一种新型气动式念珠藻属藻类跑道池培养系统技术方案

本发明专利技术公开了一种新型气动式念珠藻属藻类跑道池培养系统，包括跑道池、空气动力系统、垂吊式导流系统、光源强化单元；所述跑道池包括主体跑道池、固定在主体跑道池底部的U型隔板、设置在U型隔板开口处的片状隔板，使主体跑道池内形成S型循环跑道；所述空气动力系统包括气泵，设置在述L型导流板拐角内的气头，两端分别与气泵、气头连接的气管；所述垂吊式导流系统包括安装在主体跑道池上可拆卸和调节垂直高度的支架，安装在支架下方、可调节垂直高度的L型导流板；所述L型导流板刚好可容置在S型循环跑道内、且所述L型导流板的“L”型拐角通过合页连接；所述光源强化单元包括设置在主体跑道池池壁上的发光单元。本发明专利技术跑道池培养系统可用于葛仙米、地木耳等念珠藻属藻类的高效、优质、规模化培养。

【技术实现步骤摘要】
一种新型气动式念珠藻属藻类跑道池培养系统
本专利技术属于生物
，具体属于念珠藻属藻类培养系统，特别是一种新型气动式念珠藻属藻类跑道池培养系统。
技术介绍
葛仙米学名“拟球状念珠藻”(Nostocsphaeroidskuz)，是我国湖北鹤峰走马镇特产的一种珍稀药食两用淡水蓝藻，与地木耳(Nostoccommunevanch.)、发菜(N.flagelliforme)同属属蓝藻门(Cyanophyta)蓝藻纲(Cyanophyceae)段殖藻目(Hormogonales)念珠藻科(Nostocaceae)念珠藻属(Nostoc)。葛仙米有极高的营养价值，现代实验分析结果表明：葛仙米含18种氨基酸，其中含人体必需的八种氨基酸；葛仙米干物质中各种成份含量为总蛋白高达56％左右(其中10％为具可抗癌防癌功能的藻蓝蛋白)，总糖为24.19％(其中8-12％为可抗辐射抗癌的活性多糖)，粗脂肪8.11％，碳水化合物12.69％，灰分10.88％，叶绿素30.98mg/g；抗坏血酸5.5mg/g，维生素C含量接近鲜枣，比山楂高5倍多；维生素B1、B2高于一般菌藻类；含矿物质15种，最丰富的有磷、硫、钙、钾、铁等，较少的有铅、硅、镁、钡、锗等，微量元素有锌、铜、锰，还有淀粉和糖类，其含钙量高于一般蔬菜，是一种极好的天然富钙营养食品。由于葛仙米具有食疗、保健、滋补之功效，其营养成份组成比例非常符合人体需要，被世界卫生组织推荐为“最佳保健食品”。由于葛仙米具有美味、食疗、保健、滋补等特殊功效，近年来一些商家对其进行了大力推介，使葛仙米得到越来越多人们的认可，市场需求量越来越大，价格也越来越高。据中科院水生所黎尚豪院士考证，葛仙米对生长环境的要求极为苛刻，生长范围很窄，除湖北省鹤峰县走马镇尚有一万多亩外，仅在非洲有极少量的分布。由于其天然分布窄，产量低，以往主要作为贡品、御膳供皇家及达官显贵所享用。近年来随着农药、化肥的大量使用，再加上环境污染日益严重，葛仙米的生长环境受到极大破坏，适宜葛仙米生长的田地越来越少，产量越来越低，其天然年产量不足五吨，资源已经濒临枯竭。近年来许多研究人员投入大量人力物力对葛仙米的人工培养方法进行了研究，有关葛仙米藻种的人工培养方法已有研究报道:中国专利文献(公开号CN1294190)中公开的培养方法包括培养液配制、藻种制备、通气培养、硬化处理、筛选收获及干燥等环节，培养容器为玻璃缸或跑道池。中国专利文献(公开号CN1528127)中公开的方法包括培养液配制、藻种制备、生物反应器通气培养、硬化处理、筛选收获等环节。中国专利文献(公开号CN101792716)采用半封闭的室内水池实现了葛仙米规模化生产，并公开了水池的结构原理和培养葛仙米7个基本要素的优化条件。中国专利文献(公开号CN201424471)公开了一种用于葛仙米培养的气升装置及葛仙米人工培养装置，在培养过程中产生的高度分散小气泡扩散于培养液中，使葛仙米在生长过程形成有规律的上升下降运动。扩大到整个微藻培养产业来看，目前，用于微藻培养的生物反应器开发发展为有开放式和封闭式两种类型。封闭式光生物反应器具有不易污染、培养条件易于控制、比表面积高、光能和利用率较高等优点，但其投资和操作成本大、规模放大困难，限制了它在微藻规模化培养中的广泛应用。敞开式光生物反应器具有结构简单、放大容易和成本低等优点，已普遍应用于微藻的大规模培养中。最典型的开放式培养系统是由Oswald(1969)设计的跑道池光生物反应器，该反应器以自然光为光源，依靠桨轮的转动，使培养液在池内混合、循环，防止藻细胞沉淀井提高其光能利用率。通常情况下，跑道池光生物反应器是由水泥砌成且内表面光滑的椭圆形浅池。常见的跑道池仅有一条弯道，也有公司为了增加培养体积，将跑道池改为多条弯道，多弯道会减缓跑道池水流动速度，影响藻液的循环。跑道池中培养液的深度一般为15-25cm，池高约40-50cm。池底通常具有一定坡度(100米的跑道池，落差为10厘米)，以方便跑道池的清洗。综上所述，封闭式培养的反应器主要有柱式、板式和管式光生物反应器，其优点为光能利用率高、不易污染、培养密度高等。但是密闭式反应器都存在一定缺陷，如管式反应器存在着较严重的混合不均匀和溶氧脱气问题，板式和罐式生物反应器光路长度较窄，大大限制了反应器的放人潜力，且设备成本高，投资大。除此之外，封闭式培养的投资和操作成本较高、吨级放大不稳定、清洗消毒较困难等缺点已成为共性问题。开放式培养的代表性反应器为跑道式培养池，作为开发最早和应用最广的培养方式，有构建简单、投资成本低、吨级放大简单、清洗消毒便捷等优点。跑道池的核心组成部分是动力循环系统，它的主要作用有:1.保障培养液与藻体的充分接触，使藻细胞在培养液各位置都能得到充足的营养供应；2.保障充分的气体交换，使大气或专用的CO2气罐的CO2在藻液中充分溶解以保障光合作用的顺利进行；3.保证藻液在培养池内循环流动，避免藻细胞的聚集沉降，使微藻均匀的分布在培养液均匀受光，提高光能利用率。目前的跑道池反应器多采用电机带动浆轮进行搅拌作为动力，且桨轮搅拌系统大多为定速搅拌，而调速电机虽然可以达到调节输出转速的目的，但一方面成本太高，另一方面无法满足藻类培养的低转速要求(5-50转/min)。如：张成武等的“一种实现微藻规模化培养的跑道池光生物反应器”(中国专利，公开号CN102304462A)公开了搅拌系统和外置喷淋系统以加快藻液循环流动，进行藻株培养。“一种跑道池光生物反应器”(中国专利，公开号CN103627632A)在跑道池中设置变速搅拌系统和二氧化碳补给系统，将可变的液压搅拌系统引入反应器设计，但设计太过于复杂，技术要求高，同样面临成本高昂，难以普及的问题。桨轮搅拌系统在微藻培养中的主要缺陷有：(1)无法解决微藻不同生长阶段、生长条件与相应的搅拌频率之间的矛盾。例如在微藻的生长初期，多需要较低的扰动和水流速率，高的搅拌频率对部分微藻存在抑制作用；在生长后期，为保障更好的气体交换和避免高密度藻细胞的聚集下沉则需要较高的搅拌频率；(2)桨轮搅拌产生较强的机械剪切力，仅适用于机械抗性较强的藻株培养(小球藻、螺旋藻等)，对于机械抗性较弱的藻株和对球体形状要求较高的藻种(念珠藻等)培养则存在限制；(3)电机运行过程中能耗较高，增加了跑道池结构的复杂性和投资成本，不利于扩大规模和实现产业化。此外，有少数专利报道了在跑道池培养过程中通入气体作为循环动力推动培养液的微循环，如蔡志武的“气推式光生物反应器”(中国专利，公开号CN101294132A)在培养池中排布大量的L型进气管，借助支管上微孔喷气形成的微小气流作为推动力，但在实际操作中发现气流喷出方向虽然为水平向前，但气体喷出后会迅速向上溢出水面，使藻液上下层进行交换，一定范围内产生上下方向的卷吸混合，造成液流紊乱，循环不畅，并不能很好的实现培养液在整个培养池中的循环往复流动。此外，整个系统管路复杂，能耗大，不适合大规模放大。具体到本专利技术中对念珠藻属藻类的培养，以葛仙米为例，葛仙米的培养过程具有生长周期长、光照和气体条件要求高等特点，且市场对葛仙米产品的需求以鲜品为主，对外观品相要求高，因此要开发一种成功的念珠藻属藻类的培养系统，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型气动式念珠藻属藻类跑道池培养系统，包括跑道池(1)、空气动力系统(2)，其特征在于还包括垂吊式导流系统(3)、光源强化单元(4)；所述跑道池(1)包括主体跑道池(11)、固定在主体跑道池(11)底部的U型隔板(12)、设置在U型隔板(12)开口处的片状隔板(13)，使主体跑道池(11)内形成S型的循环跑道(14)；所述空气动力系统包括气泵(21)，设置在述L型导流板(32)拐角内的气头(22)，两端分别与气泵(21)、气头(22)连接的气管(23)；所述垂吊式导流系统(3)包括安装在主体跑道池(11)上可拆卸和调节垂直高度的支架(31)，安装在支架(31)下方、可调节垂直高度的L型导流板(32)；所述L型导流板(32)刚好可容置在循环跑道(11)内、且所述L型导流板(32)的“L”型拐角通过合页连接；所述光源强化单元(4)包括设置在主体跑道池(11)池壁上的发光单元(41)。

【技术特征摘要】
1.一种新型气动式念珠藻属藻类跑道池培养系统，包括跑道池(1)、空气动力系统(2)，其特征在于还包括垂吊式导流系统(3)、光源强化单元(4)；所述跑道池(1)包括主体跑道池(11)、固定在主体跑道池(11)底部的U型隔板(12)、设置在U型隔板(12)开口处的片状隔板(13)，使主体跑道池(11)内形成S型的循环跑道(14)；所述空气动力系统包括气泵(21)，设置在述L型导流板(32)拐角内的气头(22)，两端分别与气泵(21)、气头(22)连接的气管(23)；所述垂吊式导流系统(3)包括安装在主体跑道池(11)上可拆卸和调节垂直高度的支架(31)，安装在支架(31)下方、可调节垂直高度的L型导流板(32)；所述L型导流板(32)刚好可容置在循环跑道(11)内、且所述L型导流板(32)的“L”型拐角通过合页连接；所述光源强化单元(4)包括设置在主体跑道池(11)池壁上的发光单元(41)。2.如权利要求1所述的跑道池培养系统，其特征在于所述循环跑道(14)的拐角处设置为弧形。3.如权利要求1所述的跑道池培养系统，其特征在于所述主体跑道池(11)的制作材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩文军，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43