CN212246971U - 一种高效微藻培殖装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效微藻培殖装置，属于微藻培殖的技术领域。本实用新型的技术方案要点是，包括开口朝上的培殖桶，培殖桶内放置有用于盛装藻液的培殖袋，沿所述培殖袋的深度方向设置有向培殖袋内照射的光源。本实用新型的微藻培殖装置极大地解决了培殖容器底部光线不足的问题，大幅度提高了底部藻液中微藻的生长繁殖速度和活性，从而提高了整体藻液中微藻活性细胞的生物密度、活性等综合品质，从而有效提高了微藻的培殖效率和培殖品质。

Description

一种高效微藻培殖装置

技术领域

本实用新型涉及微藻培殖的技术领域，特别涉及一种高效微藻培殖装置。

背景技术

微藻是光合利用度高的自养植物，在陆地、海洋分布广泛，不仅本身含有丰富的营养物质，而且，其细胞代谢能够产生多糖、蛋白质、色素等物质，在农业、食品、化妆品、医药、基因工程、液体燃料等领域均具有很好的开发前景。

目前的农业领域中，化学肥料的施用最为广泛，但是，由此带来的负面影响不容忽视：生产化学肥料的原料中含有Zn、Cu、Co和Cr等重金属，这些重金属跟随化学肥料被施入土壤，并造成土壤中重金属元素的富集，通过植物吸收进入植物体内，影响植物生长以及农产品等的品质；化学肥料会降低土壤微生物的数量和活性，由此降低土壤微生物对土壤中有机质的转化、矿物的分解以及有毒物质的降解；长期施用化学肥料会加剧土壤的酸化，加重土壤板结，抑制植物根系发育，严重降低植物抗逆性。

研究发现，选取适宜的活性微藻细胞种类，施于土壤后，微藻细胞的代谢等一系列的生命活动，具有修复土壤、补充天然氮素、活化土壤微量元素、提高植物抗逆性、预防病虫害、提升农产品质量及产量的效果。

如何高效高质地培殖微藻活性细胞，是开发新型土壤肥料的关键，这就需要采用专门的微藻培殖设备。本申请的发明人在研发过程中，一直致力于微藻培殖设备的改进，例如，以下三篇专利为本申请的发明人在研发过程中对于微藻培殖设备所做的持续性改进：

授权公告号为CN202671442U的实用新型专利公开的微藻生产设备，包括开口向上的用于盛装微藻溶液的容器，容器开口处覆盖有透明上罩，透明上罩上设置有供气体、液体进出的出入口，透明上罩的上方设置有光源；

授权公告号为CN209052675U的实用新型专利公开的微藻培殖设备，包括开口向上的培殖桶，培殖桶内放置有可更换的培殖袋，培殖袋的顶部设置有供气体、液体进出的出入口，培殖袋的上方设置有光源；

授权公告号为CN209052707U的实用新型专利公开的微藻培殖系统，包括培殖室，培殖室内包括多组培殖桶，每个培殖桶内放置有可更换的培殖袋，培殖袋的顶部设置有供气体、液体进出的出入口，培殖室的顶壁、培殖袋的上方吊设有可移动的光源，以调节光源的位置，满足不同区域对于光照强度的不同需求。

本申请的发明人在研发过程中进一步发现，容器或培殖袋底部的微藻的生长繁殖速度和活性相对较低，导致体藻液中微藻活性细胞的生物密度、活性等综合品质被拉低，使得整体微藻的培殖效率和培殖品质受到限制。

发明内容

针对现有技术不足，本实用新型提供一种高效微藻培殖装置，是在发明人此前研发的培殖设备的基础上所做出的进一步改进，以达到提高微藻的培殖效率和培殖品质的技术目的。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种高效微藻培殖装置，包括开口朝上的培殖桶，培殖桶内放置有用于盛装藻液的培殖袋，沿所述培殖袋的深度方向设置有向培殖袋内照射的光源。

本申请的发明人此前研发的微藻培殖设备中，均将光源设置于培殖容器的上方，光源散发的光线由培殖容器的顶部照射进藻液。然而，随着藻液深度向下逐渐加深，光照强度出现衰减，使得培殖容器底部的光照不足。由于微藻的生命特征是光合自养，光照不足导致培殖容器底部的微藻生长繁殖速度和活性相对降低，拉低了整体藻液中微藻活性细胞的生物密度、活性等综合品质。而若单纯提高培殖容器上方的光源的光照强度，培殖容器底部光照不足的现象有所改善，但仍然无法解决培殖容器底部光照不足、微藻生长相对缓慢、微藻活性相对降低的缺陷。

为此，发明人放弃了单纯提高培殖容器上方光源的光照强度的传统思路，提出沿培殖容器的深度方向设置光源的新思路，即提出了本实用新型的技术方案。

通过采用本实用新型的上述方案，光源沿培殖容器的深度方向均有分布，极大地解决了培殖容器底部光线不足的问题，大幅度提高了底部藻液中微藻的生长繁殖速度和活性，从而提高了整体藻液中微藻活性细胞的生物密度、活性等综合品质，从而有效提高了微藻的培殖效率和培殖品质。

再者，从培殖桶和培殖袋的角度分析，培殖桶为培殖袋提供支撑，藻液在培殖袋内培殖，培殖结束后，可直接换入新的培殖袋，继续新的藻液的培殖。由于微藻培殖对无菌要求较高，采用更换新的培殖袋的方式，无需按传统培养模式中所进行的，每次培殖过程结束后对培殖桶进行繁琐的清洗、无菌处理，由此极大地简化了培殖过程，并提高了无菌度，同样能大大提高微藻的培殖效率和培殖品质。

此外，由于培殖袋的更换等操作均需经过培殖桶的上方，按传统的光源设置，光源均需设置在培殖桶的上方，且应与培殖桶保持一定的距离，如此一来，不仅光源的散发性加重，而且真正能够作用于藻液的光线的光照强度大大降低，使得光源的利用率低，不得不以提高光源的光照强度来弥补。而本实用新型中，由于光源未设置于培殖桶的上方，不会干涉培殖袋的更换等操作，故光源可设置在距离藻液更近的位置，由此得以大大提高光源的利用率，达到节约能源、降低成本的效果，这对于大规模微藻培殖的效益尤其明显。

本实用新型进一步设置为：所述培殖袋为透光材质的培殖袋，光源设置于培殖袋的外部。

通过采用上述方案，光源可以由培殖袋的外部照射进藻液，相比于将光源置入培殖袋的操作，在进行更换培殖袋等操作时，光源可保持不变，而且，也可避免对光源外壳的重复清洗灭菌等操作，简化了操作，进一步提高了微藻培殖效率。

本实用新型进一步设置为：所述光源设置于培殖桶内，且光源处安置有透光材质的挡板，挡板与培殖桶之间形成安置区，光源可拆卸固定安装于安置区。

不同的微藻都有最适于其生长的最佳光照环境，光照作为一个复杂的生态因子，作用因素包括光照强度、光照周期和光谱，即，不同种类的微藻对于光源的需求有所不同。本实用新型通过采用上述方案，设置与培殖袋独立的安置区，用于光源的安置，能够便捷地实现对光源实现拆装更换，操作十分便捷。

本实用新型进一步设置为：所述培殖桶为长方体状，挡板、安置区以及光源位于培殖桶的边角处，且安置区呈开口向上的三角形区域。

微藻培殖过程中，培殖袋内盛装藻液，藻液在自身的重力作用下对挡板造成较大的压力，不利于安置区的稳定，容易压迫光源造成光源损坏。本实用新型通过采用上述方案，安置区被设置为三角形区域，能够极大地提高挡板的结构强度，由此提高安置区的稳定性，减小光源被压迫的可能性。

本实用新型进一步设置为：所述培殖桶的侧壁开设有贯穿的安置口，光源可拆卸固定安装于安置口。

该方案为光源设置的另一种形式，一方面，光源不占用培殖桶的内部空间，提高了培殖桶的内部空间利用率，另一方面，盛装藻液的培殖袋受到培殖桶的限制作用，对光源的外壳产生的挤压作用较小，能够很好地保证光源的使用稳定性。

本实用新型进一步设置为：所述光源设置于培殖袋的内部，优选地，设置于培殖袋内的中央部位。

该方案为光源设置的另一种形式，光源位于藻液内，光源的利用率更高，而且，位于藻液中央部位的光源能够更加均匀的照射藻液，有利于提高藻液中微藻密度的均匀性。

本实用新型进一步设置为：还包括顶端开口的支撑框架，培殖桶位于支撑框架内。

微藻培殖过程中，盛装藻液的培殖袋对培殖桶产生较大的压力，本实用新型通过设置支撑框架，能够对培殖桶起到很好的支撑作用，避免培殖桶产生过度的变形，提高培殖桶的使用稳定性。

本实用新型进一步设置为：所述支撑框架的外壁涂覆有反光层，培殖桶和培殖袋均为透明透光材质。

通过采用上述方案，透明材质的培殖桶和培殖袋便于观察藻液，而支撑框架上的反光层能够反射光源的光线，并将部分光线反射进培殖袋内的藻液中，由此进一步提高光源利用率。

本实用新型进一步设置为：所述培殖袋的顶部设置有出入口。

通过采用上述方案，出入口可用于CO₂等微藻生长所需气体的通入、微藻生长产生的气体的排放以及藻液的转入转出等操作。出入口设置在培殖袋的顶部，一方面，不受培殖桶的限制，另一方面，不会干涉光源，便于操作的进行。

本实用新型进一步设置为：所述培殖桶的上方也设置有向培殖袋内照射的光源。

通过采用上述方案，培殖桶上方的光源能够配合沿培殖袋深度方向设置的光源，共同作用于藻液，进一步提高光源对藻液照射的全面性和均匀性，进一步提高微藻的培殖质量。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、放弃了单纯提高培殖容器上方光源的光照强度的传统思路，提出沿培殖容器的深度方向设置光源的新思路。光源沿培殖容器的深度方向均有分布，极大地解决了培殖容器底部光线不足的问题，大幅度提高了底部藻液中微藻的生长繁殖速度和活性，从而提高了整体藻液中微藻活性细胞的生物密度、活性等综合品质，从而有效提高了微藻的培殖效率和培殖品质；

2、采用更换新的培殖袋的方式，无需按传统培养模式中所进行的，每次培殖过程结束后对培殖桶进行繁琐的清洗、无菌处理，由此极大地简化了培殖过程，并提高了无菌度，同样能大大提高微藻的培殖效率和培殖品质；

3、本实用新型的沿培殖袋深度方向设置的光源可设置在距离藻液更近的位置，由此得以大大提高光源的利用率，达到节约能源、降低成本的效果，这对于大规模微藻培殖的效益尤其明显。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大示意图；

图3是实施例1中体现伸入培殖袋内的进气管结构的结构示意图；

图4是实施例2的结构示意图；

图5是实施例3的结构示意图；

图6是实施例3中体现培殖装置成组安放时的位置结构简图；

图7是实施例4的结构示意图；

图8是实施例5的结构示意图。

附图标记：1、培殖桶；11、凹槽；12、安置口；2、支撑框架；21、拉绳；3、培殖袋；31、顶口；4、顶盖；41、液管；42、进气管；421、气石；43、出气管；5、第三光源；6、第二光源；7、第一光源；71、挡板；72、安置区；8、第四光源；81、缺口；82、密封盖；83、吊绳。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1

一种高效微藻培殖装置，如图1和图2所示，包括开口朝上的培殖桶1，培殖桶1的外侧面设置有支撑框架2，培殖桶1内放置有培殖袋3，培殖桶1的侧部设置有第二光源6。

如图1所示，培殖桶1为水平截面呈正方形的开口向上的桶状结构，侧边处呈圆滑状，为透明透光材质制成，例如常用的透明透光的塑料。

培殖桶1的侧壁和底壁的外部设置有支撑框架2，本实施例中，支撑框架2由交错设置的多根支撑杆焊接而成。结合图2，培殖桶1的外壁设置有凹槽11，支撑杆卡嵌于对应的凹槽11中。支撑框架2有效支撑培殖桶1，避免培殖桶1出现变形，凹槽11的设置提高了培殖桶1在支撑框架2中的稳固性。

培殖桶1内放置有盛装藻液的透明透光的柔性的培殖袋3，本实施例中，选用一次性透明透光塑料袋作为培殖袋3。

培殖袋3的顶部设置有出入口，如图2所示，本实施例中，出入口设置如下：培殖袋3的顶部边缘处设置有贯通的圆形的凸台状的顶口31，顶口31螺纹连接有圆形的顶盖4，顶盖4上设置有一个液体入口、两个气体入口和一个气体出口。

液体入口位于顶盖4的中心处，且可拆卸固定连接有向培殖袋3内供应无菌水的液管41。两个气体入口位于顶盖4的偏心处，两个气体入口均可拆卸固定连接有进气管42，分别用于向培殖袋3内供应空气和二氧化碳气体，结合图3，两个进气管42的底端均延伸至培殖袋3内部空间的底部并均连接有气石421。气体出口设置于顶盖4的偏心处，且可拆卸固定连接有出气管43，用于释放微藻产生的氧气等气体，可以将出气管43外连气体收集容器，将氧气等气体进行收集再利用。

气体入口、气体出口、液体入口与对应的进气管42、出气管43、液管41之间可以选用插设、螺纹连接等可拆卸固定连接方式。而且，气体入口、气体出口、液体入口均配备有铝箔纸，当气体入口、气体出口、液体入口不使用时，采用铝箔纸将相应通口封闭，提高培殖袋内的培殖环境的无菌度，进而提高微藻培殖质量。

回看图2，顶盖4连接有拉绳21，拉绳21顶端系挂于支撑框架2的顶部，避免顶盖4处接触藻液液面，影响微藻的培殖过程。

如图1所示，培殖桶1的侧部设置有向藻液照射所需光线的光源，本实施例中，该光源即第二光源6。培殖桶1的一个侧面的中心处开设有贯穿的长方形的安置口12，该处的支撑框架2的支撑杆也对应的设置有缺口，第二光源6可拆卸固定安装于安置口12。第二光源6的外壳呈与安置口12适配的长方形，安装形式可以采用卡嵌，或者结合粘接等形式。为了提高第二光源6的防水性能，第二光源6的灯壳的接缝处可涂膜防水胶。

支撑框架2的支撑杆的外壁设置有反射光线的反光层，反光层可以为涂覆在支撑杆的外壁的反光漆，反光漆的颜色可以根据具体培殖的微藻种类确定。反光层能够反射光源的光线，并将部分光线反射进培殖袋内的藻液中，由此进一步提高光源利用率。

本实施例的使用过程如下：

支撑框架2支撑培殖桶1，培殖桶1内放置培殖袋3，藻液可由培殖袋3的顶口31转接种至培殖袋3内，由液管41向培殖袋3内提供无菌水，分别由进气管42向培殖袋3内提供空气和二氧化碳，培殖过程中微藻产生的氧气等气体由出气管43排出或进一步收集，期间，安置于培殖桶1侧面的第二光源6向藻液照射微藻生长繁殖所需光线，即沿培殖袋3的深度方向进行光源设置，极大地解决了藻液底部光线不足的问题，大幅度提高底部藻液中微藻的生长繁殖速度和活性，从而提高整体微藻的培殖效率和培殖品质。

实施例2

如图4所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，培殖桶1的上方也设置有向培殖袋3内照射的光源，即第三光源5，第三光源5能够配合第二光源6，共同作用于培殖袋3内的藻液，进一步提高光源对藻液照射的全面性和均匀性，进一步提高微藻的培殖质量。

实施例3

如图5所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，光源设置不同，即，未设置安置口12，不再设置第二光源6，而是设置第一光源7。本实施例中的光源设置具体如下：

在培殖桶1内的边角处设置有挡板71，本实施例中，仅在培殖桶1的一个边角处固定设置挡板71。挡板71为竖直放置的透明透光材质的长方体板，例如透明透光塑料板。挡板71的固定可以采用将其两个竖直侧端分别与培殖桶1的该边角处的两个相邻竖直内壁固定连接等形式。挡板71与培殖桶1的对应边角形成三角形区域，该三角形区域为安置区72。

安置区72内设置有第一光源7。本实施例中，第一光源7的外壳呈水平截面为三角形的竖直长条状，与安置区72相匹配。可以采用粘接等形式将第一光源7的外壳固定于培殖桶1的内壁或者挡板71的侧壁，以此将第一光源7稳定安置于安置区72内。若因为培殖的微藻种类改变，需要更换第一光源7时，可直接将第一光源7从安置区72取下，换入新的第一光源7即可。

本实施例中，同样沿培殖袋3的深度方向进行光源设置，从而极大地解决了藻液底部光线不足的问题，大幅度提高底部藻液中微藻的生长繁殖速度和活性，从而提高整体微藻的培殖效率和培殖品质。

此外，培殖装置可以成组安放，例如，如图6所示，四个培殖装置为一组，呈田字形安放，第一光源7安置4个且分别位于该组培殖装置的四个边角处，形成对角光线，能够对四个培殖装置进行立体施光，进一步提高光源的利用率。

实施例4

如图7所示，本实施例与实施例3的不同之处在于，培殖桶1的上方也设置有向培殖袋3内照射的光源，即第三光源5，第三光源5能够配合第一光源7，共同作用于培殖袋3内的藻液，进一步提高光源对藻液照射的全面性和均匀性，进一步提高微藻的培殖质量。

实施例5

如图8所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，光源设置不同，即，未设置安置口12，不再设置第二光源6，而是设置第四光源8。本实施例中的光源设置具体如下：

培殖袋3的顶部中央处设置有贯通的圆形的凸台状的缺口81，缺口81螺纹连接有圆形的密封盖82，密封盖82上插设有第四光源8，第四光源8的外壳呈竖直安放的长圆柱状，由密封盖82插入藻液并延伸至藻液的底部。密封盖82栓有吊绳83，吊绳83顶端系挂于支撑框架2的顶部，避免密封盖82处接触藻液液面，影响微藻的培殖过程。

本实施例的光源的利用率更高，而且，位于藻液中央部位的光源能够更加均匀的照射藻液，有利于提高藻液中微藻密度的均匀性。

上述具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (11)

1.一种高效微藻培殖装置，包括开口朝上的培殖桶(1)，培殖桶(1)内放置有用于盛装藻液的培殖袋(3)，其特征在于：沿所述培殖袋(3)的深度方向设置有向培殖袋(3)内照射的光源。

2.根据权利要求1所述的一种高效微藻培殖装置，其特征在于：所述培殖袋(3)为透光材质的培殖袋(3)，光源设置于培殖袋(3)的外部。

3.根据权利要求2所述的一种高效微藻培殖装置，其特征在于：所述光源设置于培殖桶(1)内，且光源处安置有透光材质的挡板(71)，挡板(71)与培殖桶(1)之间形成安置区(72)，光源可拆卸固定安装于安置区(72)。

4.根据权利要求3所述的一种高效微藻培殖装置，其特征在于：所述培殖桶(1)为长方体状，挡板(71)、安置区(72)以及光源位于培殖桶(1)的边角处，且安置区(72)呈开口向上的三角形区域。

5.根据权利要求1所述的一种高效微藻培殖装置，其特征在于：所述培殖桶(1)的侧壁开设有贯穿的安置口(12)，光源可拆卸固定安装于安置口(12)。

6.根据权利要求1所述的一种高效微藻培殖装置，其特征在于：所述光源设置于培殖袋(3)的内部。

7.根据权利要求1所述的一种高效微藻培殖装置，其特征在于：还包括顶端开口的支撑框架(2)，培殖桶(1)位于支撑框架(2)内。

8.根据权利要求7所述的一种高效微藻培殖装置，其特征在于：所述支撑框架(2)的外壁涂覆有反光层，培殖桶(1)和培殖袋(3)均为透明透光材质。

9.根据权利要求1所述的一种高效微藻培殖装置，其特征在于：所述培殖袋(3)的顶部设置有出入口。

10.根据权利要求1所述的一种高效微藻培殖装置，其特征在于：所述培殖桶(1)的上方也设置有向培殖袋(3)内照射的光源。

11.根据权利要求6所述的一种高效微藻培殖装置，其特征在于：所述光源设置于培殖袋(3)内的中央部位。

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