CN206751785U - 一种硅藻培养板式反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高密度培养微藻的生物反应器，特别是涉及一种用于硅藻培养板式反应器。技术方案是：硅藻板式培养反应器由反应器箱体和循环反应系统、光照系统和控制系统构成。其中所述的反应器箱体为一箱型结构；循环系统由箱外循环部分和箱体内循环部分构成；控制系统为可编程逻辑控制器；光照系统设置于反应器箱体，由若干组LED光源组成。本实用新型的有益效果为：硅藻培养板式反应器设置夹层导流板与LED等相结合，提高了藻液对反应箱体的空间占用；板式硅藻培养装置设有循环泵与反应箱体相通，并接入进液口，从而实现藻体的流动培养，确保藻液均一性，并且循环泵采用的是隔膜泵，减少对藻细胞的剪切作用。

Description

一种硅藻培养板式反应器

技术领域

本实用新型涉及一种高密度培养微藻的生物反应器，特别是涉及一种用于硅藻培养板式反应器。

背景技术

硅藻是一类具有色素体的单细胞藻类。硅藻种类繁多，全世界大约有1.6万多种。个体小、生长繁殖快、代谢活性高、生长周期短等特点，富含多酚、不饱和脂肪酸、色素等生物活性物质。硅藻体内主要光合色素有叶绿素a、叶绿素c、β-胡萝卜素、岩藻黄素、硅甲藻黄素等。随着研究的深入，硅藻在水产饵料、食品药品、生物燃料、纳米材料及环保等领域应用日益凸显优势。尤其是硅藻中不饱和脂肪酸和色素的研究成果，揭示了微藻来源的不饱和脂肪酸和岩藻黄素的高度生物活性，可为健康油脂和抗氧化药品的生产提供了可能。因此，高密度培养硅藻技术和专属装置的研发，是技术转化的关键环节。

在光合作用条件适宜的环境下，硅藻可以快速繁殖获得较大的生物量。由于硅藻没有鞭毛，无法像其它鞭毛微藻在水中自由泳动，因此常常沉积在底部，影响其光合作用，生长不均一。现有的微藻反应器有水平管式、垂直管式、柔软袋装等形式，但都不能很好地解决硅藻培养过程中藻细胞沉积的问题，使硅藻培养质量不稳定。本专利设计一种板式硅藻培养装置，在传统光生物反应器的基础上，添加PLC控制柜对培养过程中的参数，进行准确的控制与调整；利用循环泵模拟自然界的潮汐，采用夹层导流板，使硅藻在流动的过程中进行循环培养，既避免了因硅藻大量沉积而引起的藻间细胞的遮光作用，又保证了硅藻与培养基质充分接触，从而实现硅藻的高密度生长。

发明内容

针对现有培养过程中硅藻细胞沉积的问题，本实用新型通过循环泵模拟自然界的潮汐，使硅藻处于流动状态进行循环培养，同时通过PLC控制柜对硅藻培养条件参数的准确控制，提供一种用于硅藻培养板式反应器，实现对硅藻的高密度培养。

为解决上述问题，本实用新型采取的技术方案是：硅藻板式培养反应器由反应器箱体和循环反应系统、光照系统和控制系统构成。其中所述的反应器箱体为一箱型结构；循环系统由箱外循环部分和箱体内循环部分构成，共同构成循环系统；控制系统选用可编程逻辑控制器（PLC），PLC通过若干导线与循环系统、光照系统相连；光照系统设置于反应器箱体，由若干组LED光源组成。

所述的反应器箱体，为箱式结构，上表面的一侧设置有排气口和加水管，另一侧设置有投料口，侧面设置有进气补气口。当培养液浓度太高，或清洗时，可以通过加水管加水；培养过程通过进气补气口向反应器内补充空气。反应器箱体的下底面设置有出料管和培养液提取管。

所述的循环系统中的箱外循环部分由吸料管、循环泵和送料管构成，其中吸料管与培养液提取管和循环泵相连，送料管与循环泵和反应器箱体上部侧面相连。启动循环泵可将反应器箱体底部的培养液经过送料管泵入反应器箱体内的上部。

所述的箱体内循环部分，由4-8片夹层导流板构成；所述的夹层导流板，上下等间距、左右错位排列，夹层导流板三边与反应器箱体内侧板相连，另一边与反应器箱体侧板留有间隔形成溢流口。这样便于上一夹层导流板上的培养液从溢流口流入下一夹层导流板上。

所述的夹层导流板，呈5-10度倾斜度设置，溢流口的一端处于低位。

所述的光照系统，有4-8组，每组2-3条LED灯带构成，设置于片夹层导流板的下底面，每条LED灯带与PLC相连，需要补光以及补光量的多少由PLC控制。

本实用新型的有益效果为：1、硅藻培养板式反应器装置设有PLC控制柜，可随时监测反应参数，进行调控，保证硅藻的生产质量。2、硅藻培养板式反应器设置夹层导流板与LED等相结合，提高了藻液对反应箱体的空间占用，夹层导流板薄，相对面积大，通过逐级流动的方式实现藻液与光源的充分接触不仅可以减少硅藻因大量沉积而引起的细胞间相互遮光作用，还可以有效排除光合作用中的溶氧蓄积，为硅藻的高密度高质量培养提供有力利的生长环境。3、板式硅藻培养装置设有循环泵与反应箱体相通，并接入进液口，从而实现藻体的流动培养，确保藻液均一性，并且循环泵采用的是隔膜泵，减少对藻细胞的剪切作用。

附图说明

图1是本实用新型所述的硅藻培养板式器正面纵向剖面图。

图2是本实用新型所述的硅藻培养板式器侧面纵向剖面图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型的实质性特点做进一步的说明。

图1中，1是反应器箱体；2是夹层导流板；3是投料口；4是进气补气口；5是硅藻培养液出料口；6是培养液提取管；7是吸料管；8是循环泵；9是送料管；10是加水管；11是排气管。

图2中， 2是夹层导流板； 6是培养液提取管； 9是送料管； 11是排气管；12是LED灯带。

实施例1

利用上述结构，开始硅藻培养前，首先从投料口（3）投入硅藻种子藻液，从加水管（10）中注入适量培养液。当注入的培养液与种子藻液混合并沉积于反应器箱体（1）底部后，将PLC开启，启动循环泵（8），设定循环泵（8）的工作时间、间隙时间以及藻液流速，点亮LED灯带（12），通过循环泵（8）将培养液种子藻液混合液由送料管（9）泵入反应器内。泵入反应器内的混合液流经夹层导流板（2），在LED灯带（12）的照射下，逐层流过夹层导流板（2），逐步完成硅藻的流动培养。培养过程可通过培养液提取管（6）实时提取培养液，测试硅藻生长的密度。培养结束后，再通过PLC控制关闭循环泵（8）和LED灯带（12），打开硅藻培养液出料口（5），结束培养。

硅藻种类繁多，不同类型的硅藻生长条件不同，根据各类藻的生长特性，利用PLC可稳定调节LED灯带（12）的光照强度、光照周期，以及控制恒压通过加水口（10）、进气补气口（4）进行送水，送气，所有参数可根据培养情况进行调节，以便给硅藻创造一个优良的生长环境，实现硅藻的高密度生长。

Claims (6)

1.一种硅藻培养板式反应器，其特征在于所述的硅藻板式培养反应器由反应器箱体和循环反应系统、光照系统和控制系统构成，其中所述的反应器箱体为一箱型结构；循环系统由箱外循环部分和箱体内循环部分构成；控制系统为可编程逻辑控制器并通过若干导线与循环系统、光照系统相连；光照系统设置于反应器箱体，由若干组LED光源组成。

2.根据权利要求1所述的一种硅藻培养板式反应器，其特征在于所述的反应器箱体，为箱式结构，上表面的一侧设置有排气口和加水管，另一侧设置有投料口，侧面设置有进气补气口；当培养液浓度太高，或清洗时，可以通过加水管加水；培养过程通过进气补气口向反应器内补充氧气；反应器箱体的下底面设置有出料管和培养液提取管。

3.根据权利要求1所述的一种硅藻培养板式反应器，其特征在于所述的循环系统中的箱外循环部分由吸料管、循环泵和送料管构成，其中吸料管与培养液提取管和循环泵相连，送料管与循环泵和反应器箱体上部侧面相连。

4.根据权利要求1所述的一种硅藻培养板式反应器，其特征在于所述的箱体内循环部分，由4-8片夹层导流板构成；所述的夹层导流板，上下等间距、左右错位排列，夹层导流板三边与反应器箱体内侧板相连，另一边与反应器箱体侧板留有间隔形成溢流口。

5.根据权利要求4所述的一种硅藻培养板式反应器，其特征在于所述的夹层导流板，呈5-10度倾斜度设置，溢流口的一端处于低位。

6.根据权利要求1所述的一种硅藻培养板式反应器，其特征在于所述的光照系统，有4-8组，每组2-3条LED灯带构成，设置于片夹层导流板的下底面，每条LED灯带与PLC相连。