[實用新型]一種集約化模式下的餌料微藻光生物反應器裝置

有效

• 申請號: 201420238455.2
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN203904331U
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 陳明;趙海樂;周汝雁;高陽;馮國富;郭慶娟
• 申請（專利權）人: 上海海洋大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/38;C12M1/36;C12M1/34;C12M1/04
• 代理公司: 上海卓陽知識產權代理事務所(普通合伙) 31262
• 代理人: 金重慶

技術領域

本實用新型涉及一種微藻生物技術領域，具體地說，是一種集約化模式下的餌料微藻光生物反應器裝置。

背景技術

集約化水產養殖領域對餌料微藻有著巨大的需求，自然界的微藻無法大量直接收集，開發微藻資源需要通過工程培養生產原料。目前，微藻規模化人工培養主要有開放池式和封閉光生物反應器兩種方式。

開放式培養構建簡單、成本低廉及操作簡便,但開放式培養過程受光照、溫度等自然環境影響較大,并且易被真菌、原生動物和其他藻種污染,同時水分蒸發嚴重,二氧化碳供給不足,這些因素都將導致細胞培養密度偏低、采收成本較高，該方式培養微藻無法滿足集約化水產養殖的餌料需求。

密閉式光生物反應器培養條件穩定、可無菌操作、易進行高密度培養。開發密閉式微藻光培養反應器依據的原則為：

1.提高光照比表面積；

2.加快的氣體交換效率；

3.選擇適合的循環方式；?

4.改善光的傳播途徑、分配和質量；

5.防治有害次生代謝的積累；

6.較易實現培養條件的優化；

7.盡量降低生產成本。?

密閉式光生物反應器有多種形式,?如攪拌發酵罐式、管式和平板式、柱桶狀氣升式、浮式薄膜袋等，微藻培養大多數結構為管道式和板式,?并以管道式為主。目前，封閉式光生物反應器正向精密化、規模化的方向發展，其中管道式光生物反應器發展最快，其結構可調性強，可適應多種微藻的培養，應用最廣泛。罐式和柱桶狀反應器結構緊湊，便于清潔及消毒，便于安裝電氣設備進行培養參數的監測和控制，是精密化可操控反應器的最佳形式。

在反應器設計方面關鍵因素之一是選擇合適的光照方式，提高光能利用率，選用適宜的材料并根據所培養藻類的特點確定反應器大小、形狀及結構對提高光能利用率有很大的影響，目前光反應器普遍使用透明材料，光照方式除采用合適的反應器放置角度提高自然光線照射外，添加輔助光源以及進行分布式部署光源是提高光照度的主要方法和技術，利用光纖維的光傳遞性與光分散系統相匹配作為內部光源的光生物反應器系統也在研究中。另一個關鍵因素是選用合適的循環裝置，其中氣升式混合方式機械剪切作用小，并能進行適度攪拌，使營養液、PH值中合液及其它添加溶液與菌液充分混合，并可提高二氧化碳的均勻分布及微藻細胞的吸收利用，同時可防止溶氧量提高，預防有害次生代謝的積累，適合多種類型的反應器。

另外，關于微生物反應器如罐式、柱桶式封閉光生物反應器現有技術中，存在如下缺陷：

1.機械結構問題，系統的機械結構設計存在不合理，直接影響傳感器和執行部件的安裝部署。

目前封閉光生物反應器都采用單桶控制模式，每個反應桶有相應的控制系統，傳感器和執行部件的安裝大都是從反應桶的頂端插入安裝到反應桶內，這種安裝方式使得電氣線路都采用上走線形式，線路布局雜亂繁瑣，對微藻培養，反應桶的清洗、氣體的桶內循環流動都有很大的影響。

2.光源空間部署，光的傳播途徑、分配和質量問題。

無輔助光源的反應器，只采用外部自然光的模式，當微藻的生長密度較大，反應桶中心區域的光照條件無法滿足微藻正常生長的需要。

采用內置光源作為輔助光源的設計方式，反應桶內部若安裝部署單根燈管作為內部光源，盡管系統通過控制內置光源達到了一定的光照控制效果，但是如果反應桶的直徑較大，單根燈管無法滿足要求，當外界自然光強度不足時，這種結構的光源設計和部署不能夠滿足微藻培養的光照要求。若采用內部多根燈管的設計方式又會使得反應桶內部的結構太過復雜，影響桶內部培養液的循環流動。

目前廣泛使用的輔助光源,?如金屬鹵素燈、冷白熾燈、日光燈等存在許多弊端。日光燈，需兩端固定，并需要高電壓，并且光效低，燈管壽命短、易燒壞，更換維修困難。而使用白熾燈則散熱量大，會使反應桶溫度快速升高，耗費能源，并且不是線光源。還有采用光纖作為輔助光源的設計方式，雖然可以節省能源，提高光的利益效率，但光的收集裝置安裝和部署都比較復雜，若采用太陽光作為光源同樣受到天氣和自然條件的影響，不能提供穩定的光照條件，高光強、冷光、窄光譜、節能、可靠的光源是反應器輔助光源的最佳選擇。

3.參數測量和控制問題