CN211339507U - 一种微藻采收和喷液浸提一体系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及微藻采收领域，具体地说是一种微藻采收和喷液浸提一体系统，包括采收床、采收吹扫系统、藻泥均布器、浸提液喷嘴、微藻浸提床和吹扫组件，采收床内设有过滤布和过滤网孔板，且过滤网孔板倾斜设于采收床中，过滤布设于过滤网孔板上，采收吹扫系统设于过滤布上方，在过滤网孔板的高侧输入端上方设有藻液分配管，在过滤网孔板的低侧输出端设有藻泥暂存盒，藻泥均布器和微藻浸提床设于采收床的输出侧，且藻泥均布器和吹扫组件设于微藻浸提床上方，藻泥暂存盒设于藻泥均布器输入端上方，在藻泥均布器输入端上方设有浸提液喷嘴，藻泥均布器底部设有排料孔。本实用新型可实现微藻采收和浸提的联动协调运行以及自动获取微藻代谢产物目的。

Description

一种微藻采收和喷液浸提一体系统

技术领域

本实用新型涉及微藻采收领域，具体地说是一种微藻采收和喷浸提一体系统。

背景技术

微藻在自然环境中广泛分布，并富含蛋白质、不饱和脂肪酸、维生素和色素等高附加值物质，随着微藻的规模化养殖发展，已经可以实现定向培育，并通过生物制造、浸提和产品精制等方式获得特定高附加值药品、化妆品和功能食品等产品。

然而，由于藻细胞体积微小，造成了采收困难和采收成本高，这成为制约微藻行业发展和规模化推广的难点问题之一。常用的微藻采收方法主要有絮凝沉降、过滤以及离心分离等，其中絮凝沉降需要加入絮凝剂，这会造成养殖废水回收困难，成本高且环保压力大，离心分离要求提供高速旋转的动能，采收能耗极高，主要是实验室小规模采收分析使用，而过滤布的膜过滤方式可以脱除藻液中90％以上的游离水，因此成了微藻采收的主要有效措施。

国内外小规模的微藻过滤采收方法是通过人工控制的筛网器具来完成，特别是像螺旋藻这样的长丝状微藻，可采用200～600目的软滤网制成平筛、兜筛或倾斜筛等无动力筛具，通过单级斜面滤床或多级斜面滤床实现螺旋藻的过滤采收。比如根据倾斜筛的过滤采收不断浓缩的特点，专利号为ZL201821536056.9(一种微藻细胞的采收装置)的专利中就公开了一种漏斗形固定床变斜面采收装置，实现了藻液的变斜面采收调节。

微藻的最终产品除了可以加工成藻粉直接食用外，为获取微藻内部代谢产物，还需要通过浸提等技术手段，实现特定产物的提取。如专利号为ZL200410063071.2(一种微藻藻红蛋白分离纯化方法)的专利中就提供了一种蒸馏水浸提可溶于水的藻红蛋白的技术方案，其通过容器加入一定比例的蒸馏水过夜浸提，通过离心分离获得藻红蛋白水溶液。又如授权公告号为CN208975209U(一种微藻细胞中代谢产物的萃取系统)的专利中提出了一种螺旋藻使用低渗浸提液的真空抽滤萃取分离系统。但这些工艺系统的典型特点就是：采收和浸提之间难以有效整合，设备和系统复杂且占用工作空间比较大，物料的频繁输送不仅造成投入大、能耗高，而且也容易造成物料的损耗和污染，增加生产制造成本和企业管理成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种微藻采收和喷液浸提一体系统，可实现微藻采收和浸提的联动协调运行，进而实现直接获取微藻代谢产物的自动化操作。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种微藻采收和喷液浸提一体系统，包括采收床、采收吹扫系统、藻泥均布器、浸提液喷嘴、微藻浸提床和吹扫组件，其中采收床内设有过滤布和过滤网孔板，且过滤网孔板倾斜设于采收床中，过滤布设于所述过滤网孔板上，采收吹扫系统设于过滤布上方，在过滤网孔板的高侧输入端上方设有藻液分配管，在过滤网孔板的低侧输出端设有藻泥暂存盒，藻泥均布器和微藻浸提床设于采收床的输出侧，且藻泥均布器和吹扫组件设于微藻浸提床上方，所述藻泥暂存盒设于藻泥均布器输入端上方，在藻泥均布器输入端上方设有浸提液喷嘴，藻泥均布器底部设有排料孔。

所述采收吹扫系统包括设于过滤布上方的行走车，在所述行走车下侧设有吹扫气喷嘴和吹扫水喷嘴。

所述藻泥暂存盒一端与采收床铰接，所述藻泥暂存盒底部通过一个支撑控制器支撑。

所述支撑控制器包括压力均衡板、弹性支撑件、限位触头开关、支撑架和旋转驱动装置，其中支撑架下端铰接于采收床上且铰接轴通过旋转驱动装置驱动转动，所述压力均衡板通过弹性支撑件浮动安装于所述支撑架上，在弹性支撑件内设有限位触头开关，所述压力均衡板与所述藻泥暂存盒底部相抵。

所述藻泥均布器包括过渡槽和均布排料槽，过渡槽设于藻泥均布器的输入端，且过渡槽与均布排料槽连接，在过渡槽上方设有浸提液喷嘴，所述均布排料槽底部设有排料孔。

所述微藻浸提床包括床体、过滤膜、过滤网孔槽板、摇摆驱动装置和倾斜驱动装置，其中过滤膜和过滤网孔槽板设于床体中，且过滤膜设于过滤网孔槽板上，所述床体设有摇摆驱动装置和倾斜驱动装置，在所述微藻浸提床床体上方设有吹扫组件。

所述过滤网孔槽板下侧的床体内形成积液槽，所述积液槽下侧设有排液口。

所述床体的输出端设有活动卸料门，且所述床体输出端外侧设有藻渣卸料仓。

所述采收床内设有收集槽，且所述收集槽设于过滤网孔板下方。

所述吹扫组件包括多个吹扫喷嘴，且各个吹扫喷嘴形成等间距的多列，所述藻泥均布器底部的排料孔形成多个排料区域，且各个排料区域与吹扫组件中的各列吹扫喷嘴交错设置。

本实用新型的优点与积极效果为：

1、本实用新型可实现微藻采收和浸提的联动协调运行，进而实现直接获取微藻代谢产物的自动化操作。

2、本实用新型相比于现有技术，整体结构更为简单紧凑，不会占用过多的工作空间。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图，

图2为图1中的微藻浸提床示意图，

图3为图2中的藻泥均布器俯视图，

图4为图1中的支撑控制器示意图。

其中，1、采收床；11、收集槽；12、过滤网孔板；13、过滤布；14、藻液分配管；15、藻泥暂存盒；16、支撑控制器；161、压力均衡板；162、弹性支撑件；163、限位触头开关；164、支撑架；165、旋转驱动装置；17、固定吹扫气喷嘴；2、采收吹扫系统；21、轨道；22、吹扫气喷嘴；23、吹扫水喷嘴；3、藻泥均布器；31、排料孔；32、过渡槽；33、均布排料槽；4、浸提液喷嘴；5、微藻浸提床；51、过滤膜；52、过滤网孔槽板；53、积液槽；54、摇摆驱动装置；55、活动卸料门；56、倾斜驱动装置；6、吹扫组件；61、气体管道；62气体喷嘴；63、液体管道；64、气液喷嘴；7、藻渣卸料仓。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1～4所示，本实用新型包括采收床1、采收吹扫系统2、藻泥均布器3、浸提液喷洒嘴4、微藻浸提床5和吹扫组件6，其中采收床1内设有过滤布13和过滤网孔板12，且过滤网孔板12倾斜设于采收床1中，过滤布13设于所述过滤网孔板12上，采收吹扫系统2设于过滤布13上方，在过滤网孔板12的高侧输入端上方设有藻液分配管14，在过滤网孔板12的低侧输出端设有藻泥暂存盒15，藻泥均布器3和微藻浸提床5设于采收床1的输出侧，且藻泥均布器3和吹扫组件6设于微藻浸提床5上方，所述藻泥暂存盒15设于藻泥均布器3输入端上方，且藻泥均布器3输入端上方设有浸提液喷洒嘴4，藻泥均布器3底部设有排料孔31。本实用新型工作时，藻液由藻液分配管14落入采收床1内的过滤布13上并向下流动，藻液里的水分和较小的藻颗粒从过滤布13滤出，脱水后形成的藻泥残留在过滤布13上并沿着过滤布13进入藻泥暂存盒15中暂存，当藻泥暂存量达到一定值后，藻泥暂存盒15通过支撑控制器16控制将藻泥倾倒入藻泥均布器3中，浸提液喷嘴4向藻泥均布器3内喷洒浸提液，浸提液与藻泥混合，被浸提液稀释后的藻泥液经排料孔31落入微藻浸提床5上，并经微藻浸提床5分离成藻渣和浸提产物。

如图1所示，所述采收床1内设有收集槽11，且所述收集槽11设于过滤网孔板12下方，所述收集槽11用于收集过滤的藻液，所述收集槽11设有出液口用于排出藻液。

如图1所示，所述采收吹扫系统2包括行走车和轨道21，其中轨道21设于采收床1内且设于过滤布13上方，所述行走车沿着所述轨道21行走，在所述行走车下侧设有吹扫气喷嘴22和吹扫水喷嘴23。本实施例中，所述行走车通过电机和齿轮齿条结构驱动移动，其中电机设于行走车内，齿轮设于电机的输出轴上，在所述轨道21一侧设有齿条，且所述齿轮与齿条啮合。所述吹扫气喷嘴22通过输气管路与一个高压气罐相连，且所述输气管路上设有控制启闭的控制阀，所述吹扫水喷嘴23通过输水管路与一个储水罐相连，且所述输水管路上设有控制输水的水泵。所述输气管路和输水管路均为软管，不会影响行走车移动。

如图1所示，所述采收床1的输出端设有承接藻泥的藻泥暂存盒15，且所述藻泥暂存盒15一端与采收床1铰接，底部通过支撑控制器16支撑，另外在所述采收床1的输出侧，在所述藻泥暂存盒15上方设有固定吹扫气喷嘴17。

如图4所示，所述支撑控制器16包括压力均衡板161、弹性支撑件162、限位触头开关163、支撑架164和旋转驱动装置165，其中支撑架164下端铰接于采收床1侧板上且铰接轴通过旋转驱动装置165驱动转动，所述支撑架164上端设有可浮动的压力均衡板161，所述压力均衡板161通过若干弹性支撑件162安装于所述支撑架164上，且所述弹性支撑件162内设有限位触头开关163，所述压力均衡板161与所述藻泥暂存盒15底部相抵并形成支撑。当藻泥暂存盒15随着藻泥增多而重量增加时，所述弹性支撑件162受藻泥暂存盒15重力作用压缩，直至压力均衡板161触发所述限位触头开关163，所述限位触头开关163发出信号使装置系统控制所述旋转驱动装置165启动，所述旋转驱动装置165驱动支撑架164旋转设定角度，并使藻泥暂存盒15倾斜一定角度将藻泥倒入藻泥均布器3中。藻泥倾倒完毕后，旋转驱动装置165反向驱动支撑架164旋转，使藻泥暂存盒15恢复原位继续承接藻泥。

本实施例中，所述旋转驱动装置165采用带编码器电机，或者定角度转动电机，或者液压控制的摆动油缸，可实现输出轴定角度旋转，所述限位触头开关163为本领域公知技术且为市购产品。另外本实施例中，所述弹性支撑件162为螺旋弹簧、圆形弹簧圈或异形钢丝弹簧等，为防止误判，可在多个弹性支撑件162中均设置限位触头开关163，通过多点信号控制支撑控制器16。

如图2所示，所述藻泥均布器3包括过渡槽32和均布排料槽33，过渡槽32水平或倾斜设于藻泥均布器3的输入端，且过渡槽32低端作为输出端与均布排料槽33连接，在过渡槽32上方设有浸提液喷嘴4，如图2～3所示，所述均布排料槽33底部设有排料孔31。藻泥落入所述过渡槽32后，浸提液喷嘴4喷洒浸提液，藻泥和浸提液混合后落入均布排料槽33中，并由排料孔31落入微藻浸提床5中。本实施例中，所述浸提液喷嘴4包括多个喷孔或喷嘴。

如图2所示，所述微藻浸提床5包括床体、过滤膜51、过滤网孔槽板52、摇摆驱动装置54和倾斜驱动装置56，其中过滤膜51和过滤网孔槽板52设于床体中，且过滤膜51设于过滤网孔槽板52上，所述藻泥均布器3的均布排料槽33底部设于所述过滤膜51上方，所述过滤网孔槽板52下侧的床体内形成积液槽53用于收集经过滤膜51过滤的液体，所述积液槽53下侧中部设有带控制阀的排液口，所述床体的输出端设有活动卸料门55，且所述床体输出端外侧设有藻渣卸料仓7，所述床体下方或侧面设有摇摆驱动装置54和倾斜驱动装置56，优选的，所述床体一侧下方设有摇摆驱动装置54，另一侧下方设有倾斜驱动装置56，在所述微藻浸提床5的上方设有吹扫组件6。藻泥均布器3输出的藻泥液落至所述过滤膜51上，所述微藻浸提床5的床体通过所述摇摆驱动装置54驱动在一定范围内做周期性的平面摇摆和上下振动运动，同时所述藻泥均布器3底部的吹扫组件6向床体内提供吹扫气体或气液混合物，使床体内的物料在摇摆振动同时实现吹扫搅拌，浸提液及微藻溶出物透过过滤膜51进入积液槽53中，藻渣留在过滤膜51上，分离完毕后，打开所述活动卸料门51，并启动倾斜驱动装置56使床体向藻渣卸料仓7一侧倾斜，使藻渣落入所述藻渣卸料仓7中。

本实施例中，所述微藻浸提床5的床体四周与装备基座间以及所述床体与所述倾斜驱动装置56之间均采用弹簧或其他弹性元件实现柔性连接，这样摇摆驱动装置54启动时可实现微藻浸提床5的床体摇摆振动效果，所述摇摆驱动装置54可采用带曲轴的转动电机、或振动电机、或凸轮连杆机构、或活塞连杆装置等，所述倾斜驱动装置56可采用气缸、液压活塞或电动推杆等驱动的装置，其中倾斜驱动装置56底端与底座基础结构铰接，输出轴端部与床体铰接。所述摇摆驱动装置54和倾斜驱动装置56均为市购产品组装而成，为本领域公知技术。

如图3所示，所述吹扫组件6包括多个喷孔或喷嘴，且各个吹扫喷嘴形成等间距的多列，所述藻泥均布器3底部的排料孔31形成多个排料区域，且各个排料区域与吹扫组件6中的各列吹扫喷嘴交错设置。所述吹扫喷嘴包括气体喷嘴62，其与气体管道61连通，还包括气液喷嘴64，其既与气体管道61连通也与液体管道63连通。

本实用新型的工作原理为：

本实用新型工作时，藻液由藻液分配管14落入采收床1内的过滤布13上并向下流动，藻液里的水分和较小的藻颗粒从过滤布13滤出，脱水后形成的藻泥残留在过滤布13上并沿着过滤布13进入藻泥暂存盒15中暂存，当藻泥暂存量达到一定值后，支撑控制器16中压力均衡板161受藻泥暂存盒15重力作用压缩弹性支撑件162并触发限位触头开关163，支撑控制器16转动使藻泥暂存盒15倾斜将藻泥倾倒入藻泥均布器3中，所述藻泥均布器3包括过渡槽32和均布排料槽33，过渡槽32水平或倾斜设于藻泥均布器3的输入端，且过渡槽32的输出端与均布排料槽33连接，在过渡槽32上方设有浸提液喷嘴4，藻泥先落入所述过渡槽32后，浸提液喷嘴4喷洒浸提液，藻泥和浸提液混合后落入均布排料槽33中，并由排料孔31落入微藻浸提床5中。所述微藻浸提床5内设有过滤膜51，藻泥均布器3输出的藻泥液落至所述过滤膜51上，然后所述微藻浸提床5的床体通过所述摇摆驱动装置54驱动摇摆振动，同时所述微藻浸提床5的床体上方的吹扫组件6向床体内提供吹扫气体或气液混合物，使床体内的物料在摇摆振动同时实现吹扫搅拌，此时浸提液及微藻溶出物透过过滤膜51进入积液槽53中，藻渣则留在过滤膜51上，分离完毕后，打开所述活动卸料门51，并启动倾斜驱动装置56使床体向藻渣卸料仓7一侧倾斜，使藻渣落入所述藻渣卸料仓7中。

Claims (10)

1.一种微藻采收和喷液浸提一体系统，其特征在于：包括采收床(1)、采收吹扫系统(2)、藻泥均布器(3)、浸提液喷嘴(4)、微藻浸提床(5)和吹扫组件(6)，其中采收床(1)内设有过滤布(13)和过滤网孔板(12)，且过滤网孔板(12)倾斜设于采收床(1)中，过滤布(13)设于所述过滤网孔板(12)上，采收吹扫系统(2)设于过滤布(13)上方，在过滤网孔板(12)的高侧输入端上方设有藻液分配管(14)，在过滤网孔板(12)的低侧输出端设有藻泥暂存盒(15)，藻泥均布器(3)和微藻浸提床(5)设于采收床(1)的输出侧，且藻泥均布器(3)和吹扫组件(6)设于微藻浸提床(5)上方，所述藻泥暂存盒(15)设于藻泥均布器(3)输入端上方，在藻泥均布器(3)输入端上方设有浸提液喷嘴(4)，藻泥均布器(3)底部设有排料孔(31)。

2.根据权利要求1所述的微藻采收和喷液浸提一体系统，其特征在于：所述采收吹扫系统(2)包括设于过滤布(13)上方的行走车，在所述行走车下侧设有吹扫气喷嘴(22)和吹扫水喷嘴(23)。

3.根据权利要求1所述的微藻采收和喷液浸提一体系统，其特征在于：所述藻泥暂存盒(15)一端与采收床(1)铰接，所述藻泥暂存盒(15)底部通过一个支撑控制器(16)支撑。

4.根据权利要求3所述的微藻采收和喷液浸提一体系统，其特征在于：所述支撑控制器(16)包括压力均衡板(161)、弹性支撑件(162)、限位触头开关(163)、支撑架(164)和旋转驱动装置(165)，其中支撑架(164)下端铰接于采收床(1)上且铰接轴通过旋转驱动装置(165)驱动转动，所述压力均衡板(161)通过弹性支撑件(162)浮动安装于所述支撑架(164)上，在弹性支撑件(162)内设有限位触头开关(163)，所述压力均衡板(161)与所述藻泥暂存盒(15)底部相抵。

5.根据权利要求1所述的微藻采收和喷液浸提一体系统，其特征在于：所述藻泥均布器(3)包括过渡槽(32)和均布排料槽(33)，过渡槽(32)设于藻泥均布器(3)的输入端，且过渡槽(32)与均布排料槽(33)连接，在过渡槽(32)上方设有浸提液喷嘴(4)，所述均布排料槽(33)底部设有排料孔(31)。

6.根据权利要求1所述的微藻采收和喷液浸提一体系统，其特征在于：所述微藻浸提床(5)包括床体、过滤膜(51)、过滤网孔槽板(52)、摇摆驱动装置(54)和倾斜驱动装置(56)，其中过滤膜(51)和过滤网孔槽板(52)设于床体中，且过滤膜(51)设于过滤网孔槽板(52)上，所述床体设有摇摆驱动装置(54)和倾斜驱动装置(56)，在所述微藻浸提床(5)床体上方设有吹扫组件(6)。

7.根据权利要求6所述的微藻采收和喷液浸提一体系统，其特征在于：所述过滤网孔槽板(52)下侧的床体内形成积液槽(53)，所述积液槽(53)下侧设有排液口。

8.根据权利要求6所述的微藻采收和喷液浸提一体系统，其特征在于：所述床体的输出端设有活动卸料门(55)，且所述床体输出端外侧设有藻渣卸料仓(7)。

9.根据权利要求1所述的微藻采收和喷液浸提一体系统，其特征在于：所述采收床(1)内设有收集槽(11)，且所述收集槽(11)设于过滤网孔板(12)下方。

10.根据权利要求1所述的微藻采收和喷液浸提一体系统，其特征在于：所述吹扫组件(6)包括多个吹扫喷嘴，且各个吹扫喷嘴形成等间距的多列，所述藻泥均布器(3)底部的排料孔(31)形成多个排料区域，且各个排料区域与吹扫组件(6)中的各列吹扫喷嘴交错设置。

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