CN2688718Y - 螺旋管式光生物反应器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种螺旋管式光生物反应器，包括螺旋管、光源、藻液储罐、藻液输送泵，所述螺旋管环绕于光源周围，螺旋管与藻液储罐及藻液输送泵连接构成封闭循环回路。本螺旋管式光生物反应器采用了培养罐和光合区域分开的结构形式，并在光合区域采用了螺旋管状设计，大大减少了光照路径，提高了光合作用效率；利用本螺旋管式光生物反应器进行微藻的培养效果好，光利用率高，生产可控性好，对土地和水域资源占用率低，解决了目前微生物发酵法和盐藻开放式培养法生产天然β－胡萝卜素存在的问题，可降低生产成本，提高经济效率。

Description

螺旋管式光生物反应器
                          技术领域
本实用新型涉及一种光生物反应器，特别涉及一种螺旋管式光生物反应器。
                          背景技术
盐藻是一种单细胞绿藻，能在适宜条件下积累大量的β-胡萝卜素，含量最高可超过干重的10％，是β-胡萝卜素最好的天然资源。目前生产天然β-胡萝卜素主要是大面积培养盐藻进行生产，但开放式养殖盐藻受地质、气候、自然光照、盐度、天敌等等环境因素的严格限制，可控性较差，产量及养殖效率低，如在养殖期间如遇到下雨，渗透压急剧变化常造成细胞破裂，可能导致β-胡萝卜素合成消失；另一方面，开放式养殖方式还需占用大面积的土地和水域资源。利用光生物反应器培养盐藻可以解决开放式养殖方式存在的上述缺点及不足之处，现有的光生物反应器有如专利号01227307.4的中国实用新型公开的“一种适用于大型海藻种苗培养的光生物反应器”及专利号02236339.4的中国实用新型公开的“反应器”，这类光生物反应器存在的主要问题是培养罐和光合区域没有分开，造成外置光源的光路长，藻细胞间相互遮光作用严重，导致光利用率低，光合效率较低。
                          发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构简单、合理，光利用率高，生产可控性好，对土地和水域资源占用率低的适用于微藻培育的螺旋管式光生物反应器。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现：本螺旋管式光生物反应器包括螺旋管、光源、藻液储罐、藻液输送泵，所述螺旋管环绕于光源周围，螺旋管与藻液储罐及藻液输送泵连接构成封闭循环回路。
所述螺旋管采用透光材料较好的材料制成，如玻璃或有机玻璃等；本发明人在试验了有机玻璃反应器培养盐藻后，发现盐藻在有机玻璃制成的培养容器里，贴壁现象严重，使得光利用率急剧下降，而在普通玻璃容器里，只发生轻微贴壁现象，又考虑到光照射反应器会产生热效应，所以采用普通耐高温玻璃作为螺旋管的材料。
所述光源采用日光灯管，其光照强度能提供盐藻生长所需的光能，当需要较强光照时，可以选用功率较高的日光灯管或者增加日光灯管数量；一般来说，在一根螺旋管内设置有一根日光灯管；对于内径较大的螺旋管，亦可在一根螺旋管内设置多根日光灯管，以提供较强的光照效果。
所述螺旋管及光源的数量根据生产需要可为一个或多个，多个螺旋管之间可为串联或并联的连接关系。
所述藻液储罐的顶部设置有藻液入口、取样口和通气口，所述藻液储罐的底部设置有藻液输出口。
所述藻液储罐外设置有加热器对藻液储罐内藻液温度进行调节控制；所述加热器为红外灯，红外灯与藻液储罐相对设置，可对罐内藻液进行加热和保温。
所述藻液储罐的通气口与气泵相连接，可由气泵通入空气，使微藻与空气中的二氧化碳相接触，获得藻类光合作用所需的碳源。
所述藻液输送泵为蠕动泵；采用蠕动泵的主要原因是由于无细胞壁的微藻细胞比较脆弱，对剪切力非常敏感，离心泵等能产生较强剪切力的流体输送设备均不适用于藻液的循环；蠕动泵是通过压差来进行流体输送的设备，其输送方式温和，不伤害藻细胞，可作为微藻培养的输送设备。
本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：(1)本螺旋管式光生物反应器采用了培养罐和光合区域分开的结构形式，并在光合区域采用了螺旋管状设计，大大减少了光照路径，提高了光合作用效率；(2)利用本螺旋管式光生物反应器进行微藻的培育效果好，与室外自然条件同体积培养进行了对照试验表明，本光生物反应器的藻细胞生物量比对照高出50mg/L；β-胡萝卜素产量高出10mg/L，具有较高的比表面积，达到了62m-1，远高于开放池培养的不到10m-1。(3)本实用新型结构简单、合理，光利用率高，生产可控性好，对土地和水域资源占用率低，解决了目前微生物发酵法和盐藻开放式培养法生产天然β-胡萝卜素存在的问题，可降低生产成本，提高经济效率。
                         附图说明
图1是本实用新型螺旋管式光生物反应器的结构示意图。
图2是图1所示螺旋管式光生物反应器中的螺旋管结构示意图。
                     具体实施方式
实施例1
本实用新型的具体结构如图1～图2所示，由图1可见，本螺旋管式光生物反应器包括螺旋管2、日光灯管1、藻液储罐6、红外灯4、蠕动泵7、气泵3、阀门8，螺旋管2的具体形状如图2所示，环绕于日光灯管1周围，螺旋管2一端通过密闭橡胶管与藻液储罐6相连接，藻液储罐6的顶部设置有藻液入口、取样口5和通气口，藻液入口与螺旋管2相连接，通气口与气泵3相连接，取样口5用于取样，藻液储罐6底部设有藻液输出口，藻液输出口通过密闭橡胶管与蠕动泵7相连接，蠕动泵7通过阀门8与螺旋管2的另一端通过密闭橡胶管相连接构成封闭循环回路；藻液储罐6外设置有红外灯4对罐内藻液进行加热和保温。
本螺旋管式光生物反应器的作用过程是：将接种好的培养液装入藻液储罐6内，开启电源，通过红外灯4调节所需温度，启动蠕动泵7，调节藻液流速至要求的流量，藻液通过蠕动泵7被输送到螺旋管光照区，接受光合作用所需的光照，释放氧气，流过螺旋管2后，进入藻液储罐6，在气泵3的作用下搅拌并与空气中的二氧化碳充分接触，以提供藻类光合作用所需之碳源。如果是连续培养，则收获通过螺旋管2的藻液，同时向藻液储罐6内添加与收获藻液等量的新鲜培养液。
实施例2
本螺旋管式光生物反应器的结构除下述特征外同实施例1：所述螺旋管、日光灯管分别有16根，每根日光灯管位于螺旋管内作为一个光照单元，将这16个光照单元分为4排，每排4个光照单元，每个光照单元固定在支撑架上，每个光照单元的螺旋管之间通过密闭橡胶管串联连接。藻液依次流过16个光照单元后返回藻液储罐，由于流经的光照面积较大，所以藻液的光合作用效果更好。
与此类似，采用数量不同的光照单元串联形成的螺旋管式光生物反应器亦属于本实用新型的保护范围。
实施例3
本螺旋管式光生物反应器的结构除下述特征外同实施例1：所述螺旋管、日光灯管分别有8根，每根日光灯管位于螺旋管内作为一个光照单元，将这8个光照单元分为2排，每排4个光照单元，每个光照单元固定在支撑架上，其中一排的4个光照单元的螺旋管之间串联连接，并通过密闭橡胶管与藻液储罐及蠕动泵相连接，另一排的4个光照单元的螺旋管之间串联连接，并通过密闭橡胶管与藻液储罐及另一蠕动泵相连接，亦即两排光照单元之间是并联的关系。
与此类似，采用数量不同的光照单元并联形成的螺旋管式光生物反应器也属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1、一种螺旋管式光生物反应器，其特征在于：包括螺旋管、光源、藻液储罐、藻液输送泵，所述螺旋管环绕于光源周围，螺旋管与藻液储罐及藻液输送泵连接构成封闭循环回路。
2、根据权利要求1所述的螺旋管式光生物反应器，其特征在于：所述螺旋管及光源的数量为一个或多个。
3、根据权利要求2所述的螺旋管式光生物反应器，其特征在于：所述多个螺旋管之间可为串联或并联的连接关系。
4、根据权利要求1所述的螺旋管式光生物反应器，其特征在于：所述螺旋管采用透光材料较好的耐高温玻璃制成。
5、根据权利要求1所述的螺旋管式光生物反应器，其特征在于：所述光源为日光灯管。
6、根据权利要求1所述的螺旋管式光生物反应器，其特征在于：所述藻液储罐的顶部设置有藻液入口、取样口和通气口，所述藻液储罐的底部设置有藻液输出口。
7、根据权利要求6所述的螺旋管式光生物反应器，其特征在于：包括有气泵，所述气泵与藻液储罐的通气口相连接。
8、根据权利要求1所述的螺旋管式光生物反应器，其特征在于：包括加热器，所述加热器与藻液储罐相对设置。
9、根据权利要求8所述的螺旋管式光生物反应器，其特征在于：所述加热器为红外灯。
10、根据权利要求1所述的螺旋管式光生物反应器，其特征在于：所述藻液输送泵为蠕动泵。
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