CN112739813A - 用于储存活微藻的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于储存活藻类的装置。该装置可以包括：至少部分地透光的封闭容器，所述容器被配置成将活藻类水产养殖体维持在预定的温度；至少一个光源，其用于向封闭容器提供光；CO2源，其用于向封闭容器提供CO2；空气循环系统，其用于使封闭容器内的空气循环；以及控制器，其用于控制至少一个光源以足以保持藻类水产养殖体存活但是抑制藻类的繁殖持续至少4周的量照射封闭容器的内部空间。

Description

用于储存活微藻的装置和方法
发明技术领域
本申请涉及储存藻类的领域，并且更具体地，涉及用于储存活藻类的装置和方法。
发明背景
在水产养殖体(aquaculture)中人工生长的许多生物用藻类(微藻或大型藻类)来喂养。生物，诸如有鳍的水族(finfish)、软体动物和甲壳类动物，诸如石斑鱼(seabass)、海鲤(seabream)、鲍鱼、双壳类动物、虾及类似物，至少在其生命的一些阶段需要用活藻类来喂养。活藻类具有比任何其他替代品高的营养价值，该替代品诸如干燥过的藻类或冷冻的藻类。藻类被干燥或冷冻，以便延长产品的保存期并且允许使用更便宜的储存和/或航运方法，诸如海运。如果保持被冷却(例如，在制冷器中)，活微藻可以在水产养殖体中存活多达4周。因此，现在活藻类的分发需要使用昂贵的空运。
一些水产养殖生物的孵化场生长它们自己的活藻类/微藻，但是该工艺限于低的藻类密度(例如，0.5g/L微藻)，并且是复杂且昂贵的。
因此，对可以允许储存活微藻持续延长4周例如2个月、6个月、12个月或更长的时间段的储存装置和方法存在需求。
发明概述
本发明的一些方面可以涉及用于储存活藻类的装置。该装置可以包括：至少部分地透光的封闭容器，所述容器被配置成将活藻类水产养殖体维持在预定的温度；至少一个光源，其用于向封闭容器提供光；CO2源，其用于向封闭容器提供CO2；空气循环系统，其用于使封闭容器内的空气循环；以及控制器，其用于控制至少一个光源以足以保持藻类水产养殖体存活但抑制藻类的繁殖持续至少4周的量照射封闭容器的内部空间。
在一些实施方案中，控制器还可以被配置成控制CO2源以提供足以保持藻类水产养殖体存活但抑制藻类的繁殖的量的CO2。在一些实施方案中，光的强度和持续时间可以基于以下中的至少一项来确定：活藻类的类型、封闭容器的内部空间的尺寸和所需的活藻类密度。在一些实施方案中，CO2的量可以基于以下中的至少一项来确定：活藻类的类型、封闭容器的内部空间的尺寸和所需的活藻类密度。
在一些实施方案中，控制器可以被配置成调节预定的温度。在一些实施方案中，该装置还可以包括适于容纳封闭容器的受控温度室(controlled temperature chamber)。在一些实施方案中，该装置还可以包括至少一个传感器，该至少一个传感器用于感测封闭容器内的一个或更多个条件，并且控制器可以被配置成基于一个或更多个感测到的条件来控制装置的一个或更多个可控部件(controllable component)。
在一些实施方案中，该装置还可以包括氧化剂源。在一些实施方案中，控制器还可以被配置成控制(例如，调节、改变或以其他方式操纵)从氧化剂源向封闭容器提供的氧化剂的时间和量，以足以防止不期望的微生物的生长，同时不损害活藻类水产养殖体。在一些实施方案中，该装置还可以包括用于向循环的空气添加湿气的增湿器。在一些实施方案中，封闭容器可以具有0.5升-20升的体积。
本发明的一些另外的方面可以涉及控制在用于储存活藻类的装置中的活藻类的数量(population)的方法。该方法的实施方案可以包括：使藻类水产养殖体中的空气循环，所述藻类水产养殖体被储存在包括在装置中的封闭容器中；向藻类水产养殖体提供CO2；以及向储存在封闭容器中的藻类水产养殖体提供受控量的光辐射。在一些实施方案中，光以足以保持藻类水产养殖体存活同时抑制在水产养殖体中藻类的繁殖持续多于4周的量被提供。
该方法的一些实施方案可以另外或可选择地包括向藻类水产养殖体提供足以保持藻类水产养殖体存活同时抑制水产养殖体中的藻类的繁殖的受控量的CO2。该方法的一些实施方案可以包括控制藻类水产养殖体的温度以保持藻类水产养殖体存活同时抑制水产养殖体中的藻类的繁殖。该方法的一些实施方案可以包括向藻类水产养殖体提供氧化剂。在一些实施方案中，提供氧化剂可以包括在预定的时间提供预定剂量的氧化剂。
该方法的一些实施方案可以包括向循环的空气提供湿气。在一些实施方案中，确定空气中的湿气的量，使得储存在智能容器中的活藻类水产养殖体中的水的量保持大体上恒定。
附图简述
被视为本发明的主题在说明书的结论部分中被特别地指出并且被明确地要求保护。然而，当与附图一起阅读时，通过参考以下详细描述，本发明(关于组织和操作方法两者)与其目的、特征和优点一起可以被最好地理解，在附图中：
图1是根据本发明的一些实施方案的用于储存活藻类的装置的示意图；以及
图2是根据本发明的一些实施方案的储存活藻类的方法的流程图。
将理解的是，为了图示的简单和清楚起见，在附图中示出的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚，一些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大。此外，在认为合适的情况下，参考数字可以在附图中被重复以指示对应的或类似的元件。
本发明的详细描述
在以下详细描述中，大量具体的细节被阐述以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实践。在其他情况下，没有详细地描述熟知的方法、程序和部件，以便不使本发明模糊。
根据本发明的一些实施方案的装置和方法可以允许延长水产养殖体中活藻类(例如，微藻和大型藻类)的保存期持续相对长的储存时间段(例如，12个月)。根据一些实施方案的方法和装置可以允许使用航运(例如，在海上)作为分发方法。在一些实施方案中，在储存期间，藻类的营养价值可以被保持为新收获的藻类的营养价值。在一些实施方案中，将活藻类保持在封闭容器中持续长的时间段(例如，在航运期间或在储存中)可能需要向藻类提供CO2和光，其量足以保持藻类水产养殖体存活但不足以允许藻类繁殖。在这样的情况下，容器中藻类的量和密度可以保持大体上恒定，同时保留藻类的活力。
现在参照图1，图1是根据本发明的一些实施方案的用于储存活藻类的装置100的示意图。根据本发明的一些实施方案，装置100可以包括：封闭容器10、至少一个光源20、空气循环系统30、CO2源32和控制器50。在一些实施方案中，装置100还可以包括增湿器34、氧化剂源50和/或传感器60。在一些实施方案中，活藻类水产养殖体15可以被储存在装置100中持续延长4周的时间段，例如2个月、6个月、12个月或更长。在一些实施方案中，活藻类水产养殖体15可以包括任何类型的藻类(例如，微藻和大型藻类)，例如，微拟球藻(Nannochloropsis)、扁藻(Tetraselmis)、等鞭金藻(Isochrysis)、巴夫藻(Pavlova)、威氏海链藻(Thalassiosira weissflogii)、假微型海链藻(Thalassiosira Pseudonana)、螺旋藻(Spirulina)、小球藻(Chlorella)和角毛藻(Chaetoceros)。
在一些实施方案中，封闭容器10可以是至少部分地透光的，例如，封闭容器10可以由透明聚合物或玻璃制成，或者可以包括由透明聚合物或玻璃制成的至少一个窗口。在一些实施方案中，封闭容器10可以被配置成将活藻类水产养殖体15保持在预定的温度，例如4℃。在一些实施方案中，封闭容器10可以具有0.5升-20升的体积。在一些实施方案中，封闭容器10可以具有高于100ml且低于50升的体积。
在一些实施方案中，装置100可以被配置成放置在受控温度室5或5a中用于储存，所述受控温度室例如冷却至4℃的制冷器。在一些实施方案中，装置100可以包括适于容纳封闭容器的受控温度室5。在一些实施方案中，控制器50可以被配置成调节预定的温度。例如，控制器50可以控制受控温度室5或5a中的温度，以保持藻类水产养殖体存活但抑制藻类的繁殖。受控的温度可以根据藻类的类型来确定，例如，微拟球藻的藻类可以更好地储存在4℃-8℃，并且螺旋藻的藻类更好地储存在8℃-10℃。
在一些实施方案中，至少一个光源20可以允许例如经由封闭容器10的一个或更多个透明壁或至少一个透明窗口向封闭容器10提供光。至少一个光源20可以包括任何灯，所述灯可以被配置成提供适合于使藻类生长的波长的光。例如，至少一个光源20可以包括红光、黄光、绿光和蓝光的LED阵列。在一些实施方案中，光的强度和至少一个光源20的发光持续时间可以由控制器50控制，从而以足够的强度和足够的持续时间向封闭容器10提供光，以保持藻类水产养殖体15存活但抑制藻类的繁殖，例如持续至少4周。例如，可以由至少一个光源20向容器10提供10μE/m2/sec-1000μE/m2/sec的光合有效辐射(photosyntheticallyactive radiation)(PAR)，每天持续多达8小时(例如，5小时、6小时、7小时)，只要藻类水产养殖体15被储存在封闭容器10中(例如，1个月、6个月、12个月或更长)。虽然光源20在图1中被图示为在封闭容器10的外部，但是应当理解，光源20可以在容器10的内部。还应当理解，可以使用多于一个光源20，并且光源20中的每一个可以被定位在容器10的内部或外部。
在一些实施方案中，向容器10中的藻类提供的光的强度(例如，PAR)和持续时间可以基于以下中的至少一项来确定：活藻类的类型、封闭容器10的尺寸和所需的活藻类密度。在一些实施方案中，在藻类水产养殖体的体积、藻类的密度和待提供的光的量之间可以存在直接关系。这可能是由于光在藻类水产养殖体15中行进的“路径”。因此，如果不同体积(例如1升、5升和10升)的容器10可以都具有相同的横截面尺寸(例如，矩形罐的一个尺寸可以是10cm)，则待提供的PAR的量(如果光源20垂直于具有10cm尺寸的侧面定位)可以是相同的。在这样的情况下，向所有容器提供的PAR的量可以是50μE/m2/sec-200μE/m2/sec。确切的量可以根据藻类的类型和所需的藻类密度来确定。例如，包含10g/l的微藻的藻类水产养殖体可能需要50μE/m2/sec的PAR，而包含200g/l的微藻的水产养殖体可能需要200μE/m2/sec的PAR。
在一些实施方案中，空气循环系统30可以允许使封闭容器10内的空气循环。空气循环系统30可以包括空气泵(未示出)和用于向容器10提供空气的管线38。在一些实施方案中，所提供的空气容量(air capacity)可以根据封闭容器10的尺寸和体积来确定，例如，1升容器可以被提供0.5l/min-2l/min的空气，5升容器可以被提供2.5l/min-7.5l/min的空气，并且10升容器可以被提供5l/min-15l/min的空气。在一些实施方案中，容器10可以设置有阀，用于释放可能积聚在容器10的上部部分的过量空气。
在一些实施方案中，可以使用增湿器34向循环的空气提供湿气。在一些实施方案中，在被容纳在容器10中的藻类水产养殖体15中循环的空气可以使水产养殖体脱水，因此可以减少藻类水产养殖体15中的水的量并且损害藻类。因此，为了减少或消除藻类水产养殖体15的脱水，可以向循环的空气中添加湿气。增湿器34可以包括可以包含水的容器，引入增湿器中的空气可以被鼓泡并且与水混合，以在离开增湿器34并进入封闭容器10之前获得湿气。在一些实施方案中，进入容器的空气必须是饱和的，以避免随着时间的推移水从容器中的任何蒸发。
在一些实施方案中，CO2可以通过CO2源32被提供给封闭容器10中的藻类水产养殖体15。CO2可以为藻类水产养殖体15提供营养，以在光的存在下进行光合作用。在一些实施方案中，CO2源32可以是用于提供CO2的任何储器或罐(例如，加压气球或供应管线)。在一些实施方案中，CO2可以被直接提供给封闭容器10。另外或可选择地，CO2可以被提供给在封闭容器10中循环的空气(如所图示的)。在一些实施方案中，可以在向空气提供湿气之前或之后提供CO2。
在一些实施方案中，可以从CO2源32向容器10连续地提供恒定容量的CO2。例如，1升的藻类可以被提供0.5升/分钟-2升/分钟的富含0.5体积％-5体积％的CO2的空气。在一些实施方案中，可以向容器10提供受控量的CO2，例如，仅当至少一个光源20照射时。因此，控制器50可以控制CO2可以被提供给封闭容器10的容量和/或持续时间。在一些实施方案中，CO2可以以足以保持藻类水产养殖体存活但不足以允许繁殖并因此抑制藻类的繁殖的量被提供。所提供的CO2的量可以基于以下中的至少一项来确定：活藻类的类型、封闭容器的尺寸和所需的活藻类密度。
在一些实施方案中，装置100可以包括一个或更多个传感器60，例如，pH传感器、温度计、流量计及类似物。一个或更多个传感器60可以被配置成感测封闭容器10内的一个或更多个条件。在一些实施方案中，控制器50可以对来自一个或更多个传感器60的读数作出反应，并且可以基于所感测到的一个或更多个条件来控制装置的一个或更多个可控部件。例如，传感器60可以是pH传感器，并且控制器50可以根据在容器10中容纳的藻类水产养殖体15中测量的pH水平来控制来自CO2源32的CO2供应。当测量的pH水平低于最小设定的pH水平时，控制器50可以增加CO2的量(例如，容量和/或持续时间)。在另一个实例中，传感器60可以是温度计，并且控制器50可以根据由传感器60测量的藻类水产养殖体15的温度来控制受控温度室5中的温度。在一些实施方案中，一个或更多个传感器60可以定位在容器10附近，并且可以测量一个或更多个环境条件，例如环境温度和湿度。
在一些实施方案中，为了防止不期望的微生物(例如，细菌)在容纳在容器10中的藻类水产养殖体15内积聚，可以在整个储存时间期间向藻类水产养殖体15定期地提供防腐剂例如氧化剂。氧化剂源40可以根据储存在与控制器50相关联的存储器中的预定方案向容器10提供氧化剂，或者可以响应于从传感器60接收的读数而提供氧化剂。在一些实施方案中，从氧化剂源40向封闭容器10提供的氧化剂的时间和量可以足以防止不期望的微生物的生长，同时不损害活藻类水产养殖体。例如，在黑暗时间段(当光源20被关闭时)，可以每天为每升藻类水产养殖体15提供0.5mg-5mg的剂量的游离氯。
在一些实施方案中，控制器50可以包括处理器(例如，芯片)和用于在其上储存执行根据本发明的一些实施方案的方法的指令的存储器。存储器可以包括向容器10提供受控量的光、受控量的CO2、受控量的氧化剂和/或受控温度的指令。
现在参照图2，图2是根据本发明的一些实施方案的控制在用于储存活藻类的装置中的活藻类的数量的方法的流程图。方法的实施方案，诸如图2中图示的方法的实施方案，可以由装置100(图1中)例如在控制器50的控制下执行。在框210中，空气可以在藻类水产养殖体中循环，所述藻类水产养殖体被储存在包括在装置中的封闭容器中。例如，由空气循环系统30提供的空气可以在藻类水产养殖体15中循环，所述藻类水产养殖体15被储存在包括在装置100中的封闭容器10中。在框220中，可以向藻类水产养殖体提供CO2。例如，CO2可以从CO2源23以足以保持藻类水产养殖体存活但抑制藻类的繁殖的量被提供给封闭容器10。CO2可以直接提供给容器10或提供给循环的空气。
在框230中，可以向储存在封闭容器中的藻类水产养殖体提供受控量的光辐射。例如，至少一个光源20可以向藻类水产养殖体15以以下的量提供光：所述量足以保持藻类水产养殖体存活，同时抑制藻类在水产养殖体中的繁殖持续多于4周。
在一些实施方案中，在框240中，藻类水产养殖体的温度可以被控制以保持藻类水产养殖体存活同时减少/抑制水产养殖体中的藻类的繁殖。在一些实施方案中，在框250中，可以向藻类水产养殖体提供氧化剂。在一些实施方案中，氧化剂可以在预定的时间以预定的剂量提供。如框260中所示，可以向循环的空气提供湿气。在一些实施方案中，可以确定空气中的湿气的量，使得储存在封闭容器中的活藻类水产养殖体中的水的量保持大体上恒定。
虽然本发明的某些特征已经在本文中被图示和描述，但是本领域普通技术人员现在将想到许多修改、替换、变化和等同物。因此，应当理解，当这样的修改和变化落入本发明的真实精神范围内时，所附的权利要求意图覆盖所有这样的修改和变化。

Claims (18)

1.一种用于储存活藻类的装置，包括：
至少部分地透光的封闭容器，所述容器被配置成将活藻类水产养殖体维持在预定的温度；
至少一个光源，其用于向所述封闭容器提供光；
CO2源，其用于向所述封闭容器提供CO2；
空气循环系统，其用于使所述封闭容器内的空气循环；以及
控制器，其用于控制所述至少一个光源以足以保持所述藻类水产养殖体存活但抑制所述藻类的繁殖持续至少4周的量向所述封闭容器提供光。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器还被配置成控制所述CO2源以提供足以保持所述藻类水产养殖体存活但抑制所述藻类的繁殖的量的CO2。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其中光的强度和持续时间基于以下中的至少一项来确定：所述活藻类的类型、所述封闭容器的尺寸和所需的活藻类密度。
4.根据权利要求2所述的装置，其中CO2的量基于以下中的至少一项来确定：所述活藻类的类型、所述封闭容器的尺寸和所需的活藻类密度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述控制器被配置成调节所述预定的温度。
6.根据权利要求5所述的装置，还包括适于容纳所述封闭容器的受控温度室。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括至少一个传感器，所述至少一个传感器用于感测所述封闭容器内的一个或更多个条件，并且其中所述控制器被配置成基于所感测到的一个或更多个条件来控制所述装置的一个或更多个可控部件。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括：氧化剂源。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述控制器还被配置成控制从所述氧化剂源向所述封闭容器提供的氧化剂的时间和量，以足以防止不期望的微生物的生长，同时不损害所述活藻类水产养殖体。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括：用于向循环的空气添加湿气的增湿器。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述封闭容器具有0.5升-20升的体积。
12.一种控制在用于储存活藻类的装置中的活藻类的数量的方法，包括：
使藻类水产养殖体中的空气循环，所述藻类水产养殖体被储存在包括在所述装置中的封闭容器中；
向所述藻类水产养殖体提供CO2；以及
向储存在所述封闭容器中的所述藻类水产养殖体提供受控量的光辐射，
其中所述光以足以保持所述藻类水产养殖体存活同时抑制所述水产养殖体中的所述藻类的繁殖持续多于4周的量被提供。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
向所述藻类水产养殖体提供足以保持所述藻类水产养殖体存活同时抑制所述水产养殖体中的所述藻类的繁殖的受控量的CO2。
14.根据权利要求12或13所述的方法，还包括：
控制所述藻类水产养殖体的温度以保持所述藻类水产养殖体存活同时抑制所述水产养殖体中的所述藻类的繁殖。
15.根据权利要求12-14中任一项所述的方法，还包括：
向所述藻类水产养殖体提供氧化剂。
16.根据权利要求15所述的方法，其中提供所述氧化剂包括在预定的时间提供预定剂量的氧化剂。
17.根据权利要求12-16中任一项所述的方法，包括：
向循环的空气提供湿气。
18.根据权利要求17所述的方法，其中确定空气中的湿气的量，使得储存在智能容器中的所述藻类水产养殖体中的水的量保持大体上恒定。
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