一种新型微藻培养生物反应器制造技术

本发明专利技术为一种新型微藻培养生物反应器，包括透光培养箱，底座，搅拌设备，防水轴封，加热棒和控制系统。所述搅拌设备包括机械搅拌器和空气气泵。其中机械搅拌器的搅拌桨位于透光培养箱中，驱动搅拌器的电机和空气气泵位于底座中。所述控制系统置于底座中，用于控制搅拌器的运行。所述加热棒置于透光培养箱中，用于加热水温，使培养箱内水体温度在微藻最适宜生长范围内。所述防水轴封包括上轴封和下轴封，分别位于圆形隔板的上方和下方，两者通过螺纹连接，上轴封有一圈凹槽，用于放置“O”型密封圈。本新型藻类培养生物反应器的新型“0”型圈防水轴封结构简单，密封性能好，同时本反应器还可根据光合藻类的昼夜代谢差异，通过控制系统调控搅拌方式，提高生产效率，降低功耗。降低功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种新型微藻培养生物反应器


[0001]本专利技术属于微藻培养工程领域，具体涉及一种新型微藻培养生物反应器。

技术介绍

[0002]微藻是一种在陆地、海洋广泛分布，营养丰富、光合利用度高的自养植物，在有光照时进行光合作用，无光照时进行呼吸作用代谢，其光合效率高、生长周期短，可在盐碱地、沙漠、海域养殖。微藻能有效利用光能、CO2和无机盐类合成蛋白质、脂肪、碳水化合物以及多种高附加值生物活性物质，其在食品、保健品、医药、基因工程、液体燃料等领域具有较好的应用前景。
[0003]但是，目前使用的小型微藻培养生物反应器一般是通过单一的空气鼓泡器或者机械搅拌器进行搅拌，前者搅拌不充分，无法使藻体均匀受光，光合效率低，后者采用传统轴封，结构复杂，功耗大，成本高，无法满足家庭或者小规模生物反应器培养微藻的需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：针对上述存在的一系列问题，提供了一种投资小、功耗低、密封好、生产效率高的新型微藻培养生物反应器，以达到适用于家庭或小规模养殖微藻的目的，提高综合效益。
[0005]技术方案：本专利技术提供一种新型微藻培养生物反应器，包括透光培养箱，底座，搅拌设备，控制系统，加热棒和新型“O”型圈防水轴封。透光培养箱与底座装配在一起，组装成一个柱形培养器。加热棒置于透光培养箱中，根据不同微藻的适宜生长环境，设置加热棒温度，使其加热维持水体温度在相应微藻的适宜环境温度内。在底座内置有空气气泵，用于驱动机械搅拌器搅拌的电机，控制系统连接并控制空气气泵和电机，可进行手动或者自动来控制切换搅拌方式，新型“O”型圈防水轴封的上下轴封通过螺纹进行连接，并将透光培养箱中的隔板固定在上下轴封连接的间隙处，“O”型密封圈位于上轴封的环形凹槽中，电机轴杆穿过防水轴封的中间小孔进入透光培养箱中，另一端连接搅拌桨进行旋转搅拌。
[0006]所述新型微藻培养生物反应器的透光培养箱，位于反应器的上部，包括盖板、箱体和隔板。箱体为柱形，盖板和隔板外径与箱体一致，隔板的中心有圆形孔，建议采用亚克板、玻璃等具有良好透光性的材料，以确保透光培养箱有足够的透光性，使藻细胞可以接受足够的光照，进行光合作用。
[0007]所述新型微藻培养生物反应器的底座，位于反应器的下部，包括底箱和底板。底箱为柱形，底板外径与透光培养箱一致，需要有一定的强度，用于支撑透光培养箱，并可用于放置电气设备。
[0008]所述新型微藻培养生物反应器的搅拌设备，包括机械搅拌器和空气气泵。机械搅拌器包括电机和搅拌桨，电机置于底座中，搅拌桨在透光培养箱中，两者通过电机轴杆连接，并由电机驱动进行搅拌；空气气泵置于底座中，用于向透光培养箱中通入空气，进行气
升式搅拌，从一定程度上起到搅拌作用，并为藻细胞提供呼吸作用所需的氧气。通过切换两种搅拌方式，从微藻的生长习性上，满足其昼夜不同的搅拌需要，大大提高微藻的生长效率。
[0009]电机转速为60
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200r/min，功率为6
‑
20W，较小转速和功率满足不了搅拌需要，较大 转速和功率所需成本较高，不适用于家庭或小规模养殖微藻。
[0010]优选的，电机转速为100
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120r/min，功率为10
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14W，既可保证足够的转速进行搅拌，又可有效控制成本。
[0011]空气气泵功率为2
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10W，单孔出气量为1.5
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4L/min，过低功率和出气量，满足不了搅拌和供氧需求，过高功率和出气量，会提高成本和造成大量氧气浪费流失。
[0012]优选的，气泵功率为3
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4W，单孔出气量为2
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2.5L/min，既可保证足够的气动搅拌和供氧，同时还可降低成本，提高综合效益。
[0013]作为进一步改进，本新型微藻培养生物反应器的机械搅拌器，其叶片可采用桨叶式或涡轮式，利用其搅拌特性，可使流体产生对流循环，湍流扩散，及剪切流，使培养箱中的上下部藻体充分搅拌混合，避免局部藻体聚集，使藻细胞充分接受光照，提高受光率，同时利用形成的剪切流和湍流，充分搅动培养液，使光合作用产生的氧气能快速进入空气中，降低培养液中氧气的溶解量，消除富氧环境对光合作用的抑制，大大提高藻细胞的光合速率，提高生产效率。
[0014]所述新型微藻培养生物反应器的控制系统，可采用手动、自动或者手自一体的控制方式。根据微藻昼夜不同的代谢特点，控制系统控制搅拌设备切换不用的搅拌方式：光照充足时，切换机械搅拌器处于运行状态，进行机械搅拌，充分利用搅拌器的搅拌特性，使培养箱中的上下部藻体充分搅拌混合，避免局部藻体聚集，提高受光率，从而提高光合效率；光照不足时，切换为空气气泵向培养箱中通入空气，进行气升式搅拌，并为微藻提供氧气，以满足不同的生产需求，控制成本，提高效率。
[0015]所述新型微藻培养生物反应器的加热棒，位于透光培养箱中。在培养微藻时，加热棒悬于箱内培养液中，根据不同微藻的适宜生长温度，设置加热棒的加热温度，使水体温度维持在微藻的最适宜生长范围内，提高生长效率。
[0016]所述新型微藻培养生物反应器的新型“0”型圈防水轴封，包括上轴封、下轴封和“O”型密封圈。上轴封为柱形，中间有圆柱形突出部分并且有螺纹，突出部分的中间有圆形通孔，其轴线与电机轴杆相同，且直径等于轴杆的外径，在突出部分与上轴封边缘之间有一圈环形凹槽，用于放置“O”型密封圈；下轴封同为柱形，中间有凹槽并且有螺纹用于与上轴封进行连接，凹槽中间同样有与电机轴杆外径相同且同轴线的圆形通孔。“O”型密封圈放置在上轴封凹槽中。装配时，上轴封的突出部分通过圆形隔板中间的圆孔与下轴封进行连接，隔板中间的圆孔直径要大于螺纹外径，并且要小于“O”型密封圈的内径，这样上下轴封可固定住隔板，再通过隔板与上轴封的凹槽将“O”型密封圈进行固定，电机轴杆再通过上下轴封的通孔进入培养箱中。本新型“0”型圈防水轴封结构简单，拆装方便，具有良好的密封效果。
[0017]本新型微藻培养生物反应器具有以下优点：1、本新型微藻培养生物反应器，采用机械式与鼓泡式相结合的混合搅拌方式。在足够光照条件下，使用电机驱动搅拌桨旋转搅拌，利用其特性，充分搅拌混合上下部藻体，提高受光率，同时利用形成的剪切流和湍流，充分搅动培养液，降低培养液中氧气的溶解
量，消除氧气对光合作用的抑制，促进光合作用的进行，提高生产效率；在无光照条件时，利用空气气泵向水体中通入空气，可在一定程度上进行搅拌，并为藻体细胞的呼吸代谢提供氧气。这种混合搅拌方式，很好地契合了微藻的新陈代谢特性，有助于提高产品质量及生产效率。
[0018]2、本新型微藻培养生物反应器，采用的新型
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0”型圈防水轴封，具有良好的密封性，相比结构复杂的传统轴封，结构更加简单，传动过程中的功耗低，更换维护方便，综合成本低。
[0019]3、本新型微藻培养生物反应器，其控制系统可采用手动、自动或手自一体的控制方式，可满足不同的生产需求本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型微藻培养生物反应器，其特征在于：包括透光培养箱(1)，底座（2），搅拌设备（3），控制系统（4），加热棒（5）和新型“O”型圈防水轴封（6）。2.根据权利要求1所述的一种新型微藻培养生物反应器，其特征在于：所述透光培养箱（1）位于反应器器上部，包括盖板（6），柱形箱体（7）和隔板（8）。3.根据权利要求1所述的一种新型微藻培养生物反应器，其特征在于：所述底座（2）位于反应器下部，是与上部透光培养箱外径相同的柱形箱体，包括底箱（9）和底板（10）。4.根据权利要求1所述的一种新型微藻培养生物反应器，其特征在于：所述搅拌设备（3）包括机械搅拌器（11）和空气气泵（12）。5.根据微藻昼夜不同的代谢方式差异，白天通过机械搅拌器（11）进行高剪切力搅拌，提高光接触效率，同时加快光合过程中生成的氧气逃逸，消除氧抑制，促进微藻的光合作用； 夜间通过空气气泵（12）进行气动搅拌并为微藻提供氧气，促进微藻的呼吸作用。6.机械搅拌器的搅拌桨（13）位于透光培养箱中部区域，搅拌器的驱动电机（14）和...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅兴国，梅丹宇，
申请(专利权)人：梅丹宇，
类型：发明
国别省市：