[發明專利]一種生物反應釜及促進雨生紅球藻增殖和催紅的方法

有效

• 申請號: 201710221815.6
• 申請日: 2017-04-06
• 公開（公告）號: CN107099458B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 蔡明翰;約翰雷曼
• 申請（專利權）人: 深圳市德和生物科技有限公司
• 主分類號: C12M1/36
• 分類號: C12M1/36;C12M1/34;C12M1/04;C12M1/02;C12M1/00;C12N1/12;C12P23/00;C12R1/89
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種生物反應釜，其特征在于，包括主體反應釜(1)，主體反應釜(1)呈上下封閉的管狀形缸體，主體反應釜(1)采用支撐式主體底座，所述主體反應釜(1)的底部設置有排水裝置(12)，主體反應釜(1)的頂部設置有一個可以打開的上蓋，主體反應釜(1)的外側壁上還設置有一個PH感應頭接口(14)，PH感應頭接口(14)連接至PH控制器(10)，PH控制器(10)一端連接至工業二氧化碳瓶(5)，PH控制器(10)的另一端通過進氣調節閥(11)連接至主體反應釜(1)，工業二氧化碳鋼瓶(5)出口位置設置有過濾器(6)；所述主體反應釜(1)內部安裝有多條可調光量子通量密度和可調波長的LED燈管(2)，所述LED燈管(2)連接至LED驅動控制器(13)，所述主體反應釜(1)內側底壁上設置有氣爆石(7)，所述氣爆石(7)通過進氣調節閥(11)連接至T級過濾器(4)，T級過濾器(4)連接至工業空壓機(3)，所述主體反應釜(1)還連接至水處理設備(9)；所述LED燈管(2)通過進氣調節閥(11)連接至水冷機(8)一端，水冷機(8)的另一端連接回LED燈管(2)；所述主體反應釜(1)的橫截面直徑圓的直徑變化范圍為15-120cm，主體反應釜(1)的高度變化范圍在150-200cm，主體反應釜(1)的外側壁上還設置有三個水位窺鏡。

2.根據權利要求1所述的生物反應釜，其特征在于，所述主體反應釜(1)的外壁和上蓋選用不銹鋼材料或亞克力材料，厚度為0.8-3.0mm，上蓋上設置有通孔。

3.根據權利要求1所述的生物反應釜，其特征在于，所述LED燈管(2)由一個或多個LED芯片分開焊接在不同焊盤上的貼片或是集成形式的LED封裝體或是芯片表貼在導熱鋁板上放入全密閉的透明管形成的一個防水的光能設施。

4.根據權利要求1所述的生物反應釜，其特征在于，所述LED燈管(2)包括第一LED芯片、第二LED芯片、第三LED芯片和第四LED芯片，所述第一LED芯片的波長范圍為300-400nm，第二LED芯片的波長范圍為400-500nm，第三LED芯片的波長范圍為500-600nm，第四LED芯片的波長范圍為600-780nm。

5.根據權利要求4所述的生物反應釜，其特征在于，所述第一LED芯片、第二LED芯片、第三LED芯片和第四LED芯片貼在散熱器，散熱器包括一個由純鋁或純銅材料制造的導熱載體，所有的LED芯片都是連接在導熱載體上，導熱載體內部設有散熱液管，散熱器由散熱液管頭尾連接，形成一個回路，在回路一端接到一個水冷機(8)，形成一個完整的散熱系統。

6.一種使用權利要求1-5任一項所述的生物反應釜所促進雨生紅球藻增殖和催紅的方法，其特征在于，其主要步驟如下：

1)建立可調控的全密閉式LED垂直光能生物反應釜：在主體反應釜頂部、底部、四周和封蓋采用不透光材料及內置、潛水、可調控光譜和光能的LED光能設施；其中主體反應釜的直徑設置為15-120cm，高設置為150-200cm，溶液量為22-1200升，垂直缸體采用透明亞克力或不銹鋼管，管底和上蓋分別用塑料或不銹鋼堵頭封牢，缸體側面開有取樣口和探頭口、缸體底部開有排水口、缸體頂部開有進水口和進線孔；

2)在主體反應釜里安裝60-7000W可調各波長及光量子通量密度的LED燈管，利用LED燈管提供適合于光合作用的人造光，加速雨生紅球藻的增殖和催紅；

3)調控氣爆石氣體流量、無菌空氣鼓入量、總光量子通量密度、藻細胞生長的PH值、淡水藻液和藻細胞生長溫度人為可控制的環境條件誘導雨生紅球藻生長增殖及提高種群密度和調控雨生紅球藻細胞內次生代謝產物蝦青素的合成和積累；其中氣爆石流量調節為0.7-3.5L/min；無菌空氣鼓入量為0.3-3.5L/min；淡水藻液按照以下原料和含量調配：水處理設備過濾清水100％，硝酸鈉0.40g/L，硝酸鉀0.15g/L，七水硫酸鎂0.15g/L，氮化鈣0.16g/L，檸檬酸鐵銨0.008g/L，磷酸二氫鉀0.18g/L；藻細胞生長溫度為25℃，總光量子通量密度為25000-500000μmol/m²·s；藻細胞生長的PH值為6.8，藻細胞迅速生長增殖培養周期為60-192小時；

4)經離心分離收獲藻細胞泥及干燥，萃取工序獲得蝦青素，蝦青素含量達到細胞干重的3.5％，所獲取的雨生紅球藻生命力旺盛，密度達到預期的目標密度，無污染。