[发明专利]一种藻类养殖系统

说明书

本发明涉及一种藻类养殖系统，包括养殖反应器以及与养殖反应器连接的控制装置、供水单元、供气单元、冷却单元、营养液单元、藻种单元、供蒸汽单元和收获单元，供水单元通过三条并联管路连接养殖反应器，分别用于提供纯水、消毒水和清洗水；供气单元包括空气模块和二氧化碳模块；冷却单元的冷水机向养殖反应器提供冷却水；藻种单元和营养液单元分别向养殖反应器提供藻类养殖所需的藻种来源和营养液；收获单元接收养殖反应器完成养殖的藻液，并通过离心机获取固体藻细胞；供蒸汽单元向养殖反应器提供高温蒸汽，用于消毒杀菌；控制装置通讯连接并控制养殖反应器、供水单元、供气单元、冷却单元、营养液单元、藻种单元、供蒸汽单元和收获单元。

技术领域

本发明属于藻类养殖设备技术领域，具体涉及一种藻类养殖系统。

背景技术

雨生红球藻是一种单细胞绿藻，细胞呈椭圆形或卵形，细胞大小从4微米到30-80微米左右，有时甚至更大一些；细胞生有两条鞭毛用于推动细胞自由游动；细胞壁和原生质间具有空隙，其间充满胶状物质，细胞壁和原生质体间由细胞质相连；营养繁殖为细胞分裂，形成2、4、8、16、32甚至更多个子细胞。

处于生长增殖阶段的雨生红球藻呈绿色细胞；当环境条件改变对其生长不利时，比如在缺氮、缺磷或在强光能射的条件下，雨生红球藻的细胞生长变得缓慢，并失去运动鞭毛，形成胶群体或厚壁孢子，同时，细胞内虾青素的大量累积，使雨生红球藻细胞的颜色迅速变成深红色。实验研究表明，雨生红球藻的生物量、产量和细胞内虾青素含量，与藻种和养殖条件密切相关，例如，养殖环境的净化程度、温度、溶解氧、藻液组成、养殖光线的光谱结构、光能强度、光能面积和光照时间等因素，均会对雨生红球藻细胞造成显著影响。因此，雨生红球藻的工业化养殖要求极为苛刻，虾青素产量不高，生产成本较高，严重制约雨生红球藻生产虾青素的工业推广。

目前，雨生红球藻的工业化养殖设备主要分为跑道式和塔釜式。跑道式养殖反应器存在的缺陷是管道壁容易被藻细胞粘连导致培养期间透光性下降、温度不稳定及清洗困难，而且藻类培养过程中种群密度较低，导致藻类跑道式养殖无法实现大规模生产，且单位面积虾青素的产量较低。塔釜式养殖反应器内部空间较大，可以获得较大的藻类种群密度，然而，在较大的养殖空间内很难控制养殖条件在各个空间位置都均匀一致，导致反应器内藻类的种群密度不均一，无法协调藻类的整体养殖进度，影响反应器整体的虾青素产量。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种藻类养殖系统，包括养殖反应器以及与养殖反应器连接的控制装置、供水单元、供气单元、冷却单元、营养液单元、藻种单元、供蒸汽单元和收获单元，所述供水单元通过三条并联管路连接养殖反应器，分别用于提供纯水、消毒水和清洗水；所述供气单元包括空气模块和二氧化碳模块，所述空气模块的压缩空气经过消毒后输入养殖反应器用于曝气，所述二氧化碳模块用于向养殖反应器补充碳源；

所述冷却单元的冷水机向养殖反应器提供冷却水，用于维持藻液的养殖温度；所述藻种单元和营养液单元分别向养殖反应器提供藻类养殖所需的藻种来源和营养液；所述收获单元接收养殖反应器完成养殖的藻液，并通过离心机进行固液分离，获取固体藻细胞；所述供蒸汽单元向养殖反应器提供高温蒸汽，用于完成采收后的养殖反应器的消毒杀菌；

所述控制装置通讯连接并控制养殖反应器、供水单元、供气单元、冷却单元、营养液单元、藻种单元、供蒸汽单元和收获单元。

可选的，所述养殖反应器包括反应罐体，反应罐体的上部设有CIP清洗器、进水口、藻种进口、营养液进口和蒸汽进口，中部设有若干个LED补光灯、温度传感器、密度传感器和pH传感器，中下部设有冷凝盘管和液位传感器，底部设有二氧化碳曝气管和压缩空气曝气管。

进一步可选的，所述CIP清洗器并联消毒水管道和清洗水管道，进水口连接纯水管道，所述消毒水管道、清洗水管道和纯水管道连接所述供水单元。

进一步可选的，所述藻种进口通过藻种管道连接所述藻种单元，所述营养液进口通过营养液管道连接所述营养液单元，所述蒸汽进口通过蒸汽管道连接所述供蒸汽单元。