CN109355165B - 一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器 - Google Patents

一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器，包括罐体，所述罐体的顶部设有进水口，进水口处设有第一阀门，罐体的顶部还设有藻液进口，罐体内设有自动进水分流器，罐体内还设有自动喷水旋转刷、电机装置和曝气装置，罐体的底部设有密闭进线口，密闭进线口处设有冷凝管出水口，冷凝管出水口处设有第二阀门，罐体上设有冷凝管和外壁显示器及控制器，电机装置上连接有中心柱，中心柱上安装有八字旋转发光单元，中心柱上设有密闭传感器、温度传感器和光敏传感器。本发明的智能动态高密度培养微藻的光生物反应器方法操作简单、智能高效、成本低廉、能够有效地提高其所培养的微藻的产量。

Description

一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器
技术领域
本发明涉及光生物反应器技术领域，尤其涉及一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器。
背景技术
微藻是一类在陆地、海洋分布广泛，营养丰富、光合利用度高的自养植物，细胞代谢产生的多糖、蛋白质、色素等，使其在食品、医药、基因工程、液体燃料等领域具有很好的开发前景，现有的培养罐在清洗时操作繁琐并且具有成本高昂的清洗工序，培养时微藻容易挂壁并且智能化程度较低，不能有效的提高培养微藻的产量，因此我们提出了一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器用于解决上述问题。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器。
本发明提出的一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器，包括罐体，所述罐体的顶部设有进水口，进水口处设有第一阀门，罐体的顶部还设有藻液进口，罐体内设有自动进水分流器，罐体内还设有自动喷水旋转刷、电机装置和曝气装置，罐体的底部设有密闭进线口，密闭进线口处设有冷凝管出水口，冷凝管出水口处设有第二阀门，罐体上设有冷凝管和外壁显示器及控制器，电机装置上连接有中心柱，中心柱上安装有八字旋转发光单元，中心柱上设有密闭传感器、温度传感器和光敏传感器，电机装置上还连接有转动轴，罐体的底部设有出水口，出水口处设有第三阀门，自动喷水旋转刷上设有刷柱，刷柱上设有刷毛及刷片和X型出水口，中心柱包括可旋转外柱和不可旋转内柱，可旋转外柱和不可旋转内柱之间设有滚珠和滚珠连接轴，中心柱上设有储水槽；
八字旋转发光单元包括发光单元和连接八字型发光单元转动升降轴，连接八字型发光单元转动升降轴包括固定装置，固定装置上设有导轨和滑块，滑块滑动安装在滑轨上。
优选地，所述罐体呈圆柱状，且为透光材质。
优选地，所述刷柱的数量为六个。
优选地，所述发光单元的数量为二十到三十个，且二十到三十个发光单元等间距间隔设置。
优选地，所述八字型旋转发光单元的边缘为钝圆形状。
本发明的有益效果：
1.该光生物反应器培养罐罐体呈圆柱状，具备透光透明可视性，材质为透光材质，可选用透明有机玻璃或透明塑料材质(PA、ABS、PC或PMMA)，便于光照照射，适宜对微藻进行自养式培养；
2.本装置配备自动化智能感应装置，能够实时监控微藻培养密度光照温度等，显示在罐体外部的显示器上，并及时作出调整，尽可能大的提高微藻的产量，并且培养全过程都是智能自动化，简单高效；
3.本发明设计有通水冷凝管，可以有效控制微藻的培养温度；
4.本发明设计有自动喷水旋转刷，培养时旋转可对培养罐壁进行刮擦，从而防止微藻挂壁，影响培养罐的透光性，也有效地减少强力附着物的产生，培养环节结束，打开喷水阀，刷柱上X型出水口打开，配合旋转的刷毛及刷片，可对培养罐进行彻底简便的清洗，排水方便，省去操作繁琐、成本高昂的传统清洗工序，自动喷水旋转刷培养及清洗时不需拆卸，简便高效；
5.本发明设计有八字型旋转发光单元，其边缘为钝圆形状，可以防止对于藻细胞的破坏，可以进行升降式旋转，在转动过程中，可根据微藻培养环境，改变光照参数，发光单元光照的波长、强度以及明暗频率均可调节，使得微藻培养过程中能受到多维度全面的动态光，实现按需补光，培养环境实时显示在外部显示器上，全面把握微藻培养需求，同时，旋转形成的动力驱动藻液流动，流动方向如图所示，可使藻液充分搅拌均匀，全方位接受动态光照，提高过光合作用效率，微藻在不同的生长阶段均能获得较优的光生长环境，尽可能大的提高微藻的产量。
本发明的智能动态高密度培养微藻的光生物反应器方法操作简单、智能高效、成本低廉、能够有效地提高其所培养的微藻的产量。
附图说明
图1为本发明提出的一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器的结构示意图；
图2为本发明提出的一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器的自动喷水旋转刷结构示意图；
图3为本发明提出的一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器的自动喷水旋转刷柱放大图；
图4为本发明提出的一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器的转动轴连接处结构示意图；
图5为本发明提出的一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器的自动分水装置结构示意图；
图6为本发明提出的一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器的八字旋转发光单元结构示意图；
图7为本发明提出的一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器的连接八字型发光单元转动升降轴结构示意图；
图8为本发明提出的一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器的冷凝流程图；
图9为本发明提出的一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器的清洗流程图。
图中：1进水口、2第一阀门、3藻液进口、4自动进水分流器、5自动喷水旋转刷、6电机装置、7曝气装置、8密闭进线口、9冷凝管出水口、10第二阀门、11冷凝管、12外壁显示器及控制器、13八字旋转发光单元、14密闭传感器、15温度传感器、16光敏传感器、17转动轴、18出水口、19第三阀门、20刷毛及刷片、21X型出水口、22可旋转外柱、23滚珠、24滚珠连接轴、25不可旋转内柱、26储水槽、27中心柱、28发光单元、29连接八字型发光单元转动升降轴、30固定装置、31导轨、32滑块。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例
参照图1-9，本实施例提出了一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器，包括罐体，罐体的顶部设有进水口1，进水口1处设有第一阀门2，罐体的顶部还设有藻液进口3，罐体内设有自动进水分流器4，罐体内还设有自动喷水旋转刷5、电机装置6和曝气装置7，罐体的底部设有密闭进线口8，密闭进线口8处设有冷凝管出水口9，冷凝管出水口9处设有第二阀门10，罐体上设有冷凝管11和外壁显示器及控制器12，电机装置6上连接有中心柱27，中心柱27上安装有八字旋转发光单元13，中心柱27上设有密闭传感器14、温度传感器15和光敏传感器16，电机装置6上还连接有转动轴17，罐体的底部设有出水口18，出水口18处设有第三阀门19，自动喷水旋转刷5上设有刷柱，刷柱上设有刷毛及刷片20和X型出水口21，中心柱27包括可旋转外柱22和不可旋转内柱25，可旋转外柱22和不可旋转内柱25之间设有滚珠23和滚珠连接轴24，中心柱27上设有储水槽26；八字旋转发光单元13包括发光单元28和连接八字型发光单元转动升降轴29，连接八字型发光单元转动升降轴29包括固定装置30，固定装置30上设有导轨31和滑块32，滑块32滑动安装在滑轨31上，该光生物反应器培养罐罐体呈圆柱状，具备透光透明可视性，材质为透光材质，可选用透明有机玻璃或透明塑料材质PA、ABS、PC或PMMA，便于光照照射，适宜对微藻进行自养式培养；本装置配备自动化智能感应装置，能够实时监控微藻培养密度光照温度等，显示在罐体外部的显示器上，并及时作出调整，尽可能大的提高微藻的产量，并且培养全过程都是智能自动化，简单高效；本发明设计有通水冷凝管11，可以有效控制微藻的培养温度；本发明设计有自动喷水旋转刷5，培养时旋转可对培养罐壁进行刮擦，从而防止微藻挂壁，影响培养罐的透光性，也有效地减少强力附着物的产生，培养环节结束，打开喷水阀，刷柱上X型出水口21打开，配合旋转的刷毛及刷片20，可对培养罐进行彻底简便的清洗，排水方便，省去操作繁琐、成本高昂的传统清洗工序，自动喷水旋转刷5培养及清洗时不需拆卸，简便高效；本发明设计有八字型旋转发光单元13，其边缘为钝圆形状，可以防止对于藻细胞的破坏，可以进行升降式旋转，在转动过程中，可根据微藻培养环境，改变光照参数，发光单元光照的波长、强度以及明暗频率均可调节，使得微藻培养过程中能受到多维度全面的动态光，实现按需补光，培养环境实时显示在外部显示器上，全面把握微藻培养需求，同时，旋转形成的动力驱动藻液流动，流动方向如图所示，可使藻液充分搅拌均匀，全方位接受动态光照，提高过光合作用效率，微藻在不同的生长阶段均能获得较优的光生长环境，尽可能大的提高微藻的产量，本发明的智能动态高密度培养微藻的光生物反应器方法操作简单、智能高效、成本低廉、能够有效地提高其所培养的微藻的产量。
本实施例中，罐体呈圆柱状，且为透光材质，刷柱的数量为六个，发光单元28的数量为二十到三十个，且二十到三十个发光单元28等间距间隔设置，八字型旋转发光单元13的边缘为钝圆形状，该光生物反应器培养罐罐体呈圆柱状，具备透光透明可视性，材质为透光材质，可选用透明有机玻璃或透明塑料材质PA、ABS、PC或PMMA，便于光照照射，适宜对微藻进行自养式培养；本装置配备自动化智能感应装置，能够实时监控微藻培养密度光照温度等，显示在罐体外部的显示器上，并及时作出调整，尽可能大的提高微藻的产量，并且培养全过程都是智能自动化，简单高效；本发明设计有通水冷凝管11，可以有效控制微藻的培养温度；本发明设计有自动喷水旋转刷5，培养时旋转可对培养罐壁进行刮擦，从而防止微藻挂壁，影响培养罐的透光性，也有效地减少强力附着物的产生，培养环节结束，打开喷水阀，刷柱上X型出水口21打开，配合旋转的刷毛及刷片20，可对培养罐进行彻底简便的清洗，排水方便，省去操作繁琐、成本高昂的传统清洗工序，自动喷水旋转刷5培养及清洗时不需拆卸，简便高效；本发明设计有八字型旋转发光单元13，其边缘为钝圆形状，可以防止对于藻细胞的破坏，可以进行升降式旋转，在转动过程中，可根据微藻培养环境，改变光照参数，发光单元光照的波长、强度以及明暗频率均可调节，使得微藻培养过程中能受到多维度全面的动态光，实现按需补光，培养环境实时显示在外部显示器上，全面把握微藻培养需求，同时，旋转形成的动力驱动藻液流动，流动方向如图所示，可使藻液充分搅拌均匀，全方位接受动态光照，提高过光合作用效率，微藻在不同的生长阶段均能获得较优的光生长环境，尽可能大的提高微藻的产量，本发明的智能动态高密度培养微藻的光生物反应器方法操作简单、智能高效、成本低廉、能够有效地提高其所培养的微藻的产量。
本发明的工作工程如下：
使用中，光生物反应器培养罐罐体呈圆柱状，具备透光透明可视性，材质为透光材质，可选用透明有机玻璃或透明塑料材质(PA、ABS、PC或PMMA)，便于光照照射，适宜对微藻进行自养式培养，本装置配备自动化智能感应装置，能够实时监控微藻培养密度光照温度等，显示在罐体外部的显示器上，并及时作出调整，尽可能大的提高微藻的产量，并且培养全过程都是智能自动化，简单高效，本发明设计有通水冷凝管11，可以有效控制微藻的培养温度，本发明设计有自动喷水旋转刷5，培养时旋转可对培养罐壁进行刮擦，从而防止微藻挂壁，影响培养罐的透光性，也有效地减少强力附着物的产生，培养环节结束，打开喷水阀，刷柱上X型出水口21打开，配合旋转的刷毛及刷片20，可对培养罐进行彻底简便的清洗，排水方便，省去操作繁琐、成本高昂的传统清洗工序，自动喷水旋转刷5培养及清洗时不需拆卸，简便高效，本发明设计有八字型旋转发光单元13，其边缘为钝圆形状，可以防止对于藻细胞的破坏，可以进行升降式旋转，在转动过程中，可根据微藻培养环境，改变光照参数，发光单元光照的波长、强度以及明暗频率均可调节，使得微藻培养过程中能受到多维度全面的动态光，实现按需补光，培养环境实时显示在外部显示器上，全面把握微藻培养需求，同时，旋转形成的动力驱动藻液流动，流动方向如图所示，可使藻液充分搅拌均匀，全方位接受动态光照，提高过光合作用效率，微藻在不同的生长阶段均能获得较优的光生长环境，尽可能大的提高微藻的产量，装置正常培养时所有阀门都是关闭的，此时自动喷水旋转刷只旋转不喷水，当需要清洗时，先打开第三阀门19使罐内藻类先另行储存，此时可按下罐体外壁上的一键清洗按钮，自动打开第二阀门10并注入清水，流经自动进水分流器4流入自动喷水旋转刷5中，水从第三阀门19流出，至此构成一个循环，清洗时间在外壁控制器中可自行设置时间，当清洗完成后，自动关闭第二阀门10停止注水，手动关上第三阀门19，此时可从藻液进口3重新注入藻液进行培养，清洗流程结束，因为该装置有温度传感器15并实时显示在外壁的显示屏上，当罐内温度过高时，此时外部会有一个简单的报警装置进行鸣叫同时进行冷凝流程处理，流程如下：进水口1自动注入清水，流入罐体中空外槽，同时自动打开第二阀门10使水流出，该循环会降低藻液环境的温度，当温度降至设定好的适宜范围时，报警装置蜂鸣器停止鸣叫，并停止注入清水，同时关闭第二阀门10，冷凝流程结束。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器，包括罐体，其特征在于，所述罐体呈圆柱状，且为透光材质，所述罐体的顶部设有进水口(1)，进水口(1)处设有第一阀门(2)，罐体的顶部还设有藻液进口(3)，罐体内设有自动进水分流器(4)，罐体内还设有自动喷水旋转刷(5)、电机装置(6)和曝气装置(7)，罐体的底部设有密闭进线口(8)，密闭进线口(8)处设有冷凝管出水口(9)，冷凝管出水口(9)处设有第二阀门(10)，罐体上设有冷凝管(11)和外壁显示器及控制器(12)，电机装置(6)上连接有中心柱(27)，中心柱(27)上安装有八字旋转发光单元(13)，中心柱(27)上设有密闭传感器(14)、温度传感器(15)和光敏传感器(16)，电机装置(6)上还连接有转动轴(17)，罐体的底部设有出水口(18)，出水口(18)处设有第三阀门(19)，自动喷水旋转刷(5)上设有刷柱，刷柱上设有刷毛及刷片(20)和X型出水口(21)，中心柱(27)包括可旋转外柱(22)和不可旋转内柱(25)，可旋转外柱(22)和不可旋转内柱(25)之间设有滚珠(23)和滚珠连接轴(24)，中心柱(27)上设有储水槽(26)；
八字旋转发光单元(13)包括发光单元(28)和连接八字型发光单元转动升降轴(29)，连接八字型发光单元转动升降轴(29)包括固定装置(30)，固定装置(30)上设有导轨(31)和滑块(32)，滑块(32)滑动安装在滑轨(31)上。
2.根据权利要求1所述的一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器，其特征在于，所述刷柱的数量为六个。
3.根据权利要求1所述的一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器，其特征在于，所述发光单元(28)的数量为二十到三十个，且二十到三十个发光单元(28)等间距间隔设置。
4.根据权利要求1所述的一种智能动态高密度培养微藻的光生物反应器，其特征在于，所述八字型旋转发光单元(13)的边缘为钝圆形状。
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