本發(fā)明屬于生物培養(yǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣升式微藻生物膜培養(yǎng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

微藻細(xì)胞富含氨基酸、蛋白質(zhì)、維生素、不飽和脂肪酸等多種高附加值的生物物質(zhì)，已經(jīng)成為人類食品、醫(yī)藥、染料、精細(xì)化工領(lǐng)域的重要材料來源。目前，隨著石油、煤炭等化石能源的日益枯竭，基于生物質(zhì)的生物煉制引起了人們的高度重視，微藻作為重要的可再生能源能夠提供大量的生物質(zhì)( 油脂、淀粉、纖維素)，在生物煉制領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。

現(xiàn)有技術(shù)如授權(quán)公告號CN 103773673 B 一種用于微藻培養(yǎng)的圓柱形氣升式高效光生物反應(yīng)器及應(yīng)用 該發(fā)明公開了一種用于微藻培養(yǎng)的圓柱形氣升式高效光生物反應(yīng)器及應(yīng)用，包括透光培養(yǎng)罐，還包括設(shè)置在透光培養(yǎng)罐外部的光照控制裝置、設(shè)置在透光培養(yǎng)罐內(nèi)部的溫度控制裝置和設(shè)置在透光培養(yǎng)罐底部的氣體供應(yīng)裝置，透光培養(yǎng)罐的頂部設(shè)置有接種加樣口和出氣口，出氣口上設(shè)置有第二過濾器，透光罐體底部設(shè)置有藻液收集口，藻液收集口上設(shè)置有閥門，該反應(yīng)器采用高度和直徑比例較大的圓柱形罐體，且設(shè)置了光強(qiáng)和光質(zhì)可更換調(diào)節(jié)的光照裝置，解決微藻培養(yǎng)密度增高以后產(chǎn)生的藻細(xì)胞自我遮蔽現(xiàn)象以及特定藻種對不同光質(zhì)的需求情況，保證充足的光能供應(yīng)，提高微藻的光合作用效率，易于實(shí)現(xiàn)高密度培養(yǎng)，但是僅用一種溫度監(jiān)測設(shè)備來檢測培養(yǎng)罐內(nèi)的溫度似乎精確性不高，光照控制的安全性還有提升空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提供一種可靠性好的氣升式微藻生物膜培養(yǎng)系統(tǒng)，具有雙溫度檢測設(shè)備，報(bào)警設(shè)備，培養(yǎng)罐耐溫性好的特點(diǎn)，能有效控制光強(qiáng)和光質(zhì)，提高微藻培養(yǎng)產(chǎn)量和質(zhì)量。

本發(fā)明針對上述技術(shù)問題所采取的方案為：一種氣升式微藻生物膜培養(yǎng)系統(tǒng)，包括培養(yǎng)罐、殼體、溫度控制器、氣體鋼瓶，培養(yǎng)罐底部設(shè)有控溫棒、氣石、收集口，培養(yǎng)罐通過導(dǎo)管與收集口連接，收集口設(shè)有閥門，氣石均布在培養(yǎng)罐底部，氣石通過導(dǎo)管與氣體供應(yīng)口連接，氣體供應(yīng)口通過導(dǎo)管與第一過濾器連接，第一過濾器通過三通接頭與第一流量計(jì)和第二流量計(jì)連接，第一流量計(jì)與空氣泵連接，第二流量計(jì)與氣體鋼瓶連接，空氣泵和氣體鋼瓶分別連接有空氣過濾器，培養(yǎng)罐頂部設(shè)有出氣口和加樣口，出氣口設(shè)有第二過濾器，培養(yǎng)罐設(shè)有光纖管和夾套，夾套內(nèi)設(shè)有溫度探針，溫度探針通過導(dǎo)線與溫度控制器連接，溫度控制器通過導(dǎo)線與控溫棒連接，溫度控制器設(shè)有顯示屏和溫度調(diào)節(jié)器，光纖管底部連接至培養(yǎng)罐底部，光纖管頂部與培養(yǎng)罐頂部平齊，光纖管內(nèi)設(shè)有光纖，光纖與工控機(jī)連接，工控機(jī)與集控室連接，工控機(jī)連接有報(bào)警器，集控室設(shè)有服務(wù)器、監(jiān)視屏和上位機(jī)，培養(yǎng)罐安置于殼體內(nèi)，培養(yǎng)罐為透光培養(yǎng)罐，殼體的直徑為培養(yǎng)罐的1~3倍，培養(yǎng)罐的高度為培養(yǎng)罐直徑的5~10倍，殼體內(nèi)壁設(shè)有發(fā)光二極管組，殼體內(nèi)壁與發(fā)光二極管組之間設(shè)有反光層，發(fā)光二極管組與殼體通過真空吸盤或螺栓或膠接方式連接，發(fā)光二極管組通過導(dǎo)線與光照控制器連接，光照控制器連接有光照開關(guān)和時(shí)間控制器。設(shè)有雙溫度檢測設(shè)備和報(bào)警設(shè)備，保證培養(yǎng)溫度在指定范圍內(nèi)且安全，使用的空氣經(jīng)過過濾，可防止細(xì)菌和雜質(zhì)進(jìn)入培養(yǎng)罐，氣升式模式改善培養(yǎng)液的流動(dòng)，促進(jìn)微藻光合作用和生物產(chǎn)量，可有效控制光強(qiáng)和光質(zhì)。

作為優(yōu)選，光照控制器還連接有GSM手機(jī)卡報(bào)警器，GSM手機(jī)卡報(bào)警器連接有天線，可防止光照控制器出錯(cuò)導(dǎo)致培養(yǎng)失敗的情況發(fā)生，可通過手機(jī)隨時(shí)監(jiān)控光照時(shí)間及控制光照開關(guān)。

作為優(yōu)選，培養(yǎng)罐為圓柱形，培養(yǎng)罐底部設(shè)有環(huán)形凸環(huán)，培養(yǎng)罐表面設(shè)有隔熱涂料，隔熱涂料由以下成分及重量份組成：丙烯酸改性有機(jī)硅樹脂30~52份、3-氨基異丁酸0.03~0.07份、低粘度高氯化聚乙烯樹脂15~30份、納米二氧化鈦5~10份、鹽酸萘乙二胺0.08~0.15份、納米氧化鋅2~3份、醋酸丁酯20~30份、正丁醇2~5份、環(huán)己酮2~5份。避免光照強(qiáng)度太大導(dǎo)致光照溫度過高對微藻培養(yǎng)效果的影響。

作為優(yōu)選，光纖管表面設(shè)有圓形凹點(diǎn)，光纖管為橡膠管，光纖管由以下成分及重量份組成：氯醇橡膠60~70份、聚乙二醇200 0.05~0.1份、快壓出炭黑15~20份、2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉聚合體1~2份、β-丙氨酸0.1~0.2份、N，N′-二苯基-對苯二胺2~4份、2-乙酰基吡嗪0.02~0.06份、鈦白粉3~5份、三氧化二銻5~8份、十溴二苯乙烷4~5份、氫氧化鈣5~10份、硬脂酸0.5~1份、滑石粉8~12份、二氧化硅8~12份、氧化鎂1~5份。橡膠管可很好的傳遞溫度到橡膠管內(nèi)壁且溫差很小，光纖可拾取橡膠管周圍的溫度，達(dá)到準(zhǔn)確的溫度檢測的效果。

有益效果：本發(fā)明采用溫度計(jì)、控溫棒和溫度控制器可有效的控制培養(yǎng)罐內(nèi)的培養(yǎng)液溫度，采用光纖測溫系統(tǒng)可在溫度控制器失效時(shí)還可繼續(xù)對培養(yǎng)液進(jìn)行溫度監(jiān)測及超出設(shè)定溫度的報(bào)警，提高培養(yǎng)安全性，設(shè)有的光照控制器連接有GSM手機(jī)卡報(bào)警器可防止光照控制器出錯(cuò)導(dǎo)致培養(yǎng)失敗的情況發(fā)生，可通過手機(jī)隨時(shí)監(jiān)控光照時(shí)間及控制光照開關(guān)，在培養(yǎng)罐表面設(shè)有的隔熱涂料可避免光照強(qiáng)度太大導(dǎo)致光照溫度過高對微藻培養(yǎng)效果的影響，且不會影響培養(yǎng)罐的透光性，光纖管可很好的傳遞溫度，利于提升光纖檢測溫度準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種氣升式微藻生物膜培養(yǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種氣升式微藻生物膜培養(yǎng)系統(tǒng)的夾套與溫度探針示意圖；

圖3為本發(fā)明一種氣升式微藻生物膜培養(yǎng)系統(tǒng)的培養(yǎng)罐俯視圖；

圖4為本發(fā)明一種氣升式微藻生物膜培養(yǎng)系統(tǒng)的光纖傳感系統(tǒng)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：1培養(yǎng)罐；2殼體；21發(fā)光二極管組；22光照控制器；23反光層；3溫度控制器；31溫度探針；32夾套；33控溫棒；4氣體鋼瓶；41第一過濾器；42氣石；43氣體供應(yīng)口；44第一流量計(jì)；45空氣泵；46第二流量計(jì)；5閥門；6收集口；7出氣口；8第二過濾器；9集控室；91光纖管；92工控機(jī)；93報(bào)警器；10支架；11加樣口；12 GSM手機(jī)卡報(bào)警器。

具體實(shí)施例

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

實(shí)施例1：

如圖1~4所示：一種氣升式微藻生物膜培養(yǎng)系統(tǒng)，包括培養(yǎng)罐1、殼體2、溫度控制器3、氣體鋼瓶4，培養(yǎng)罐1底部設(shè)有控溫棒33、氣石42、收集口6，培養(yǎng)罐1通過導(dǎo)管與收集口6連接，收集口6設(shè)有閥門5，氣石42均布在培養(yǎng)罐1底部，氣石42通過導(dǎo)管與氣體供應(yīng)口43連接，氣體供應(yīng)口43通過導(dǎo)管與第一過濾器41連接，第一過濾器41通過三通接頭與第一流量計(jì)44和第二流量計(jì)46連接，第一流量計(jì)44與空氣泵45連接，第二流量計(jì)46與氣體鋼瓶4連接，空氣泵45和氣體鋼瓶4分別連接有空氣過濾器，培養(yǎng)罐1頂部設(shè)有出氣口7和加樣口11，出氣口7設(shè)有第二過濾器8，培養(yǎng)罐1設(shè)有光纖管91和夾套32，夾套32內(nèi)設(shè)有溫度探針31，溫度探針31通過導(dǎo)線與溫度控制器3連接，溫度控制器3通過導(dǎo)線與控溫棒33連接，溫度控制器3設(shè)有顯示屏和溫度調(diào)節(jié)器，光纖管91底部連接至培養(yǎng)罐1底部，光纖管91頂部與培養(yǎng)罐1頂部平齊，光纖管91內(nèi)設(shè)有光纖，光纖與工控機(jī)92連接，工控機(jī)92與集控室9連接，工控機(jī)92連接有報(bào)警器93，集控室9設(shè)有服務(wù)器、監(jiān)視屏和上位機(jī)，培養(yǎng)罐1安置于殼體2內(nèi)，培養(yǎng)罐1為透光培養(yǎng)罐，殼體2的直徑為培養(yǎng)罐1的1~3倍，培養(yǎng)罐1的高度為培養(yǎng)罐1直徑的5~10倍，殼體2內(nèi)壁設(shè)有發(fā)光二極管組21，殼體2內(nèi)壁與發(fā)光二極管組21之間設(shè)有反光層23，發(fā)光二極管組21與殼體2通過真空吸盤或螺栓或膠接方式連接，發(fā)光二極管組21通過導(dǎo)線與光照控制器22連接，光照控制器22連接有光照開關(guān)和時(shí)間控制器。設(shè)有雙溫度檢測設(shè)備和報(bào)警設(shè)備，保證培養(yǎng)溫度在指定范圍內(nèi)且安全，使用的空氣經(jīng)過過濾，可防止細(xì)菌和雜質(zhì)進(jìn)入培養(yǎng)罐1，氣升式模式改善培養(yǎng)液的流動(dòng)，促進(jìn)微藻光合作用和生物產(chǎn)量，可有效控制光強(qiáng)和光質(zhì)。

光照控制器22還連接有GSM手機(jī)卡報(bào)警器12，GSM手機(jī)卡報(bào)警器12連接有天線，可防止光照控制器22出錯(cuò)導(dǎo)致培養(yǎng)失敗的情況發(fā)生，可通過手機(jī)隨時(shí)監(jiān)控光照時(shí)間及控制光照開關(guān)。

培養(yǎng)罐1為圓柱形，培養(yǎng)罐1底部設(shè)有環(huán)形凸環(huán)，培養(yǎng)罐1表面設(shè)有隔熱涂料，隔熱涂料由以下成分及重量份組成：丙烯酸改性有機(jī)硅樹脂30~52份、3-氨基異丁酸0.03~0.07份、低粘度高氯化聚乙烯樹脂15~30份、納米二氧化鈦5~10份、鹽酸萘乙二胺0.08~0.15份、納米氧化鋅2~3份、醋酸丁酯20~30份、正丁醇2~5份、環(huán)己酮2~5份。避免光照強(qiáng)度太大導(dǎo)致光照溫度過高對微藻培養(yǎng)效果的影響。

光纖管91表面設(shè)有圓形凹點(diǎn)，光纖管91為橡膠管，光纖管91由以下成分及重量份組成：氯醇橡膠60~70份、聚乙二醇200 0.05~0.1份、快壓出炭黑15~20份、2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉聚合體1~2份、β-丙氨酸0.1~0.2份、N，N′-二苯基-對苯二胺2~4份、2-乙?；拎?.02~0.06份、鈦白粉3~5份、三氧化二銻5~8份、十溴二苯乙烷4~5份、氫氧化鈣5~10份、硬脂酸0.5~1份、滑石粉8~12份、二氧化硅8~12份、氧化鎂1~5份。橡膠管可很好的傳遞溫度到橡膠管內(nèi)壁且溫差很小，光纖可拾取橡膠管周圍的溫度，達(dá)到準(zhǔn)確的溫度檢測的效果。

實(shí)施例2：

如圖1~4所示，培養(yǎng)罐1底部設(shè)有控溫棒33、氣石42、收集口6，培養(yǎng)罐1通過導(dǎo)管與收集口6連接，收集口6設(shè)有閥門5，氣石42均布在培養(yǎng)罐1底部，氣石42通過導(dǎo)管與氣體供應(yīng)口43連接，氣體供應(yīng)口43通過導(dǎo)管與第一過濾器41連接，第一過濾器41通過三通接頭與第一流量計(jì)44和第二流量計(jì)46連接，第一流量計(jì)44與空氣泵45連接，第二流量計(jì)46與氣體鋼瓶4連接，空氣泵45和氣體鋼瓶4分別連接有空氣過濾器，培養(yǎng)罐1頂部設(shè)有出氣口7和加樣口11，出氣口7設(shè)有第二過濾器8，培養(yǎng)罐1設(shè)有光纖管91和夾套32，夾套32內(nèi)設(shè)有溫度探針31，溫度探針31通過導(dǎo)線與溫度控制器3連接，溫度控制器3通過導(dǎo)線與控溫棒33連接，溫度控制器3設(shè)有顯示屏和溫度調(diào)節(jié)器，光纖管91底部連接至培養(yǎng)罐1底部，光纖管91頂部與培養(yǎng)罐1頂部平齊，光纖管91內(nèi)設(shè)有光纖，光纖與工控機(jī)92連接，工控機(jī)92與集控室9連接，工控機(jī)92連接有報(bào)警器93，集控室9設(shè)有服務(wù)器、監(jiān)視屏和上位機(jī)，培養(yǎng)罐1安置于殼體2內(nèi)，培養(yǎng)罐1為透光培養(yǎng)罐，殼體2與培養(yǎng)罐1可拆卸，殼體2的直徑為培養(yǎng)罐1優(yōu)選的2倍，培養(yǎng)罐1的高度為培養(yǎng)罐1直徑優(yōu)選的7倍，殼體2內(nèi)壁設(shè)有發(fā)光二極管組21，殼體2內(nèi)壁與發(fā)光二極管組21之間設(shè)有反光層23，發(fā)光二極管組21與殼體2通過真空吸盤或螺栓或膠接方式連接，發(fā)光二極管組21通過導(dǎo)線與光照控制器22連接，光照控制器22連接有光照開關(guān)和時(shí)間控制器。設(shè)有雙溫度檢測設(shè)備和報(bào)警設(shè)備，保證培養(yǎng)溫度在指定范圍內(nèi)且安全，光纖測溫采用分布式光纖測溫系統(tǒng)，。光纖測試采用BOTDA與DAS技術(shù)，穩(wěn)定性和可靠性高于溫度探針，使用的空氣經(jīng)過過濾，可防止細(xì)菌和雜質(zhì)進(jìn)入培養(yǎng)罐1，氣升式模式改善培養(yǎng)液的流動(dòng)，促進(jìn)微藻光合作用和生物產(chǎn)量，可有效控制光強(qiáng)和光質(zhì)。

光照控制器22還連接有GSM手機(jī)卡報(bào)警器12，GSM手機(jī)卡報(bào)警器12連接有天線，可防止光照控制器22出錯(cuò)導(dǎo)致培養(yǎng)失敗的情況發(fā)生，若發(fā)生光照控制器出錯(cuò)的情況，GSM手機(jī)卡報(bào)警器會將報(bào)警信息發(fā)送到指定手機(jī)提醒相關(guān)人員，培養(yǎng)人員還可通過手機(jī)隨時(shí)監(jiān)控光照時(shí)間及控制光照開關(guān)。

培養(yǎng)罐1為圓柱形，培養(yǎng)罐1底部設(shè)有環(huán)形凸環(huán)，增加培養(yǎng)罐容量，培養(yǎng)罐1表面設(shè)有隔熱涂料，隔熱涂料由以下成分及優(yōu)選的重量份組成：丙烯酸改性有機(jī)硅樹脂40份、3-氨基異丁酸0.038份、低粘度高氯化聚乙烯樹脂22份、納米二氧化鈦7份、鹽酸萘乙二胺0.1份、納米氧化鋅2.3份、醋酸丁酯24份、正丁醇3份、環(huán)己酮2份。避免光照強(qiáng)度太大導(dǎo)致光照溫度過高對微藻培養(yǎng)效果的影響，且隔熱涂料不影響培養(yǎng)罐的透光性。

光纖管91表面設(shè)有圓形凹點(diǎn)，利于光纖管91外部溫度傳遞到內(nèi)壁，光纖管91為橡膠管，光纖管91由以下成分及優(yōu)選的重量份組成：氯醇橡膠68份、聚乙二醇200 0.08份、快壓出炭黑17份、2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉聚合體1.2份、β-丙氨酸0.15份、N，N′-二苯基-對苯二胺2.6份、2-乙酰基吡嗪0.05份、鈦白粉4份、三氧化二銻7份、十溴二苯乙烷4.2份、氫氧化鈣8份、硬脂酸0.7份、滑石粉10份、二氧化硅11份、氧化鎂4份。橡膠管可很好的傳遞溫度到橡膠管內(nèi)壁且溫差很小，光纖可拾取橡膠管周圍的溫度，達(dá)到準(zhǔn)確的溫度檢測的效果。

實(shí)施例3：

如圖1~4所示， 在接種之前對培養(yǎng)罐1內(nèi)進(jìn)行滅菌，滅菌時(shí)溫度探針31和光纖均取出培養(yǎng)罐1，在培養(yǎng)罐1中加入培養(yǎng)基采用高壓蒸汽滅菌，培養(yǎng)基為培養(yǎng)罐1體積的80%，在殼體2內(nèi)壁安裝發(fā)光二極管組21，光質(zhì)為白光，6 組發(fā)光二極管組21光強(qiáng)分別為15、15、15、15、30 和30μmol photonsm-2s-1，通過發(fā)光二極管組21的組合可提供光強(qiáng)范圍為30-120μmol photons m-2s-1 的4 檔光照強(qiáng)度，每檔依次提高30μmol photons m-2s-1，等培養(yǎng)罐1內(nèi)培養(yǎng)基溫度降至室溫將其余部件安裝好組成氣升式微藻生物膜培養(yǎng)系統(tǒng)，然后，將微藻細(xì)胞通過加樣口11接種于培養(yǎng)罐1中，接種密度為0.4×107cells/mL，持續(xù)光照，進(jìn)行培養(yǎng)。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何限制。凡是根據(jù)發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。