專利名稱：一種在線刷洗的微藻培養(yǎng)裝置的制作方法
一種在線刷洗的微藻培養(yǎng)裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬微藻生物工程，在線刷洗的微藻培養(yǎng)裝置結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
微藻作為一種重要的可再生資源，具有分布廣泛、生物量大、光合作用效率高、環(huán) 境適應(yīng)能力強(qiáng)、生長周期短、產(chǎn)量高等突出特點(diǎn)。微藻的進(jìn)一步開發(fā)利用，將提供新的資源， 如微藻蛋白、生物柴油或水產(chǎn)餌料等。
但是，自然界中的微藻資源分布廣，種類多。微藻資源的開發(fā)，需要單種化、規(guī)模化 進(jìn)行。目前，微藻資源開發(fā)主要采用的裝置為開放式和封閉式。開放式為跑道式淺水層裝 置、幕布式裝置等，這些裝置投入雖成本低，但是由于是開放式，培養(yǎng)微藻條件不可控制，易 受到天氣、溫度、塵土、敵害動(dòng)植物的影響，規(guī)模化生產(chǎn)易失敗。封閉式為柱狀式裝置、方 體式裝置、球體式裝置、管道式裝置等。這些裝置可以克服外界條件的影響，而且在規(guī)模、體 積、比表面積、占地面積的到有效控制，而且可以提高氣體交換，增大其利用率，但在培養(yǎng)過 程中由于微藻是一種光能自養(yǎng)型的生物，生長過程中對溫度、PH值、溶解氧、培養(yǎng)基濃度、光 照強(qiáng)度等參數(shù)非常敏感，細(xì)胞間因競爭營養(yǎng)和光照，形成嚴(yán)重的貼壁現(xiàn)象，貼壁后減弱光照 到達(dá)反應(yīng)器內(nèi)部，進(jìn)而又影響到內(nèi)部藻細(xì)胞生長和繁殖，若通過外力拍打或強(qiáng)大的機(jī)械離 心力，則容易造成裝置壁破碎，引起培養(yǎng)失敗；藻細(xì)胞非常脆弱，細(xì)胞壁易碎，對藻液的機(jī)械 輸送必須是溫和柔性的，而且不能產(chǎn)生剪切力。如何解決這些問題，才能給微藻生長代謝提 供適宜條件，將成為微藻生物工程技術(shù)的核心技術(shù)問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處而提供一種在線刷洗的 微藻培養(yǎng)裝置，該裝置能夠解決微藻培養(yǎng)過程中藻體細(xì)胞因競爭營養(yǎng)、光照而形成的貼壁 現(xiàn)象；采用一種柔性溫和的機(jī)械輸送設(shè)備，克服剪切力的影響，實(shí)現(xiàn)M小時(shí)自動(dòng)刷洗等關(guān) 鍵的技術(shù)問題。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為
一種在線刷洗的微藻培養(yǎng)裝置，本發(fā)明由管道、管道閥、清潔刷、控制器、往復(fù)泵構(gòu) 成；其結(jié)構(gòu)為管道為兩組由一引導(dǎo)管與并聯(lián)設(shè)置的管道組連接的結(jié)構(gòu)，其中一組管道組 在并聯(lián)的外側(cè)管道底端與往復(fù)泵進(jìn)料口相連；另一組管道組在并聯(lián)外側(cè)管道的上端與往復(fù) 泵出料管相連；管道閥設(shè)置在并聯(lián)管道前端；清潔刷為球形，自由放置在每一并聯(lián)管道內(nèi)； 控制器控制往復(fù)泵的開啟或關(guān)閉。
本發(fā)明并聯(lián)平行管由透明的玻璃或有機(jī)玻璃構(gòu)成。本發(fā)明管道閥設(shè)置在并聯(lián)管道 兩端，起到控制清潔刷的流向和緊急備用。本發(fā)明管道閥為球形閥，材質(zhì)采用PE、或PVC、或 PPR、或鐵、或不銹鋼。本發(fā)明清潔刷為球形，外徑大于所置管道的內(nèi)徑，可以自然的隨液體 一起在管道內(nèi)刷洗貼壁的藻細(xì)胞或清洗管道。
本發(fā)明往復(fù)泵通過往復(fù)運(yùn)動(dòng)來控制液體的流量和流向，既能保證清潔刷通過，又不會(huì)打死、打傷微藻細(xì)胞。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、本發(fā)明裝置在運(yùn)行過程中，培養(yǎng)液體自然向下流淌到管道組后，管道內(nèi)原液體 已被往復(fù)泵抽走，流速自動(dòng)加快，對管道壁壓力減少，管道不易破裂，降低泵的壓力，泵體不 易發(fā)熱、燒壞，生產(chǎn)成本得到有效節(jié)約。
2、本發(fā)明的裝置為兩套以上并聯(lián)平行管道，裝置可以放大到幾噸到幾十噸，可以 有效利用立體空間，減少占地面積，光表面積是其它反應(yīng)器的10倍以上。
3、本發(fā)明的裝置可以由清潔刷自動(dòng)進(jìn)行處理清洗、藻細(xì)胞貼壁的問題，降低勞動(dòng) 強(qiáng)度，節(jié)約人力資本。
4、本發(fā)明的管道設(shè)置為相互錯(cuò)位并聯(lián)平行，管道間無相互遮光現(xiàn)象發(fā)生，培養(yǎng)過 程中給藻細(xì)胞提供充足光源。
5、本發(fā)明的裝置在運(yùn)用過程中藻細(xì)胞光合作用消耗空氣中的二氧化碳，產(chǎn)生了氧 氣，一定程度上減少溫室效應(yīng)，保護(hù)環(huán)境。
6、本發(fā)明的并聯(lián)平行管道組設(shè)置有閥門，可以在特殊情況下(如管壁破裂、接頭 泄漏時(shí))通過關(guān)閉閥門，可以避免上方的管道組繼續(xù)泄漏。
7、本發(fā)明裝置可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)消毒，避免死角，消除管壁內(nèi)氣泡，降低污染，提高成 功率。
8、本發(fā)明利用往復(fù)泵，不僅可以避免其他泵體打死、打傷藻細(xì)胞的現(xiàn)象，而且可以 保證清潔刷自由通過。
9、本發(fā)明投入成本低，不需要大量人力物力，可以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；囵B(yǎng)微藻。


圖1是本發(fā)明的一種在線刷洗的微藻培養(yǎng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1-控制器，2-往復(fù)泵，3-球形刷，4-管道閥，5-并聯(lián)管道具體實(shí)施方式
本發(fā)明一種在線刷洗的微藻培養(yǎng)裝置，由管道、管道閥4、清潔刷3、控制器1、往復(fù) 泵2構(gòu)成；其結(jié)構(gòu)為管道為兩組由一引導(dǎo)管與并聯(lián)設(shè)置的管道組5連接的結(jié)構(gòu)，其中一組 管道組在并聯(lián)外側(cè)管道的底端與往復(fù)泵2進(jìn)料口相連；另一組管道組在并聯(lián)外側(cè)管道的上 端與往復(fù)泵2出料管相連；管道閥4設(shè)置在并聯(lián)管道前端；清潔刷3為球形，自由放置在每 一并聯(lián)管道內(nèi)；控制器1控制往復(fù)泵2的開啟或關(guān)閉。本發(fā)明并聯(lián)平行管由透明的玻璃或 有機(jī)玻璃構(gòu)成。本發(fā)明管道閥4設(shè)置在并聯(lián)管道兩端，起到控制清潔刷的流向和緊急備用。 本發(fā)明管道閥4為球形閥，材質(zhì)采用PE、或PVC、或PPR、或鐵、或不銹鋼。本發(fā)明清潔刷3為 球形，外徑大于所置管道的內(nèi)徑。
例如1. 5噸一種在線刷洗的微藻培養(yǎng)裝置，在長100m、寬Im的場地內(nèi)，按照圖1 方式設(shè)計(jì)培養(yǎng)裝置。首先在場地上安裝并聯(lián)平行管道ON50)安裝到卡槽內(nèi)，每4根管道為 一個(gè)并聯(lián)單位，管道末端用U型管道連接，首端每4根管道頭為一個(gè)單位與往復(fù)泵2進(jìn)料口 串連，上端另4根并聯(lián)平行管道5與往復(fù)泵2出料管串連，在安裝管道時(shí)就把球形刷3放到 管道內(nèi)，球形刷的直徑為DN50，控制器1通過電控制往復(fù)泵2的開啟或停止。每4根并聯(lián)平行管道5為一個(gè)裝置單元，每個(gè)單元工作體積為0. 75噸，整個(gè)裝置分為2個(gè)單元，總工作體 積為1. 5噸，光表面積為125平方米。
利用上述裝置培養(yǎng)微藻(以紅球藻為代表)的具體過程如下
(1)裝置安裝完畢后，加入清水，啟動(dòng)控制器1開啟往復(fù)泵2，往復(fù)泵2進(jìn)行往復(fù)運(yùn) 動(dòng)球形刷1在并聯(lián)平行管道5內(nèi)進(jìn)行刷洗管壁，最后加入消毒液進(jìn)行消毒。
(2)排進(jìn)消毒液后，在并列平行管道5內(nèi)加入優(yōu)質(zhì)無污染的雨生紅球藻藻種，再加 入營養(yǎng)物質(zhì)，啟動(dòng)控制器1，往復(fù)泵2進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，下部并列平行管道5內(nèi)雨生紅球藻吸 入到往復(fù)泵2內(nèi)，往復(fù)泵2進(jìn)行再次往復(fù)運(yùn)動(dòng)，雨生紅球藻再次進(jìn)入到上部并列平行管道5 內(nèi)，以此同時(shí)球形刷3與雨生紅球藻一起流動(dòng)，開始刷貼壁或沉淀的雨生紅球藻細(xì)胞。
(3)在培養(yǎng)過程中，可以通過管道閥4控制球形刷3的走向，保證每根并聯(lián)平行管 道5都能刷道；若遇到有并聯(lián)平行管道5破裂時(shí)，可以立即關(guān)閉管道閥4處理，避免大量雨 生紅球藻泄漏。
(4)在培養(yǎng)過程中，往復(fù)泵2的來回運(yùn)動(dòng)，給雨生紅球藻提供無剪切力的機(jī)械能， 保證雨生紅球藻細(xì)胞的鞭毛和細(xì)胞壁不被弄傷和打破。
(5)整個(gè)反應(yīng)器為全封閉，球形刷3在并列平行管道5內(nèi)進(jìn)行無數(shù)次刷洗，解決雨 生紅球藻的貼壁問題，污染的到有效控制。
(6)經(jīng)過一段時(shí)間的培養(yǎng)后，雨生紅球藻生物量達(dá)到收獲量，進(jìn)行收獲，收獲結(jié)束 后，再次加入清水，開啟控制器1啟動(dòng)往復(fù)泵2，讓球形刷3刷凈并列平行管道5殘留的雨生 紅球藻細(xì)胞，加入消毒液消毒，重新開始下一輪的雨生紅球藻培養(yǎng)。
實(shí)施的結(jié)果表明本發(fā)明將管道組、閥門有效閉合連接在一起，可以克服外界條件 的影響，而且在規(guī)模、體積、比表面積、占地面積的到有效控制，而且解決藻體細(xì)胞因競爭營 養(yǎng)、光照而形成的貼壁現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)M小時(shí)自動(dòng)刷洗，降低生產(chǎn)成本，該反應(yīng)器可用于連續(xù)或 半連續(xù)微藻細(xì)胞培養(yǎng)，為開發(fā)微藻生物資源提供實(shí)際技術(shù)支撐，生產(chǎn)微藻蛋白、生物柴油或 水產(chǎn)餌料等產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種在線刷洗的微藻培養(yǎng)裝置，其特征在于，由管道、管道閥G)、清潔刷(3)、控制 器(1)、往復(fù)泵(2)構(gòu)成；其結(jié)構(gòu)為管道為兩組由一引導(dǎo)管與并聯(lián)設(shè)置的管道組(5)連接 的結(jié)構(gòu)，其中一組管道組在并聯(lián)外側(cè)管道的底端與往復(fù)泵(2)進(jìn)料口相連；另一組管道組 在并聯(lián)的外側(cè)管道上端與往復(fù)泵( 出料管相連；管道閥(4)設(shè)置在管道前端；清潔刷(3) 為球形，自由放置在每一管道內(nèi)；控制器(1)控制往復(fù)泵O)的開啟或關(guān)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在線刷洗的微藻培養(yǎng)裝置，其特征在于管道組(5)材 料采用透明的玻璃或有機(jī)玻璃構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在線刷洗的微藻培養(yǎng)裝置，其特征在于管道閥(4)設(shè) 置在并聯(lián)管道兩端；起到控制清潔刷的流向和緊急備用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種在線刷洗的微藻培養(yǎng)裝置，其特征在于管道 閥(4)為球形閥，材質(zhì)采用PE、或PVC、或PPR、或鐵、或不銹鋼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在線刷洗的微藻培養(yǎng)裝置，其特征在于清潔刷(3)為 球形，外徑大于所置管道的內(nèi)徑。
全文摘要
一種在線刷洗的微藻培養(yǎng)裝置，本發(fā)明由管道、管道閥(4)、清潔刷(3)、控制器(1)、往復(fù)泵(2)構(gòu)成；管道為兩組由一引導(dǎo)管與并聯(lián)設(shè)置的管道組(5)連接的結(jié)構(gòu)，其中一組管道組在并聯(lián)外側(cè)管道的底端與往復(fù)泵進(jìn)料口相連；另一組管道組在并聯(lián)的外側(cè)管道上端與往復(fù)泵出料管相連；管道閥設(shè)置在管道前端；清潔刷為球形，自由放置在每一管道內(nèi)；控制器控制往復(fù)泵的開啟或關(guān)閉。本發(fā)明可克服外界條件的影響，而且在規(guī)模、體積、比表面積、占地面積得到有效控制，并解決藻體細(xì)胞因競爭營養(yǎng)、光照而形成的貼壁現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)在線自動(dòng)刷洗，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號C12M3/00GK102031225SQ20101053999
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者劉建國, 張勇, 梁文偉 申請人:云南愛爾發(fā)生物技術(shù)有限公司