專利名稱：螺旋藻的封閉式培養方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及螺旋藻的封閉式培養方法和裝置，特別是涉及采用封閉循環式立體培養方法實現工廠化大量培養螺旋藻的方法及用于該方法的裝置。
目前，國內外工廠化大面積培養螺旋藻均采用開放式或半開放式培養池平面養殖方法，培養池多數為水泥池，少數為瓷磚貼面水泥池或簡易池;開放式為露天池，半開放式為塑料大棚或玻璃鋼頂溫室型，池水循環采用葉輪式攪拌。螺旋藻在室外大量培養，要求光照、溫度及控制污染達到最適合其生長的條件，才能良好成長。但事實上，各方面均符合條件的自然環境是難以找到的。因此，現有開放式和半開放式培養池養殖螺旋藻的缺點是池水易受環境(如雨水、灰塵等)污染，即便將培養池置于溫室內，也同樣難以避開昆蟲與其它生物的污染和侵害;培養池的建筑材料成份復雜，其有害成份(如鉛等)將會溶解在培養液中，而使藻體吸收富集，從而影響藻的品質;水泥池占地面積大，特別是在地價高的地區，增加了投資和生產成本;天然環境難以滿足螺旋藻生長所必需的溫度、光照度等生長條件，致使生產地域和季節受很大限制。
此外，目前采用封閉式方法培養螺旋藻，是靠水泵提升水位后形成自然落差而使藻液流動，該方法由于工序復雜，生產成本高，尚不能形成工廠化大量生產。
本發明的目的是提供一種封閉循環式立式管道培養槽培養螺旋藻的方法及裝置。運用該方法和裝置能克服現有開放式和半開放式培養池平面養殖螺旋藻易受污染、成本高及受地域和季節限制大的缺陷，亦能解決實驗室封閉式培養方法工序復雜，尚不能工廠化大量生產的問題。
與現有技術相比，本發明的優點在于1.采用本發明的封閉式培養方法，螺旋藻不受自然環境的污染;封閉循環式立式管道培養槽由透光、無毒并具有一定硬度的材料制成，生產出來的螺旋藻純凈高質，適宜保健食品加工和藥物制作。
2.封閉循環式立式管道培養槽培養螺旋藻，是利用鼓風裝置向培養液提供CO2氣體的同時利用氣舉原理促使藻液循環流動，實現連續培養、連續收獲的生產程序，形成工廠化大量生產。本方法可克服以往實驗室封閉式培養研究中，為使藻液循環流動，要以水泵作動力，工序復雜的缺點。
3.封閉循環式立式管道培養槽高達2米以上，可有效利用空間，在同等產量下，節約占地面積的70%;降低溫室修造設施費的50%。
4.封閉循環式立式管道培養槽設在透明溫室內，采取自控系統調節光照和溫度，保持最適合螺旋藻生長的條件，可使目前螺旋藻的生產水平由8g-10g/m2·day提高到25g/m2·day以上，并使螺旋藻生產擴展至所有地域和任何季節，極大地增加了產量。
本發明目的通過如下技術方案實現螺旋藻的封閉循環式培養方法程序(
圖1)1.培養液的配制供應螺旋藻封閉循環式立管道培養槽內的培養液須經預先配制。每種營養鹽經單獨溶解、沉淀、過濾后存入各自的營養鹽貯液罐，然后按比例輸入培養液配制罐。培養液配制罐通過管道與各組培養槽連接，及時輸送或補充培養液。各營養鹽貯液罐有單獨管道與培養槽連接，根據測試裝置所顯示的數據，向培養槽及時補充培養液中所欠缺的營養元素，使培養槽中的營養鹽維持合理水平。
2.封閉循環式立式管道培養槽養殖螺旋藻一組培養槽(圖2)是由10至30個透光、無毒的硬性材料(如有機玻璃、玻璃或聚碳酸脂等)制成的、高2m至2.5m、直徑200mm至300mm的U型管道(1)直立連接而成，U型管的個數和培養槽的組數可依生產規模的大小而定。藻液在培養槽內的循環流動是靠供氣裝置向藻液供氣所產生的氣舉原理實現的。每個U型管一側底部裝有一個散氣石(2)，通過供氣管道(7)與鼓風機(8)相連通;通入氣體后(可以是CO2的混合氣體)，氣體從散氣石釋出，形成小氣泡，帶動藻液一起上升，在U型管兩端形成水位差;U型管后端提升的水位流到該U型管相連的后一個U型管，每個U型管前端所損失的液位差，由前個U型管補充，這樣形成連續的藻液流動和循環。同時，通過控制氣量，可以調節藻液的流速。每組首個U型管前端的上部安裝有培養液輸入管(3)，輸入和補充因采收藻體所損失的培養液，以使液面保持恒定水平。每組U型管末端安裝有分流管(5)，與藻液采收和培養液回收分離器相連，將藻液送入分離器;再將分離后的培養液通過管道(6)再回流到培養槽。通過控制藻液的采收量，維持培養槽內的藻液濃度。
3.藻液采收和培養液回收分離每組培養槽末端設分流管，分流管與藻液采收和培養液回收分離裝置(9)相連;藻液經管道流入分離裝置后，培養液大部分被濾出進入回收槽，經管道回流到培養槽;而藻泥則被輸送到一條水槽里，被稀釋后隨水流到清洗裝置。
4.清洗和干燥清洗裝置是由一個內置300目篩絹的不銹鋼滾筒和一組噴頭組成。滾筒斜放，藻液從滾筒一端進入，滾筒緩緩轉動，同時噴頭向藻液噴出霧狀水珠，藻液在滾筒內受水珠不斷沖洗，并沿滾筒流動到另一端。被清洗干凈的藻液流進一個用300目篩絹做成的長條形布袋，藻液在布袋中因自然重力過濾作用，被濃縮成含水量85%至90%的藻泥。這些藻泥被送入干燥設備進行干燥，生產出藻粉或被提煉成各種產品。
實現上述方法的設備和裝置包括(1)營養鹽、溶解、沉淀、過濾裝置;
(2)營養鹽貯液罐;
(3)培養液配制罐;
(4)封閉循環式立式管道培養槽;
(5)供氣裝置;
(6)內置人工光源和自然光線折射板采用特制的日光燈，插入培養槽的藻液內，利用人工光照，可使無自然光或自然光不足的情況下仍可繼續生產，在培養槽的周圍安裝光線折射板，可使培養槽的每個部分都能接受到來自不同方向的光線。
(7)藻液采收和培養液回收分離裝置;
(8)測試裝置與控制裝置每組培養槽均設有1至2個測試點，連續測試CO2、N、P等含量和PH、光照度、溫度及藻液濃度(用光密度法)。將測得數據輸入電腦，通過控制裝置調節和控制營養鹽的輸入濃度，調節CO2氣體的混合比，調節光照度和溫度，決定培養螺旋藻的采收量和時間。
(9)清洗裝置;
(10)干燥設備;
(11)溫室圖面說明圖1是螺旋藻的封閉循環式培養方法流程圖;
圖2是封閉循環式立式管道培養槽示意圖;
下面將結合附圖描述本發明的實施方案;
向國內科研機構購買螺旋藻種(如武漢水生生物研究所)，將螺旋藻種放入專門的藻種保種設備內，用繼代培養保存藻種或篩選法選新藻株。采用改進的Zarrouk配方配制培養基和培養液。將藻種置入不同規格的玻璃瓶里逐級擴大培養，到所需生物量后，從蓋口(4)放入到封閉循環式立式管道培養槽(1)內進行生產性培養。同時，營養鹽分別在裝置中經溶解、沉淀與過濾后置入營養鹽貯液罐，再按所需比例輸入培養液配制罐;培養液配制罐通過培養槽首個U型管上端管道(3)與各組培養槽連接，及時輸送或補充培養液。
培養槽內的接種濃度為1g/L蘚藻時，螺旋藻經6-7天的培養可達10g/L蘚藻，此時即可收獲，此為連續收獲和連續培養周期。該期間，營養鹽貯液罐根據測試裝置所顯示的數據，通過控制裝置及時補充培養液中因藻體生長消耗而減少的營養元素，使培養槽中營養維持良好的水平;鼓風機(8)通過通氣管道(7)與每個U型培養槽底部的散氣石(2)相連通，將氣體混合裝置中的CO2混合氣體通過散氣石向培養槽內釋出，向藻體提供光合作用所需的CO2，并帶動藻液一起上升，在U型管兩端形成水位差，這樣形成連續藻液流動和循環;調節光線折射板，使培養槽各部分均能接受到來自不同方向的光線;若自然光照的強度不足，可開啟人工內置光源。調節溫室內溫度至28℃～35℃，使螺旋藻處于最佳生長狀態;連續測試CO2、N、P等含量、PH、光照度、溫度及藻液濃度(用光密度法)，將數據輸入電腦，通過控制裝置進行調節，并決定采收量和時間;維持藻液在培養槽的濃度10g/L，每天藻體所增加的部分，就是收獲的產量，預計每日每升培養液的產量為5g/L。
采收時，藻液通過培養槽U型管末端與分離器相連的分流管(5)進入藻液采收和培養液回收分離器(9)，培養液與藻泥被分隔開，培養液通過培養槽首個U型管與分離器相連通的管道(6)，又回流到培養槽內;而藻泥則被輸送到一條水槽里，被稀釋后隨水流到清洗裝置;經清洗后，藻液經測試為中性，沒有多余雜質(主要是培養液中的鹽分)，即可用300目篩絹制作的布袋承接，并在此濃縮成含水量85%～90%的藻泥。
隨后，每袋濃縮后的藻泥(放置過程不超過2小時)放入冷凍干燥設備干燥，便可生產出高品質的螺旋藻粉產品。
權利要求
1.一種螺旋藻的封閉式培養方法，其特征(圖1)是將藻種和培養液置入封閉循環式立式管道培養槽內，鼓風機通過供氣管道和培養槽底部的散氣石向槽內通入CO2的混合空氣，氣舉原理促使藻液攪動和循環流動；運用測試和控制裝置完成培養液供應、二氧化碳氣體的混合比、光照和溫度調節；然后，通過藻液采收和培養液回收分離器采收藻泥和回收培養液；藻泥經清洗及干燥后形成藻粉或被提煉成各種成品，形成一個連續培養，連續采收的工廠化大量生產過程。
2.一種用于權利要求1所述方法的專用設備和裝置包括(1)營養鹽溶解、沉淀、過濾裝置;(2)營養鹽貯液罐;(3)培養液配制罐;(4)溫室;(5)供氣裝置;(6)內置人工光源和自然光線折射板;(7)藻液采收和培養液回收分離裝置;(8)測試裝置與控制裝置;(9)清洗裝置;(10)干燥設備.其特征在于封閉式工廠化生產螺旋藻所專用的封閉循環式立式管道培養槽(圖2)。
3.根據權利要求2所述的封閉循環式立式管道培養槽(圖2)，其特征是由10至30個透光、無毒的硬性材料制成的、高2m至2.5m，直徑200mm至300mm的U型管道(1)直立連通，每個U型管頂部有蓋口(4)，首個U型管上部有管道(3)與營養鹽貯液罐和培養液配制罐相通，首個U型管有管道(6)、末個U型管有分流管(5)與藻液采收和培養液回收分離器(9)連通，每個U型管底部的一側裝有散氣石(2)，通過供氣管道(7)與豉風機(8)相連。
全文摘要
本發明提供一種螺旋藻的封閉式培養方法及裝置，特點是采用封閉循環式立式管道培養槽。將藻種和培養液置入培養槽，鼓風機通過供氣管道和培養槽底部的散氣石向槽內通入CO
文檔編號C12M1/08GK1089991SQ9311734
公開日1994年7月27日 申請日期1993年9月11日 優先權日1993年9月11日
發明者陳志堅 申請人:陳志堅