封闭式微藻培养装置发明专利

专利名称：封闭式微藻培养装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210302700.0

专利申请（专利权）人：衢州学院
权利人地址：浙江省衢州市九华北大道78号

专利发明（设计）人：程海翔,熊俊,王洋彦,田光明,李建辉

专利摘要：本发明涉及微藻培养领域，公开了一种封闭式微藻培养装置，包括透明内筒、透明外筒、充气装置；所述透明内筒、透明外筒为内部中空结构，所述透明内筒可旋转地设置透明外筒内，所述透明内筒的外壁与所述透明外筒的内壁相贴；所述透明内筒在其周向上设置有至少两个充气孔；所述透明外筒的侧壁上设置有能够向内充气的充气装置，所述充气装置设置在所述充气孔的旋转路径上；所述透明外筒的顶部设置有用于排气口。通过上述技术方案的设置能够减少微藻贴壁，进一步地，从不同充气孔排出的气泡能够覆盖到透明内筒的不同区域，均衡减少各个部位中微藻的贴壁。

主权利要求：
1.一种封闭式微藻培养装置，其特征在于，包括透明内筒（1）、透明外筒（2）、充气装置（3）；所述透明内筒（1）、透明外筒（2）为内部中空结构，所述透明内筒（1）可旋转地设置透明外筒（2）内，所述透明内筒（1）的外壁与所述透明外筒（2）的内壁相贴；所述透明内筒（1）在其周向上设置有至少两个充气孔（11）；所述透明外筒（2）的侧壁上设置有能够向内充气的充气装置（3），所述充气装置（3）设置在所述充气孔（11）的旋转路径上；所述透明外筒（2）的顶部设置有排气口（21）；
所述透明内筒（1）在其周向上均匀设置有6个充气孔（11）。
2.根据权利要求1所述的封闭式微藻培养装置，其特征在于，所述透明内筒（1）在其轴向上设置至少一组充气孔（11）和对应的一个充气装置（3）。
3.根据权利要求1所述的封闭式微藻培养装置，其特征在于，所述封闭式微藻培养装置还包括沉淀箱（4），所述沉淀箱（4）为顶部开口的中空的结构，与所述透明外筒（2）的底部固定连接；所述透明外筒（2）的底部设置有供沉淀物通过的沉淀口（41）。
4.根据权利要求3所述的封闭式微藻培养装置，其特征在于，所述沉淀箱（4）的侧壁还设置有排污口，所述排污口内安装有第一密封塞（42）或者第一密封盖。
5.根据权利要求1所述的封闭式微藻培养装置，其特征在于，所述透明外筒（2）上靠近底部的侧壁上设置有贯通透明外筒（2）侧壁的采收口（5），所述采收口（5）上安装有第二密封塞或者第二密封盖（51）。
6.根据权利要求1所述的封闭式微藻培养装置，其特征在于，所述透明内筒（1）由电机（6）驱动旋转。
7.根据权利要求1所述的封闭式微藻培养装置，其特征在于，所述充气装置（3）包括充气泵、充气管和充气头，所述充气管的两端分别连接充气泵和充气头，所述充气头安装在所述透明外筒（2）上。
8.根据权利要求1所述的封闭式微藻培养装置，其特征在于，所述透明外筒（2）的侧壁上还设置有至少一个端口，所述端口用于供检测培养液的传感器安装。
9.根据权利要求8所述的封闭式微藻培养装置，其特征在于，所述传感器包括ph传感器、温度传感器、盐度传感器。 说明书 : 封闭式微藻培养装置技术领域[0001] 本发明涉及微藻培养领域，具体地涉及一种封闭式微藻培养装置。背景技术[0002] 微藻能有效利用光能、CO2和无机盐类合成蛋白质、脂肪、碳水化合物以及多种高附加值生物活性物质，可以通过微藻培养来生产保健食品、食品添加剂、饲料及其他化学品。特别是近年来随着生物能源技术的发展，某些含油微藻因其油脂生产能力高(一般占细胞干重的20‑60％)，光合效率高、生长周期短，可在盐碱地、沙漠、海域养殖，具有不与粮争地及不与人争粮的巨大优势，以及可利用工厂废气中的二氧化碳为碳源等特点.世界各国已将其作为解决生物质能资源短缺的一条非常重要的途径，并投入巨大的资金和研究力量进行研究和技术开发。[0003] 微藻作为单细胞生物，其比陆生植物有快得多的生长速度，因而光合固碳能力更强。这也是微藻作为最有潜力的能源生物资源，或者说微藻生物能源技术的重要出发点。然而要发挥微藻的这种优势，建立微藻生物能源产业体系，以现代工业工厂化生产方式，大规模、低成本、高效、优质稳定的获得微藻生物量是前提，这也是目前微藻生物能源产业化面临的最大瓶颈。有分析表明，在用含油微藻进行生物柴油炼制中，仅微藻生物量的成本就占整个生物柴油生产成本的40‑60％。因此微藻培养技术是关键。[0004] 在现有的开放式的微藻培养方式中，通常利用培养池或输水管型培养池等基础容器，这种培养方式微藻大量贴壁、沉底。微藻本身易有贴壁生长的现象。当水体搅动不匀，微藻大量的贴壁和沉底时，起到了遮光的效果，无法达到对光线和营养物质的利用，导致微藻的死亡。发明内容[0005] 本发明的目的是提供一种封闭式微藻培养装置，该发明能够解决现有技术中存在的搅拌不均匀、微藻容易贴壁、沉底的问题。[0006] 为了实现上述目的，本发明提供一种封闭式微藻培养装置，包括透明内筒、透明外筒、充气装置；所述透明内筒、透明外筒为内部中空结构，所述透明内筒可旋转地设置透明外筒内，所述透明内筒的外壁与所述透明外筒的内壁相贴；所述透明内筒在其周向上设置有至少两个充气孔；所述透明外筒的侧壁上设置有能够向内充气的充气装置，所述充气装置设置在所述充气孔的旋转路径上；所述透明外筒的顶部设置有用于排气口。[0007] 通过上述技术方案的设置，通过透明内筒的持续旋转和充气装置将气泡送入透明内筒中并上浮，气泡的浮动和透明内筒的旋转能够改变培养液平静的状态，形成一定的涡流，从而达到持续搅拌的效果，减少微藻贴壁；同时，气泡沿透明内筒的内壁上浮，将刚粘覆的微藻与透明内筒内壁分离，进一步减少微藻贴壁；由于是透明内筒的持续旋转的，因此，从不同充气孔排出的气泡能够覆盖到透明内筒的不同区域，均衡减少各个部位中微藻的贴壁。[0008] 进一步地，所述透明内筒在其轴向上设置至少一组充气孔和对应的一个充气装置。[0009] 进一步地，所述封闭式微藻培养装置还包括沉淀箱，所述沉淀箱为顶部开口的中空的结构，与所述透明外筒的底部固定连接；所述透明外筒的底部设置有供沉淀物通过的沉淀口。[0010] 进一步地，所述沉淀箱的侧壁还设置有排污口，所述排污口内安装有第一密封塞或者第一密封盖。[0011] 进一步地，所述透明外筒上靠近底部的侧壁上设置有贯通透明外筒侧壁的采收口，所述采收口上安装有第二密封塞或者第二密封盖。[0012] 进一步地，所述透明内筒由电机驱动旋转。[0013] 进一步地，所述充气装置包括充气泵、充气管和充气头，所述充气管的两端分别连接充气泵和充气头，所述充气头安装在所述透明外筒上。[0014] 进一步地，所述透明外筒的侧壁上还设置有至少一个端口，所述端口用于供检测培养液的传感器安装。[0015] 进一步地，所述传感器包括ph传感器、温度传感器、盐度传感器。[0016] 本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明[0017] 图1为本发明一种具体实施例的充气状态的剖视图；[0018] 图2为本发明一种具体实施例的采收状态的剖视图；[0019] 图3为本发明一种具体实施例的排气状态的剖视图；[0020] 图4为本发明一种具体实施例的结构示意图。[0021] 附图标记说明[0022] 1透明内筒；2透明外筒；3充气装置；11充气孔；21排气口；4沉淀箱；41沉淀口；42第一密封塞；5采收口；51第二密封盖；6电机。具体实施方式[0023] 以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。[0024] 在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指在装配使用状态下的方位。“内、外”是指相对于各部件本身轮廓的内、外。[0025] 本发明提供一种封闭式微藻培养装置，如图1到图4所示，包括用于填装培养液的透明内筒1、透明外筒2、充气装置3；所述透明内筒1、透明外筒2为内部中空结构，透明内筒1、透明外筒2的透明设置，是为了可见光射入；为了能够拆卸透明内筒1、透明外筒2从而方便清洗，透明内筒1、透明外筒2的一侧具有可拆卸的边盖；所述透明内筒1可旋转地设置透明外筒2内，所述透明内筒1的外壁与所述透明外筒2的内壁相贴，优选地，所述透明内筒1内壁、透明外筒2外壁设置有低摩擦系数的涂层或者两者整体采用低摩擦系数的材料，在透明内筒1、透明外筒2相对旋转时，两者之间会产生水膜，同样也会降低摩擦；所述透明内筒1在其周向上设置有至少两个充气孔11，优选地，所述充气孔11圆周等间距设置；所述透明外筒2的侧壁上设置有能够向内充气的充气装置3，所述充气装置3设置在所述充气孔11的旋转路径上；所述透明外筒2的顶部设置有用于排气口21，所述排气口21可为设置在充气孔11在旋转路径上圆孔，或者可以为的长条状开口，排气过程如的图3所示。[0026] 充气装置能够通过旋转经过的充气孔11向透明内筒1内注入二氧化碳气体，从而在培养液中形成气泡，如图1所示。气泡会沿着充气孔11上方透明内筒1的内壁上浮，从而将粘附并携带刚刚覆盖在透明内筒1内壁的藻细胞至培养液的液面，液面在气泡和透明内筒1旋转的作用下产生涡流和扩散波，从而使得气泡粘附的藻细胞远离透明内筒1的内壁。[0027] 通过上述技术方案的设置，通过透明内筒1的持续旋转和充气装置3将气泡送入透明内筒1中并上浮，气泡的浮动和透明内筒1的旋转能够改变培养液平静的状态，形成一定的涡流，从而达到持续搅拌的效果，减少微藻贴壁；同时，气泡沿透明内筒1的内壁上浮，将刚粘覆的微藻与透明内筒1内壁分离，进一步减少微藻贴壁；由于是透明内筒1的持续旋转的，因此，从不同充气孔11排出的气泡能够覆盖到透明内筒1的不同区域，均衡减少各个部位中微藻的贴壁。[0028] 进一步地，所述透明内筒1在其轴向上设置至少一组充气孔11和对应的一个充气装置3。[0029] 为了能够将沉淀的死亡微藻细胞与透明内筒1内具有活力的微藻细胞分离且隔开，在优选的情况下，所述封闭式微藻培养装置还包括沉淀箱4，所述沉淀箱4为顶部开口的中空的结构，与所述透明外筒2的底部固定连接；所述透明外筒2的底部设置有供沉淀物通过的沉淀口41。通过上述技术方案的设置，死亡微藻细胞沉淀在透明内筒1底部后，会在充气孔11与沉淀口41重叠后通过，进一步沉淀到沉淀箱4之中，从而减少透明外筒2内的死亡藻细胞。[0030] 为了方便清洗，在优选的情况下，所述沉淀箱4的侧壁还设置有排污口，所述排污口内安装有第一密封塞42或者第一密封盖。[0031] 为了方便直接采收培养完成微藻细胞，在优选的情况下，所述透明外筒2上靠近底部的侧壁上设置有贯通透明外筒2侧壁的采收口5，所述采收口5上安装有第二密封塞或者第二密封盖51。通过上述技术方案的设置，如图2所示，在采收口5与充气口重叠时，能够将将微藻细胞从采收口5排出，从而完成采收作业。所述采收口5设置在透明外筒2上靠近底部的侧壁，能够避免采收那些沉积了大量的死亡藻细胞、质量差的澡液，提高澡液的采收质量。[0032] 优选地，所述透明内筒1由电机6驱动旋转。[0033] 需要说明的是，所述充气装置3包括充气泵、充气管和充气头，所述充气管的两端分别连接充气泵和充气头，所述充气头安装在所述透明外筒2上。[0034] 进一步地，所述透明外筒2的侧壁上还设置有至少一个端口（图中未示出），所述端口用于供检测培养液的传感器安装。优选地，所述传感器包括但不限于ph传感器、温度传感器、盐度传感器。通过上述技术方案的设置，能够直接检测上澡液中的各项参数，方便工作人员或者研究人员监控微藻细胞的健康状态。[0035] 进一步地，所述封闭式微藻培养装置还包括控制器和旋转位置传感器，所述控制器分别与传感器、充气泵、电机6、旋转位置传感器电连接。所述旋转位置传感器安装在电机6的输出轴上，所述控制器中包括角度预设控制模块，所述角度预设控制模块能够根据旋转位置传感器发送的旋转位置信号、预设角度信息，来判断各充气孔11与沉淀口41或者各充气孔11与采收口5的角度差，从而控制电机6旋转透明内筒1，使得某一充气孔11与沉淀口41对齐或者某一充气孔11与采收口5对齐。其中，预设角度信息包括：[0036] 当任意一充气孔11与沉淀口41对齐时，其余充气孔11、旋转位置传感器与与沉淀口41的角位置差值；[0037] 当任意一充气孔11与采收口5对齐时，其余充气孔11、旋转位置传感器与与采收口5的角位置差值；[0038] 也就是说，当预设角度信息发生变化时，角度预设控制模块能够根据现有的旋转位置传感器传来的旋转位置信号与预设角度的信息之间差值，控制旋转电机6旋转特定角度，以使得某一充气孔11与沉淀口41对齐或者某一充气孔11与采收口5对齐。[0039] 例如，预设角度信息为其中第一充气孔11与沉淀口41对齐时，旋转位置传感器与与沉淀口41的角位置差值为0°（即基础位置信息，该充气孔11与旋转位置传感器处于相同的旋转位置），旋转位置传感器检测到当前的旋转位置信号为90°，则角度预设控制模块控制电机6朝着对应方向旋转90°，则能实现该充气孔11与沉淀口41对齐。[0040] 通过上述技术方案设置，能够自动控制充气孔11和采收口5、沉淀口41对齐，方便采收或者清洗设备。[0041] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。[0042] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。[0043] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

专利地区：浙江

专利申请日期：2022-03-24

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN114540162B