆管三通的双向接口的左端接口上；所述的第一紧固螺母从上端固定连接铝管和第一卡架；所述的第二紧固螺母从下端固定连接铝管和第二卡架；所述LED灯带螺旋缠绕在铝管上。

2.根据权利要求1所述的光生物反应单元，其特征在于，所述的第一透明亚克力圆管、第一圆管直角弯头、第二透明亚克力圆管、第二圆管直角弯头组合成封闭式环形结构。

3.根据权利要求1所述的光生物反应单元，其特征在于，所述的第一透明亚克力圆管和第二透明亚克力圆管尺寸规格相同，壁厚0.2cm、内径5.6cm、长120cm。

4.根据权利要求1所述的光生物反应单元，其特征在于，所述的第一圆管三通壁厚0.5cm，内径6cm、单向接口长3cm、双向接口下端接口长6cm、双向接口上端接口长6cm。

5.根据权利要求1所述的光生物反应单元，其特征在于，所述第二圆管三通壁厚0.5cm、内径6cm、单向接口长6cm、双向接口左端接口长3cm、双向接口右端接口长2cm。

6.根据权利要求1所述的光生物反应单元，其特征在于，所述的第一圆管直角弯头和第二圆管直角弯头尺寸规格相同，壁厚0.5cm、内径6cm、水平接口长3.5cm、竖直接口长6cm。

7.根据权利要求1所述的光生物反应单元，其特征在于，所述的第一透明连接圆管和第二透明连接圆管尺寸规格相同，总长为5cm,露出长度为2-5cm。

8.根据权利要求1所述的光生物反应单元，其特征在于，所述的水平连接圆管长4cm。

9.根据权利要求1所述的光生物反应单元，其特征在于，所述气头至第二圆管三通单向接口与第一透明亚克力圆管连接处上端的距离为5cm。