CN210314249U - 一种快速繁殖藻类的培养装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种快速繁殖藻类的培养装置，其包括供气装置、过滤器、气体分流开关、培养瓶和臭氧发生装置，所述供气装置通过气管与过滤器连接，所述过滤器的出口与气体分流开关的入口连接，所述气体分流开关的出口设有流量计和分流阀；所述培养瓶的口部设有瓶盖，所述瓶盖设有接口A和接口B，所述分流阀与加样管连接，所述加样管与接口A连接伸入培养瓶内与曝气头连接；所述接口B与胶管连接，所述胶管伸入到培养瓶内；所述胶管与臭氧发生装置连接。采用本实用新型的技术方案，结构简单，造价较低，且操作简便，清洗方便，所有部件均可灭菌，大大减小了感染杂菌的可能性。

Description

一种快速繁殖藻类的培养装置

技术领域

本实用新型涉及一种藻类的培养装置，尤其涉及一种快速繁殖藻类的培养装置。

背景技术

藻类是原生生物界一类真核生物(有些也为原核生物，如蓝藻门的藻类)，主要水生，无维管束，能进行光合作用。由于单胞藻具有利用太阳光能效率高、营养丰富、生长繁殖迅速、对环境的适应性强和容易培养等重要特性，因而受到重视。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。

目前用于培养藻类的光生物反应器主要可以分为开放式、密闭式和混合式。所谓的开放式反应器就是开放池培养系统，具有技术简单、投资低廉、建设容易和操作简便等优点，但由于其不是封闭系统，对环境要素控制能力差，易引发外来物种的入侵导致培养藻类不纯。密闭式培养则是将灭菌后的培养液密封在与外界完全隔离的透明容器中，目的是不使外界杂藻、菌类及其他有机体混入培养物中，从而有效保证培养纯度和精度。

通常小规模的藻类密闭培养尤其是微藻的保种阶段都是在三角瓶中进行，但这种模式有一定的局限性，气体只能通过封口膜进入，达不到微藻需要的CO₂量，而单纯利用气泵注入空气，又很难实现气体无菌化，易引起微藻染菌。现有技术已经有很多成熟的无菌发酵设备可以用来培养藻类，并自带蒸汽灭菌，但价格高昂，系统复杂，需要专门人员操作。因此，开发一种适用于小规模快速繁殖藻类的无菌通气培养装置是非常有必要的。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型公开了一种快速繁殖藻类的培养装置，其结构简单，造价较低，且操作简便，清洗方便，所有部件均可灭菌，大大减小了感染杂菌的可能性。另外，其通过气泵供气，不用频繁摇晃培养瓶，减少了人力物力，且有效补充藻类生长所需的CO₂量，明显提高了藻类的生长速率。

对此，本实用新型的技术方案为：

一种快速繁殖藻类的培养装置，其包括供气装置、过滤器、气体分流开关、培养瓶和臭氧发生装置，所述供气装置通过气管与过滤器连接，所述过滤器的出口与气体分流开关的入口连接，所述气体分流开关的出口设有流量计和分流阀；所述培养瓶的口部设有瓶盖，所述瓶盖设有接口A和接口B，所述分流阀与加样管连接，所述加样管与接口A连接伸入培养瓶内与曝气头连接；所述接口B与胶管连接，所述胶管伸入到培养瓶内；所述胶管与臭氧发生装置连接。进一步的，所述培养瓶内设有加热棒，所述培养瓶的上部设有植物生长灯。其中，接口B可以作为加样口、取样口，同时可作为消毒口。在培养瓶内设置一个加热棒，用来控制水体温度。在培养瓶上方设置一排植物生长灯，为室内藻类养殖提供必要的光照。

气体分流开关采用带流量计和自锁接口的分流阀，不仅可以在气泵出口调节气压，还可以根据每个培养瓶的实际CO₂需求量在分流阀处再次调节。另外，通常培养基量较少时可通过高温灭菌，但量大时再使用高温灭菌方法较为繁琐，此技术方案利用接口B可通入臭氧，完成对瓶内空气及培养基的消毒工作，然后适当的通入空气排出臭氧，最后加入待扩大培养的藻类，操作简便，消毒效率高。

进一步的，所述气管、胶管、加样管为硅胶管。进一步的，所述胶管、加样管伸到瓶底。进一步的，所述供气装置为气泵。进一步的，所述分流阀接口向下，可随开随关。

进一步的，所述气体分流开关可以有多个出口，即包含若干个平行的带流量计和自锁接口的分流阀。不同出口分别接不同的培养瓶，每个出口均有流量计和分流阀。

作为本实用新型的进一步改进，所述过滤器包括两个或两个以上串联的空气过滤罐。

作为本实用新型的进一步改进，所述空气过滤罐包括外壳和滤芯，所述滤芯为聚四氟乙烯微孔滤膜。进一步的，所述滤芯为折叠式结构。进一步的，所述外壳为不锈钢外壳。采用此技术方案，滤芯由聚四氟乙烯(PTFE)微孔滤膜，过滤精度高，天然强疏水性，在潮湿或干燥的条件下均能确保安全优良的热稳定性和化学稳定性。可反复高温高压消毒，过滤气体时99.9％截留0.01μm以上的各种菌体、细菌和颗粒。进一步的，采用折叠式结构，可以增大过滤面积，使用寿命长。进一步的，所述滤芯采用长纤维无纺布支撑，耐热增强，聚丙烯外罩，不锈钢内芯，硅橡胶双O型密封，先进的热熔技术，无任何粘合剂，不产生二次污染等优点。

作为本实用新型的进一步改进，所述胶管设有滤膜。

作为本实用新型的进一步改进，所述加样管设有滤膜。

作为本实用新型的进一步改进，所述滤膜为带聚丙烯支撑层的PTFE滤膜。

作为本实用新型的进一步改进，所述瓶盖设有出气口，所述出气口通过气管与止水阀连接。藻类生长到顶峰时常对其进行离心收集保存，但通常会由于部分藻吸附在氧气小泡表面而在离心时无法沉淀下来，本技术方案可以通过出气口先对培养瓶抽真空，可提高离心效率。

作为本实用新型的进一步改进，所述培养瓶为高硼硅丝口玻璃瓶。

现有实验室藻类养殖技术中培养瓶多采用三角瓶，瓶塞采用穿孔橡胶塞，气密性一般。本技术方案采用高硼硅丝口玻璃瓶，容量选择空间更大(培养体积可介于100mL 至20L之间)，透光性良好且可高温高压消毒。

进一步的，所述瓶盖采用三孔进料盖，外盖内芯三通转接由不锈钢一体浇铸而成，耐腐蚀且气密性高。通常培养基量较少时可通过高温灭菌，但量大时再使用高温灭菌方法较为繁琐，可以利用接口B可通入臭氧进行消毒，操作简便，消毒效率高。

作为本实用新型的进一步改进，所述曝气头为球面钛曝气头。

作为本实用新型的进一步改进，所述曝气头的曝气气泡的尺寸为0.1～2mm。

采用此技术方案，采用球面钛曝气头，球面钛曝气头是纯钛金属粉末经冷等静压、真空烧结而形成的多孔(微孔0.45～100um)材料，球面底直径100mm～180mm，厚度 3mm，曝气气泡0.1～2mm，且曝气阻力小、气液界面积大、气泡扩散均匀，不会产生孔眼阻塞，耐腐蚀性强，使用寿命长。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

第一，采用本实用新型的技术方案，结构简单，不需要额外的高价设备，每个部件可以独立灭菌，适合实验室小规模藻类养殖使用，可以加快藻类的繁殖速度；且操作简便，清洗方便，所有部件均可灭菌，大大减小了感染杂菌的可能性；通过气泵供气，不用频繁摇晃培养瓶，减少了人力物力，且有效补充藻类生长所需的CO₂量，明显提高了藻类的生长速率。

第二，本实用新型的技术方案采用两个串联的空气过滤器，滤芯由聚四氟乙烯(PTFE)微孔滤膜制成，具有过滤精度高、通量大、天然强疏水性，在潮湿或干燥的条件下均能确保安全优良的热稳定性和化学稳定性；且适用性强，可反复高温高压消毒，过滤气体时99.9％截留0.01μm以上的各种菌体、细菌和颗粒。

第三，现有实验室藻类养殖技术中气体流量控制往往仅有一个总阀门，本实用新型的技术方案采用带流量计和自锁接口的分流阀，不仅可以在气泵出口调节气压，还可以根据实际需要在分流阀处再次调节气压，调节效果更好。

第四，本实用新型的技术方案在分流阀与三孔进料盖中间加设滤膜，进一步防止杂菌污染，且过滤介质为PTFE带聚丙烯支撑层，可高温高压灭菌。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的结构示意图。

图2是本实用新型一种实施例的三孔进料盖结构示意图。

附图标记包括：1-气泵，2-气管，3-过滤器，4-气体分流开关，5-滤膜，6-三孔进料盖，7-培养瓶，8-球面钛曝气头，9-加热棒，10-止水阀，11-臭氧发生器，12-植物生长灯，13-胶管，14-加样管，15-接口A，16-接口B，17-出气口。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。

一种快速繁殖藻类的培养装置，其包括气泵1、过滤器3、气体分流开关4、培养瓶7和臭氧发生器11，所述气泵1通过气管2与过滤器3连接，所述过滤器3的出口与气体分流开关4的入口连接，所述气体分流开关4的出口设有流量计和分流阀；所述培养瓶7的口部设有三孔进料盖6，所述三孔进料盖6设有接口A 15、出气口17和接口B16，所述分流阀与加样管14连接，所述加样管14与接口A 15连接伸入培养瓶 7内与球面钛曝气头8连接；所述胶管13与接口B16连接伸入到培养瓶7内；所述胶管13与臭氧发生器11连接，所述出气口17通过气管2与止水阀10连接。所述培养瓶7内设有加热棒9，所述培养瓶7的上部设有植物生长灯12。其中，接口B16可以作为加样口、取样口，同时可作为消毒口。在培养瓶7内设置一个加热棒9，用来控制水体温度。在培养瓶7上方设置一排植物生长灯12，为室内藻类养殖提供必要的光照。所述气管2、胶管13、加样管14为硅胶管。所述胶管13和加样管14的中部设有滤膜 7，该滤膜7为带聚丙烯支撑层的PTFE滤膜。所述接口A 15和接口B16通过硅胶管伸入到培养瓶7的底部。所述球面钛曝气头8的曝气气泡0.1～2mm，且气泡扩散均匀，不会产生孔眼阻塞。

进一步的，所述培养瓶7为高硼硅丝口玻璃瓶。

所述过滤器3包括两个或两个以上串联的空气过滤罐。所述空气过滤罐包括不锈钢外壳和滤芯，所述滤芯为聚四氟乙烯微孔滤膜，有效过滤空气中的菌体、细菌和颗粒。进一步的，所述滤芯为折叠式结构。

进一步的，所述瓶盖采用三孔进料盖6，外盖内芯三通转接由不锈钢一体浇铸而成，耐腐蚀且气密性高。通常培养基量较少时可通过高温灭菌，但量大时再使用高温灭菌方法较为繁琐，可以利用接口B16可通入臭氧进行消毒，操作简便，消毒效率高。

上述培养装置所有零部件均可高温高压消毒，有效减少杂菌污染。

蛋白核小球藻为绿藻门小球藻属普生性单细胞绿藻，是一种球形单细胞淡水藻类，直径3～8微米，是一种高效的光合植物，以光合自养生长繁殖，分布极广。下面以处于指数生长期的蛋白核小球藻为实验对象，藻种从中国科学院淡水藻种库处购得，培养基为BG11。经三角瓶扩大培养，将藻液摇匀后，分别取100mL藻液，分别加入到 500mL三角瓶(手动摇晃，每日三次)、500mL三角瓶(摇床培养，转速110rpm)、 500mL玻璃瓶(本实施例的培养装置)中培养，并补充300mL培养基(以上操作均在超净台中完成，所有器材均先经121℃20min处理)。

在25℃，3000lux，12h光照/12h黑暗条件下培养14天后，利用0.1mL浮游生物计数框进行计数。手动摇晃法培养得到的小球藻密度为3.61×10⁶个/mL，摇床培养法培养得到的小球藻密度为6.35×10⁶个/mL，本实施例的培养装置得到的小球藻密度为 4.86×10⁷个/mL，详细数据见表1。由此可见，本实施例的培养装置能较好地保证藻类培养过程中通气的无菌化操作，且操作方便，有效提高藻类的生长速率。

表1三种培养方法得到的小球藻细胞密度对比

培养方法	手动法	摇床法	本实施例通气法
				藻细胞密度(个/mL)	3.61×10<sup>6</sup>	6.35×10<sup>6</sup>	4.86×10<sup>7</sup>

另取本实施例的培养装置培养的500mL藻液两份，1份用HP-01无油真空泵抽真空(封住接口A和接口B，从出气口抽真空，压力达到-0.8×10⁵Pa)，另一份不作处理。然后取若干份50mL藻液进行离心处理，在3500rpm，4℃条件下分别离心1min、2min、 5min及10min，然后利用0.1mL浮游生物计数框对上清中的藻细胞密度计数，详细数据见表2。由此可见，通过抽真空，可有效提高藻类的离心效率。

表2未抽真空与抽真空的离心效率对比

以市售的SK-3000B型的臭氧发生器制造臭氧(具体参数为：功率45W，臭氧产量3000mg/h±15％)，通过接口B通入培养瓶中，工作30min，再打开接口A通入空气，最后加入待扩大培养的小球藻。培养一周后，从接口B取少许藻液显微镜下观察，小球藻长势良好，未发现明显杂菌。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种快速繁殖藻类的培养装置，其特征在于：其包括供气装置、过滤器、气体分流开关、培养瓶和臭氧发生装置，所述供气装置通过气管与过滤器连接，所述过滤器的出口与气体分流开关的入口连接，所述气体分流开关的出口设有流量计和分流阀；所述培养瓶的口部设有瓶盖，所述瓶盖设有接口A和接口B，所述分流阀与加样管连接，所述加样管与接口A连接伸入培养瓶内与曝气头连接；所述接口B与胶管连接，所述胶管伸入到培养瓶内，所述胶管与臭氧发生装置连接。

2.根据权利要求1所述的快速繁殖藻类的培养装置，其特征在于：所述培养瓶内设有加热棒，所述培养瓶的上部设有植物生长灯。

3.根据权利要求1所述的快速繁殖藻类的培养装置，其特征在于：所述过滤器包括两个或两个以上串联的空气过滤罐。

4.根据权利要求3所述的快速繁殖藻类的培养装置，其特征在于：所述空气过滤罐包括外壳和滤芯，所述滤芯为聚四氟乙烯微孔滤膜。

5.根据权利要求1所述的快速繁殖藻类的培养装置，其特征在于：所述加样管设有滤膜，所述胶管设有滤膜。

6.根据权利要求5所述的快速繁殖藻类的培养装置，其特征在于：所述滤膜为带聚丙烯支撑层的PTFE滤膜。

7.根据权利要求1所述的快速繁殖藻类的培养装置，其特征在于：所述瓶盖设有出气口，所述出气口通过气管与止水阀连接。

8.根据权利要求1~7任意一项所述的快速繁殖藻类的培养装置，其特征在于：所述培养瓶为高硼硅丝口玻璃瓶。

9.根据权利要求1~7任意一项所述的快速繁殖藻类的培养装置，其特征在于：所述曝气头为球面钛曝气头。

10.根据权利要求8所述的快速繁殖藻类的培养装置，其特征在于：所述曝气头的曝气气泡的尺寸为0.1~2mm。

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