[发明专利]一种系统化培养微藻的光生物反应器

说明书

技术领域

本发明涉及微藻生物工程技术领域，具体地说是一种系统化培养微藻的光生物反应 器。

背景技术

微藻作为一种重要的可再生资源，具有分布广泛、生物量大、光合作用效率高、环境 适应能力强、生长周期短、产量高等突出特点。微藻的进一步开发利用，将提供新的资源， 如微藻蛋白、生物柴油或水产饵料等。

但是，自然界中的微藻资源分布广，种类多。微藻资源的开发，需要单种化、系统化 进行。目前，微藻资源开发主要采用光生物反应器进行。

光生物反应器有：圆柱状光生物反应器、长方体光生物反应器、立方体光生物反应器、 球冠体光生物反应器、球体光生物反应器、螺旋管道光生物反应器、平行管道光生物反应 器、跑道式光生物反应器等。但是，由于这些反应器的规模小、体积有限，比表面积小， 占地面积广，气体交换不充分，利用率低，在培养过程中温度、pH值、溶解氧、培养基浓 度、光照强度等参数难以实时调控，不能给微藻生长代谢提供适宜条件。

因此，在保障有效增大反应器体积的前提下，如何控制表面积、透光率、气体解析、 温度、光强度、pH值、溶解氧、培养基浓度，如何提高生物量，提高培养效率，成为微藻 生物工程技术的核心技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种系统化培养微藻的光生物反应器，能够解决培养过程中比表 面积、透光率、气体解析、温度、光强度、pH值、溶解氧、培养基浓度等关键的技术问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：系统化培养微藻的光生物反应器由管 道组、阀门、条件控制器、贮液罐和控制台构成；管道组包括并联平行管道组、进气管、 微孔管道、培养基管、排气管；并联平行管道一端与管道泵相连，另一端与贮液罐相连， 管道泵与贮液罐进料管相连，在管道泵与贮液罐间连接卸料管，贮液罐内安装盘状微孔管， 微孔管在与进气管相连，另一端与过滤空气管道连接；培养基管位于贮液罐进口处；阀门 包含进气阀、气体止回阀、紧急开关、出料阀关、取样阀、卸料阀、排污阀；卸料阀位于 管道泵后方，在管道泵与并联平行管道间安装排污阀，并联平行管道组的末端设置有排气 阀，在并联平行的管道上方安装水雾喷雾阀，在贮液罐的底部与并联平行的管道间安装出 料阀和取样阀，在贮液罐进口处安装培养基管阀；条件控制器包含温度传感器、pH值传感 器、光照传感器、冷热交换器、管道泵、液位传感器、支架、照明设施；温度传感器、pH 值传感器、冷热交换器、液位传感器都安装在贮液罐内，照明设施安装管道组左右两侧， 贮液罐位于并联平行管道组的最上方，罐口处设置有培养基管、进气管、气体止回阀；底 部中心点设置出料管，取样阀，出料管直接与并联平行管道组最上方管道相连；控制台位 于贮液罐下方，作为所有传感器的信号收集与发射的中心。

所述的并联平行管道组至少由两套以上并联平行管道构成。在并联平行管道两端安装 紧急开关。并联平行管道表面安装光照传感器，根据光照强弱启动或关闭水雾喷淋器、光 照设备，给微藻提供适宜光强度。

贮液罐内通入的气体为过滤空气，根据pH值传感器的信号自动调节大小，使pH值维 持在规定的范围内。

所述的贮液罐内底部安装的盘状微孔管，进入罐内的气体通过微孔管道，分为直径微 小的气泡，小气泡增加气体的表面积和与液体间的溶解度，有效提高气体的利用率。贮液 罐内还设置液位报警器，控制整个系统内的容量。

所述的冷热交换器根据贮液罐内温度传感器信号启动或关闭，维持液体温度在规定范 围。

所述的反应器的卸料管位于反应器的最底层，管道由开关控制。

所述的管道泵通过变频器来控制液体的流量，既不使微藻细胞沉于管壁，又不会打伤 微藻细胞。

本发明与现有技术比较具有以下优点：

1、本发明反应器在运行过程中，培养液体自然向下流淌到管道组后，管道内原液体 已被泵抽走，流速自动加快，对管道壁压力减少，管道不易破裂，降低泵的压力，泵体不 易发热、烧坏，生产成本得到有效节约。

2、本发明的反应器为两套以上并联平行管道，反应器可以放大到几吨到几百吨，可 以有效利用立体空间，减少占地面积，光表面积是其它反应器的10倍以上。

3、本发明的管道设置为相互错位并联平行，管道间无相互遮光现象发生，培养过程 中给藻细胞提供充足光源。