用于規模化紅球藻生產蝦青素的光生物反應器制造技術

本實用新型專利技術公開了一種規模化生產條件下蝦青素產出穩定且具有較高產量的用于規模化紅球藻生產蝦青素的光生物反應器，它包括儲液罐（1）、管道泵（2）、回旋管道組（3）、pH傳感器（4）、溫度傳感器（5）、光照傳感器（6）、進氣管（7）、排氣管（8）、輸料管（9）、出料管（10）、培養基管（11）、控制單元（12）、光照單元（13）、噴淋控溫單元（14），所述回旋管道組（3）至少為一個，多個回旋管道組（3）依序串聯，首端管道組的入口與管道泵（2）出口連接，末端管道組出口分別與出料管（10）、儲液罐（1）連接，當為一個回旋管道組（3）時，所述首端管道組和末端管道組為同一個管道組；各回旋管道組（3）在同一平面內平鋪分布。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及天然蝦青素生產裝置
，具體講是一種用于規模化紅球藻生產蝦青素的光生物反應器。
技術介紹
雨生紅球藻(Haematococcus pluvialis)是一種單細胞綠藻,其增殖依賴于細胞分裂，當環境適宜時，紅球藻生物量不斷增加，稱為“綠色培養階段”，而當受到外界脅迫時，如高光照、高溫、PH值變化等，自身形成孢子體，積累大量的蝦青素物質使藻細胞變成紅色， 稱為“轉紅階段”。紅球藻作為天然蝦青素最佳來源，備受關注，研究發現，紅球藻中蝦青素可占細胞干重的I. 5%-3. 0%，因此譽為天然蝦青素的“濃縮品”。調查發現，當今世界紅球藻年產量不足200噸，遠遠不能滿足市場需求。國內紅球藻產業起步晚，大都停留實驗室研發狀態，實際投產涉及的技術工藝十分復雜，至今掌握養殖技術和藻粉深加工工藝的企業屈指可數，究其原因有二，其一紅球藻養殖單位面積產量小，易受微生物污染，藻粉產量低，蝦青素含量不夠穩定；其二 紅球藻“綠色培養階段”和“轉紅階段”所需要不同條件在同一空間內難以滿足，不易建立低成本、高效率的生產技術體系。紅球藻養殖及生產蝦青素的相關專利報道不斷涌現，但大都停留在實驗室或初試階段，實際規模化生產高含量蝦青素國內尚無成功案例。突破上述紅球藻養殖瓶頸是當前亟待解決的問題，筆者進行了查詢，得知利用光生物反應器培養微藻的專利文獻已有較多公開，比如公告號為CN101654653的中國技術專利，但是由于紅球藻生命歷程的特殊性，所述光生物反應器并不適用于紅球藻的規模化養殖。筆者還查閱了涉及培養紅球藻來生產蝦青素的專利文獻，公開號為CN1392244的中國技術專利則公開了一種培養紅球藻生產蝦青素的方法，包括培養基配方、一步法生產工藝、培養基的循環使用和用CO2調節培養液pH值誘導紅球藻孢子的形成和蝦青素積累的方法，紅球藻綠色培養階段和轉紅階段是在同一個生物反應器、同一培養基中完成，然而并未給出規模化紅球藻生產蝦青素的裝置；而公開號為CN1966660的中國技術專利公開了大規模培養雨生紅球藻和轉化蝦青素的裝置及其方法，整個培養裝置由光生物反應器系統、充氣裝置、培養液灌輸裝置和靜細胞收集裝置組成，通過培養液相互流動，連續充氣，使得紅球藻生長于分裂值基本同步；利用固定架上設置的浮塵控制裝置和自然水體進行大規模紅球藻培養，使光生物反應器系統降到所需要的水層深度，解決了紅球藻培養和轉化蝦青素這個兩個階段溫度、光照和營養條件不同的矛盾；上述三個文獻所公開的技術方案具有一個共同的特點，即紅球藻培養和轉化蝦青素在同一個裝置內完成，雖然具有其相應優點，但是在規模化紅球藻生產蝦青素的過程中，如何使得蝦青素產出穩定且具有較高產量的問題卻一直未很好解決。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題是，提供一種規模化生產條件下蝦青素產出穩定且具有較高產量的用于規模化紅球藻生產蝦青素的光生物反應器。本技術的技術方案是，本技術用于規模化紅球藻生產蝦青素的光生物反應器，它包括儲液罐、管道泵、回旋管道組、PH傳感器、溫度傳感器、光照傳感器、進氣管、排氣管、輸料管、出料管、培養基管、控制單元、光照單元、噴淋控溫單元，所述儲液罐出口與管道泵入口連接，所述進氣管、排氣管、輸料管、培養基管分別與儲液罐連接，所述溫度傳感器、光照傳感器、光照單元和噴淋控溫單元分別與控制單元電連接，所述回旋管道組至少為一個，當為多個回旋管道組時，所述多個回旋管道組依序串聯，首端管道組的入口與管道泵出口連接，末端管道組的出口分別與出料管、儲液罐連接，當為一個回旋管道組時，所述首端管道組和末端管道組為同一個管道組；所述各回旋管道組在同一平面內平鋪式分布。采用上述結構后，本技術與現有技術相比，具有以下優點本技術各回旋管道組串聯并同一平面內平·鋪式分布的形式不僅適用于露天場所大規模鋪設，滿足大規模生產的前提條件，而且串聯并同一平面內平鋪式分布的各回旋管道組的各個管道在自然光照下能夠受到同等強度的光照和溫度影響(地面反射光和熱輻射能量也可充分利用)，非常利于提供紅球藻轉紅變化所需要的光照和溫度條件，而規模化的生產條件下能夠提供均勻合適的光照和溫度條件正是取得蝦青素產出穩定且具有較高產量的關鍵，此外，串聯并同一平面內平鋪式分布的各回旋管道組的各個管道便于利用溫度傳感器、光照傳感器、光照單元、噴淋控溫單元統一實時調控，從而避免天氣不好造成的影響；本技術用于紅球藻“轉紅階段”，不包括紅球藻培養這一階段，換句話說，本技術更具有針對性，從而規模化的生產條件下盡可能使蝦青素產出穩定且具有較高產量；綜合上述，本技術具有規模化生產條件下蝦青素產出穩定且具有較高產量的優點。作為改進，首端管道組的入口與管道泵出口之間連接有取樣管，這樣不僅取樣方便，便于監控，而且在該處取樣能夠更為準確判斷整個光生物反應器中的紅球藻轉紅程度，即準確判斷轉紅收獲時機。作為改進，各回旋管道組中相鄰管道之間設有帶球閥的U型三通接頭，球閥關閉后管道中的藻液可通過三通接頭排出而不影響其他管道，因而便于進行管道清理和故障排除。附圖說明附圖是本技術用于規模化紅球藻生產蝦青素的光生物反應器的結構示意圖。圖中所示，I、儲液罐，2、管道泵，3、回旋管道組，4、pH傳感器，5、溫度傳感器，6、光照傳感器，7、進氣管,8、排氣管,9、輸料管，10、出料管，11、培養基管，12、控制單兀,13、光照單元，14、噴淋控溫單元，15、取樣管，16、U型三通接頭。具體實施方式以下結合附圖對本技術作進一步說明。本技術用于規模化紅球藻生產蝦青素的光生物反應器，它包括儲液罐I、管道泵2、回旋管道組3、pH傳感器4、溫度傳感器5、光照傳感器6、進氣管7、排氣管8、輸料管9、出料管10、培養基管11、控制單元12、光照單元13、噴淋控溫單元14，所述儲液罐I出口與管道泵2入口連接，所述進氣管7、排氣管8、輸料管9、培養基管11分別與儲液罐I連接，所述溫度傳感器5、光照傳感器6、光照單元13和噴淋控溫單元14分別與控制單元12電連接，所述回旋管道組3至少為一個。當為多個回旋管道組3時，所述多個回旋管道組3依序串聯，首端管道組的入口與管道泵2出口連接，末端管道組的出口分別與出料管10、儲液罐I連接。當為一個回旋管道組3時，所述首端管道組和末端管道組為同一個管道組。所述各回旋管道組3在同一平面內平鋪式分布。首端管道組的入口與管道泵2出口之間連接有取樣管15。各回旋管道組3中相鄰管道之間設有帶球閥的U型三通接頭16。為了控制通斷，進氣管7、排氣管8、輸料管9、出料管10、培養基管11、取樣管15、 儲液罐I與管道泵2之間、末端管道組的出口與儲液罐I之間均設有閥來控制通斷，閥為現有技術，不加贅述。管道材質可選擇透明塑料管或者鋼化玻璃管等；管道泵2為蠕動泵或者隔膜泵或者自吸泵等；光照單元13為LED光源。以10噸規模化生產為例，按2組回旋管道組3串聯平鋪布局，需長80米、寬4米的場地，如附圖所示。首先在場地上安裝水平不銹鋼框架結構作為支架，將透明的串聯平行管道平鋪在支架上；各管道組3上方安裝噴淋控溫單元14和光照單元13 (圖中以作簡化處理，僅為示意)，噴淋控溫單元14和光照單元13的工作狀態由控制單元12來控制本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于規模化紅球藻生產蝦青素的光生物反應器，它包括儲液罐（1）、管道泵（2）、回旋管道組（3）、pH傳感器（4）、溫度傳感器（5）、光照傳感器（6）、進氣管（7）、排氣管（8）、輸料管（9）、出料管（10）、培養基管（11）、控制單元（12）、光照單元（13）、噴淋控溫單元（14），所述儲液罐（1）出口與管道泵（2）入口連接，所述進氣管（7）、排氣管（8）、輸料管（9）、培養基管（11）分別與儲液罐（1）連接，所述溫度傳感器（5）、光照傳感器（6）、光照單元（13）和噴淋控溫單元（14）分別與控制單元（12）電連接，其特征在于，所述回旋管道組（3）至少為一個，當為多個回旋管道組（3）時，所述多個回旋管道組（3）依序串聯，首端管道組的入口與管道泵（2）出口連接，末端管道組的出口分別與出料管（10）、儲液罐（1）連接，當為一個回旋管道組（3）時，所述首端管道組和末端管道組為同一個管道組；所述各回旋管道組（3）在同一平面內平鋪式分布。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬建，陳黎明，黃勝奎，裴芳芳，
申請(專利權)人：寧波紅龍生物科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：