[实用新型]微藻诱导养殖系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及微藻养殖技术领域，具体涉及一种微藻诱导养殖系统。

背景技术

藻类植物不但能捕获空气中的二氧化碳，有助于控制温室气体排放，据统计，占地1平方公里的养藻场可年处理5万吨二氧化碳。微藻的开发不但能减排CO₂，并且可以利用微藻积累碳水化合物、色素和油脂的特性，进行微藻生物饲料、食品、药品、生物乙醇和生物柴油的开发，从而改善和丰富人类对食物、药品、能源的需求。 高价值微藻和生物能源微藻的开发是目前研究的热点，比如高价值微藻的盐藻、雨生红球藻、紫球藻和能源微藻的小球藻、栅藻、硅藻等都是目前研究的重点。

微藻的培养或养殖就是微藻通过光合作用把CO₂和水转变为有机物，从而进行生长和繁殖的过程。在微藻的正常培养过程中，微藻首先积累糖类和蛋白质，以分裂生殖为主；当养殖高价值微藻和能源微藻时，需要特殊的条件使微藻积累目的产物时，需要改变培养条件，使之不利于微藻生长或生存，此时微藻开始积累淀粉、色素和油脂，这些条件包括特殊营养物质的缺乏（N或P）或低温、强光等；所以能源微藻的养殖需要在养殖过程中进行油脂的诱导，也即改变微藻养殖过程中的某个或某些生长条件进行限制性养殖，从而诱导淀粉、色素或油脂的积累。因此可以看出这些微藻的养殖不但需要微藻的快速繁殖，也需要微藻快速的积累淀粉、色素或油脂，从而高效的生产所需的生物材料。

当今的微藻培养过程中，最普遍采用的微藻诱导方式有三种。第一，人为减少微藻生长所需的营养液中N含量，造成微藻不能合成蛋白质，从而使微藻不能进行分裂和繁殖，其光合作用的能量和碳源转化成淀粉或油脂积累；该方法虽能使微藻积累淀粉或油脂，但是积累时间太长，造成生产成本过大。第二，可以采用高强度的太阳光或人造光进行光诱导，强光作用下，微藻色素吸收的光能远大于光合作用中心所需能量，从而造成微藻机体收到强氧化，进而造成损伤；为保护机体不受损，微藻开始改变代谢方式，最显著的特点是，微藻开始减少叶绿素的含量，合成其他有色色素，并开始积累淀粉，继而合成油脂存储多余的热量；该方法虽能使微藻积累淀粉、色素或油脂，但是强光也可能使藻液温度升高过快，导致微藻细胞死亡，另外强光诱导在营养充足时，效果并不好。第三，把第一和第二种方法结合起来使用，这种方法在光合生物反应器养殖微藻中最为普遍，该方法就是通过两种光程的反应器进行两步法养殖，第一步是在较宽光程反应器中给微藻提供充足的营养和光，使微藻快速繁殖，待藻液中N含量较低时，进行第二步养殖；第二步就是把第一步中反应器内的藻液转移到另一种窄的反应器中养殖，此时，藻液内的N含量不仅低，而且窄光程反应器也给细胞提供了更充足的光能，使其快速积累淀粉或油脂；采用这种方法，目的产物积累效率较高，但固定投资成本（窄光程的反应器）较高，同时，增加了占地面积，诱导目的产物转换效率也取决于由宽光程到窄光程的适合比例，如，若诱导光程过宽，诱导效率会不明显；诱导光程过窄，对反应器表面的藻会造成光抑制，影响产量。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够在常规流动式循环微藻养殖设施中完成快速目的产物诱导的养殖系统，使能源微藻可以在常规的循环流动培养设施中完成目的产物的积累，无需额外建造专门的诱导养殖设备、设施，有效降低了这些微藻的养殖成本及设备占地，显著提高微藻养殖的经济性。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：一种微藻诱导养殖系统，将并列排布的管状结构的首尾依次连通形成管式反应器，首个管状结构的出口通过出液管与缓冲罐上部连通，末个管状结构的入口通过进液管与缓冲罐的底部连通，在进液管上安装有水泵，同时，在进液管的前后位置分别连接有测样管，测样管与藻液测样池连通，测样管上安装有预设阀门，并设置有对藻液测样池进行信号采集的传感器，各传感器分别与控制决策系统的信号输入端连接，控制决策系统的控制端与水泵的控制端连接。

所述传感器包括温度传感器， pH传感器和光学密度仪。

在所述透明管状结构上设置有光照强度探头，光照强度探头通过信号线与控制决策系统连接。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型提出了一步法养殖特殊经济藻（盐藻、雨生红球藻或油藻等）的系统，能够在常规循环流动式微藻养殖设施中完成目的产物诱导，无需为诱导目的产物更换或增加养殖设备，节省投资和占地，减少操作步骤和能源消耗，能够实现经济微藻自动、连续、快速和高效的生产。

2、能够使微藻在快速增殖过程中高效积累目的产物（多糖、色素或油脂等）。能够使单位目的产物产量成本大幅度降低。