一种适于兼养培养的微藻无菌培养装置 |
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| 申请号 | CN201821285805.5 | 申请日 | 2018-08-09 | 公开(公告)号 | CN208776708U | 公开(公告)日 | 2019-04-23 |
| 申请人 | 济南大学; | 发明人 | 纪雁; 李强; 樊祥宇; 李玉梅; 高娟; | ||||
| 摘要 | 本实用新型涉及一种适于兼养培养的微藻无菌培养装置，属于微藻培养装置领域。所述培养装置包括：培养罐顶盖、罐体、底座、 光源 ，罐体的上下底面均开口，培养罐顶盖可拆卸地设置在罐体的上底面开口处，罐体下底面与底座可拆卸连接，底座的底部为漏斗形结构，漏斗形构造的下端设有出料口；光源设置在罐体内部，且与培养罐顶盖连接，罐体由反光外层壁和透明内层壁构成；底座中铺设有布气结构，布气结构由2个 串联 的条形布气板构成，其中一个布气板和进气口连接。本实用新型联合应用强度可调的内置光源以及内反光的培养罐外层壁，既最大程度地提高了光能利用效率，又提高了微藻的光合作用效率，很好地达到节约成本、提高产率的目的。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种适于兼养培养的微藻无菌培养装置，其特征在于：所述培养装置包括：培养罐顶盖、罐体、底座、光源，所述罐体的上下底面均开口，所述培养罐顶盖可拆卸地设置在罐体的上底面开口处，所述罐体下底面与底座可拆卸连接，底座的底部为漏斗形结构，漏斗形构造的下端设有出料口；所述光源设置在罐体内部，且与培养罐顶盖连接，所述出料口中设置有控制阀门； |
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| 说明书全文 | 一种适于兼养培养的微藻无菌培养装置技术领域[0001] 本实用新型涉及微藻培养装置领域，尤其涉及一种可进行微藻兼养培养的无菌培养装置。 背景技术[0002] 微藻具有生长速度快、含油量高、可同化空气中的CO2以及废水中的有机碳源等诸多优点，因此微藻正作为第三代、第四代生物柴油生产原料而受到全世界的广泛关注。但是，目前微藻生物质产率低、生产成本高，限制了微藻生物柴油的产业化发展。使用有机碳源进行兼养培养可以极大促进微藻生长、提高生物质产率，但是存在容易污染杂菌、影响产率的问题。已有的微藻培养装置大多是针对微藻自养培养的装置，不能解决微藻兼养培养中污染杂菌的问题。另外，微藻在细胞生长及积累油脂的不同阶段对光照波长需求不同，随着微藻生物质浓度增加，微藻接收到的平均辐照强度变小、光合效率降低，光能利用效率低，这些都是微藻培养过程中亟需解决的问题。为此，本实用新型设计了一种可进行微藻兼养培养的无菌培养装置，以期解决上述问题。实用新型内容 [0003] 针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型旨在于提供一种适于兼养培养的微藻无菌培养装置，本实用新型的培养装置可以使用有机碳源对微藻进行兼养培养，提高了微藻生物质产率，解决了微藻兼养培养及取样过程中容易污染杂菌的问题。另外，本实用新型联合应用强度可调的内置光源以及内反光的培养罐外层壁，既最大程度地提高了光能利用效率，又提高了微藻的光合作用效率，很好地达到节约成本、提高产率的目的。 [0004] 为实现上述发明目的，本实用新型公开了下述技术方案： [0005] 一种适于兼养培养的微藻无菌培养装置，所述培养装置包括：培养罐顶盖、罐体、底座，所述罐体的上下底面均开口，所述培养罐顶盖可拆卸地设置在罐体的上底面开口处，用于封闭罐体的上底面开口，所述罐体下底面与底座可拆卸连接，底座的底部为漏斗形结构，漏斗形构造的下端设有出料口，方便在培养结束后收集微藻和培养液；培养罐顶盖、罐体、底座可拆卸连接便于对各部件进行清洗消毒。 [0006] 所述罐体由双层壁构成，其中，外层壁由反光材料制成，内层壁由透明材料制成，这样可以有效防止罐体内的光源提供的光线逸出，提高光能利用效率。因为在微藻培养过程中，在藻浓度较低时，光线的穿透力强，会导致大量光线逸出罐体而无法得到有效利用，光能利用率低，随着微藻的繁殖，微藻达到较高浓度时，由于藻细胞的遮挡，光线的穿透力大幅度减弱，导致培养液中光密度低，远离光源的微藻接收的光线少，光合作用弱，当罐体的外层壁为由反光材料制成时，在微藻低浓度阶段，由于外层壁的反射作用，罐体内的光线可以实现多次反射，难以逸出罐体，可以大幅度提高光能的利用率；在微藻高浓度阶段，也会因为外层壁将光线又反射到了罐体内部，可以使远离光源的微藻再次受到光照，在一定程度上弥补微藻浓度高造成的光线接收不足的缺陷；本实用新型联合应用强度可调的内置光源以及内反光的培养罐外层壁，既最大程度地提高了光能利用效率又提高了微藻的光合作用效率，很好地实现了节约成本、提高产率的目的。 [0007] 优选的，所述透明材料包括：聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚丙烯。 [0009] 优选的，所述罐体的外层壁为反光单向透视膜，这样设置的好处是：既可以反射内部光线，又可在外部观察罐内培养情况，或者在需要接收太阳光照时，可以方便地将外层壁拆卸下来，方便实用。 [0010] 进一步地，所述底座中铺设有布气结构，所述布气结构由2个串联的条形布气板构成，其中一个布气板和进气口连接，两个布气板分别在漏斗形结构的两侧面上相对设置。 [0011] 优选的，2个条形布气板由软管连接。 [0012] 本实用新型这样设置布气结构以及布气结构的位置的原因是：首先，通过曝气可实现对微藻培养液的均匀搅动；其次，由于阻力原因，两块布气板冒出气流大小不同，直接与进气口相连的布气板气流较大，另一块布气板的气流较小，这样就会导致两个布气板两侧的布气不均匀，这种不均匀反而会使罐体内的培养液就形成上下循环流动，对罐内培养液和微藻进行充分的、全面的搅拌；同时，通过与罐体的双层壁结构配合，可以有效使微藻均匀接收光照，大幅度提高微藻的光合作用，提高代谢产物的积累。 [0013] 优选的，所述进气口和2个条形布气板均位于同一垂直平面上，以保证罐内培养液形成均匀的上下循环流动。 [0015] 所述罐体侧面的下部设有进气口，进气口通过与空气泵连接。 [0016] 优选的，所述进气口和所述空气泵之间连接气体流量计，用以调节通气量大小。 [0017] 优选的，所述进气口和气体流量计之间连接有第二微孔滤器，第二微孔滤器的孔径为0.22μm，可有效滤除通入气体中的杂菌，确保通入罐体的是无菌气体。 [0018] 进一步地，所述底座外周设有支架，底座设置在支架上。 [0019] 所述培养罐顶盖上设有无菌定量取样器、出气口，所述无菌定量取样器用于定量吸取罐内的培养液而不会引入杂菌，避免培养液被污染；所述出气口用于排出罐体内产生的气体。 [0020] 所述无菌定量取样器包括吸液管、硅胶软塞、出液管、刻度滑块、刻度柱、储液柱，其中，所述储液柱、出液管、硅胶软塞、吸液管依次连接，所述储液柱内设置有刻度柱，刻度柱上套设有刻度滑块，通过刻度滑块可以更加准确读取储液柱内的培养液的体积。使用时，先通过向上滑动刻度滑块，通过伸入液面以下的吸液管吸取一定体积的培养液至储液柱内，然后向下滑动刻度滑块至0刻度，储液柱内的培养液通过出液管排出。 [0021] 进一步地，所述出气口与第一微孔滤器连接，优选的，第一微孔滤器的孔径为0.22μm，便于过滤除去杂菌，避免外界的杂菌进入罐体内，污染罐体内的微藻。 [0022] 进一步地，所述培养装置还包括透明灯罩和光源，所述光源设置在罐体内部，且与培养罐顶盖连接，所述透明灯罩将光源罩在其中以保护光源，因为在微藻培养过程中，光源会被浸渍在培养液中，透明灯罩的设置既可以防止光源在培养液中发生损坏，又不会影响光线的传输。 [0023] 所述光源与光照控件连接，光照控件用于调节光源的光照强度、光波长、光暗周期比，因为微藻在生长及积累活性物质阶段对光源波长有不同偏好，通过调节光源波长调控更有利于微藻的生长和活性物质积累。 [0025] 优选的，所述出料口中设置有控制阀门，以控制微藻生物质的输出量。 [0026] 与现有技术相比，本实用新型取得了以下有益效果： [0027] (1)本实用新型的培养装置可进行微藻兼养、无菌培养，既提高了微藻的生物质产率，又可以避免杂菌污染。 [0028] (2)本实用新型的培养装置的光照强度和光波长可通过控件调节，满足不同浓度、不同生长阶段微藻对光源的需要。 [0029] (3)藻浓度较低时，光线的穿透力强，会导致大量光线逸出罐体而无法得到有效利用，光能利用率低，随着微藻的繁殖，微藻达到较高浓度时，由于藻细胞的遮挡，光线的穿透力大幅度减弱，导致培养液中光密度低，远离光源的微藻接收的光线少，光合作用弱，当罐体的外层壁为由反光材料制成时，在微藻低浓度阶段，由于外层壁的反射作用，罐体内的光线可以实现多次反射，难以逸出罐体，可以大幅度提高光能的利用率；在微藻高浓度阶段，也会因为外层壁将光线又反射到了罐体内部，可以使远离光源的微藻再次受到光照，在一定程度上弥补微藻浓度高造成的光线接收不足的缺陷。 [0030] (4)罐体的外层壁可以拆除，在需要从整体上观察培养情况，或者在需要时接收太阳光照时，可以方便地将外层壁拆卸下来，方便实用。 [0031] (5)两个条形布气板采用串联设计，通过曝气可实现对微藻培养液的均匀搅动；其次，由于阻力原因，两块布气板冒出气流大小不同，直接与进气口相连的布气板气流较大，另一块布气板的气流较小，这样就会导致两个布气板两侧的布气不均匀，这种不均匀反而会使罐体内的培养液就形成上下循环流动，对罐内培养液和微藻进行充分的、全面的搅拌；同时，通过与罐体的双层壁结构配合，可以有效使微藻均匀接收光照，大幅度提高微藻的光合作用，提高代谢产物的积累。 附图说明 [0033] 图1为本实用新型适于兼养培养的微藻无菌培养装置的结构示意图。 [0034] 图2为本实用新型无菌定量取样器5的结构示意图。 [0035] 图3为本实用新型培养装置中培养液在布气板作用下的循环示意图。 [0036] 附图中标记分别代表：1-培养罐顶盖、2-外层壁、3-内层壁、4-底座、5-无菌定量取样器、6-光照控件、7-第一微孔滤器、8-出气口、9-进料口、10-透明灯罩、11-光源、12-第二微孔滤器、13-进气口、14-气体流量计、15-空气泵、16-布气结构、17-支架、18-出料口、19-吸液管、20-硅胶软塞、21-出液管、22-刻度滑块、23-刻度柱、24-储液柱。 具体实施方式[0037] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。 [0038] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。 [0039] 正如背景技术所述，现有的兼养培养仍然存在容易污染杂菌、影响产率以及光合效率降低，光能利用效率低的问题，因此，本实用新型提出了一种适于兼养培养的微藻无菌培养装置，现结合附图及具体实施方式对本实用新型进一步进行说明。 [0040] 实施例1： [0041] 如图1、2所述，一种适于兼养培养的微藻无菌培养装置，所述培养装置包括：培养罐顶盖1、罐体、底座4，所述罐体的上下底面均开口，所述培养罐顶盖1可拆卸地设置在罐体的上底面开口处，所述罐体下底面与底座4可拆卸连接，底座4的底部为漏斗形结构，漏斗形构造的下端设有出料口18。 [0042] 所述罐体由双层壁构成，其中，外层壁2由反光材料制成，内层壁3由透明材料制成，所述反光材料为反光单向透视膜，所述透明材料为聚甲基丙烯酸甲酯，且所述罐体的外层壁2与内层壁的外表面可拆卸地连接。 [0043] 所述底座4中铺设有布气结构16，所述布气结构由2个通过软管串联形成的条形布气板构成，其中一个布气板和进气口13连接，两个布气板分别在漏斗形结构的两侧面上相对设置，且进气口和所述2个条形布气板位于同一垂直平面上。 [0044] 所述罐体侧面的上部设有进料口9，进料口9中设有控制阀门，罐体侧面的下部设有进气口13，进气口13通过与空气泵15连接。 [0045] 所述进气口13和所述空气泵15之间连接气体流量计14，所述进气口13和气体流量计14之间连接有第二微孔滤器12，第二微孔滤器12的孔径为0.22μm。 [0046] 所述底座4外周设有支架，底座设置在支架上。 [0047] 所述培养罐顶盖1上设有无菌定量取样器5、出气口8，所述无菌定量取样器5包括吸液管19，硅胶软塞20，出液管21，刻度滑块22，刻度柱23，储液柱24，其中，所述储液柱24、出液管21、硅胶软塞20、吸液管19依次连接，所述储液柱24内设置有刻度柱23，刻度柱23上套设有刻度滑块22。 [0048] 所述出气口8与第一微孔滤器7连接，第一微孔滤器的孔径为0.22μm。 [0049] 所述培养装置还包括透明灯罩10和光源11(LED灯)，所述光源11设置在罐体内部，且与培养罐顶盖1连接，所述透明灯罩10将光源11罩在其中以保护光源11，光源11与光照控件6连接。所述出料口18中设置有控制阀门。 [0050] 以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。 |
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