專利名稱：藻類工業(yè)化培養(yǎng)方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種藻類工業(yè)化培養(yǎng)方法及其系統(tǒng)，尤指一種利用管道式培養(yǎng)系統(tǒng)， 使藻類循環(huán)地進(jìn)行光合作用，所產(chǎn)生的藻類工業(yè)化培養(yǎng)方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
藻類，例如螺旋藻(Spirulina)、紅球藻(Haematococcus PluvialisFlotow)或 葡萄藻，其含有豐富的蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素和酵素、抗氧化劑、蝦青素等多種有益人體的 營(yíng)養(yǎng)成分，近年來(lái)被廣為推薦食用，甚至已能從藻類提煉出生物柴油，以因應(yīng)能源的使用。 藻類培養(yǎng)液經(jīng)由光合反應(yīng)系統(tǒng)，進(jìn)行光合作用以產(chǎn)生藻細(xì)胞所需的養(yǎng)分，使藍(lán)藻能夠大量 地生長(zhǎng)繁殖。此外，光合作用后所產(chǎn)生的氧氣亦排入培養(yǎng)液中，使培養(yǎng)液中的含氧量增加。公知的藻類光合反應(yīng)系統(tǒng)，為一露天的大培養(yǎng)池。培養(yǎng)液容納于露天的大培養(yǎng)池 內(nèi)，以進(jìn)行光合作用。然而露天的大培養(yǎng)池不僅占地面積大、能源消耗多，而且使用受制于 天候的影響，尤其易受污染而影響藻類的質(zhì)量，造成生產(chǎn)業(yè)者諸多的不良困擾。發(fā)明人有感上述缺失的可改善，乃潛心研究并配合學(xué)理的運(yùn)用，終于提出一種設(shè) 計(jì)合理且有效改善上述缺失的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于可提供一種藻類工業(yè)化培養(yǎng)方法及其系統(tǒng)，用以增加可采收 藻類的產(chǎn)量，同時(shí)避免外部環(huán)境污染培養(yǎng)液，提高藻類的質(zhì)量。為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供一種藻類工業(yè)化培養(yǎng)方法，包括步驟有將藻類 及培養(yǎng)液放入一管道式光合作用單元，使藻類進(jìn)行光合作用而產(chǎn)生光合作用后的藻類及氧 氣；借助于一動(dòng)力輸液?jiǎn)卧獙⒐夂献饔煤蟮脑孱惣芭囵B(yǎng)液導(dǎo)入一進(jìn)氣/排氣單元，所述進(jìn) 氣/排氣單元用以排除培養(yǎng)液中的氧氣，同時(shí)補(bǔ)充培養(yǎng)液中的二氧化碳，所述進(jìn)氣/排氣單 元具有一第一密封件及一第二密封件，所述第一密封件及所述第二密封件于進(jìn)氣或排氣的 過(guò)程中保持所述進(jìn)氣/排氣單元與外部環(huán)境之間的密封狀態(tài)；以及將光合作用后的藻類及 培養(yǎng)液再循環(huán)地導(dǎo)入所述管道式光合作用單元。本發(fā)明亦提供一種藻類工業(yè)化培養(yǎng)系統(tǒng)，包括有一管道式光合作用單元，所述管 道式光合作用單元包括一可透光管路，所述可透光管路具有藻類及培養(yǎng)液；一動(dòng)力輸液?jiǎn)?元，所述動(dòng)力輸液?jiǎn)卧嫌芜B接所述管道式光合作用單元，所述動(dòng)力輸液?jiǎn)卧訅核隹?透光管路中的培養(yǎng)液；一進(jìn)氣/排氣單元，所述進(jìn)氣/排氣單元上游連接所述動(dòng)力輸液?jiǎn)?元，所述進(jìn)氣/排氣單元包含有一密閉式集液筒、一排氣管及一輸氣管，所述排氣管利用一 第一密封件使所述密閉式集液筒與外部環(huán)境的間形成密封狀態(tài)，所述輸氣管利用一第二密 封件使所述密閉式集液筒與外部環(huán)境的間形成密封狀態(tài)；以及一連通管單元，所述連通管 單元上游連通所述進(jìn)氣/排氣單元，所述連通管單元下游連接所述管道式光合作用單元。本發(fā)明具有以下有益的效果進(jìn)氣/排氣單元于進(jìn)氣或排氣的過(guò)程中，第一密封 件及第二密封件保持進(jìn)氣/排氣單元與外部環(huán)境的間的密封狀態(tài)，避免培養(yǎng)液遭受外部環(huán)境的污染，以維持培養(yǎng)液干凈度，有助于藻類的生長(zhǎng)繁殖。為使能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō) 明與附圖，然而附圖僅提供參考與說(shuō)明用，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。


圖1為本發(fā)明藻類工業(yè)化培養(yǎng)方法的流程圖；圖2為本發(fā)明藻類工業(yè)化培養(yǎng)系統(tǒng)的示意圖；圖2A為本發(fā)明藻類工業(yè)化培養(yǎng)系統(tǒng)的再一示意圖；圖3為本發(fā)明細(xì)胞分裂單元的示意圖；圖4為本發(fā)明藻類工業(yè)化培養(yǎng)系統(tǒng)的另一示意圖；圖5為本發(fā)明培養(yǎng)方法的步驟流程圖；圖6為本發(fā)明藻類工業(yè)化培養(yǎng)系統(tǒng)的又一示意圖；圖7A為本發(fā)明藻類工業(yè)化培養(yǎng)系統(tǒng)的變化實(shí)施例示意圖；圖7B為本發(fā)明藻類工業(yè)化培養(yǎng)系統(tǒng)的再一變化實(shí)施例示意圖；主要元件附圖標(biāo)記說(shuō)明管道式光合作用單元1可透光管路11 藻類注入口 111光合作用入水口 112光合作用出水管113補(bǔ)光單元 12 灑水單元 13溫度調(diào)節(jié)槽 14 溫度調(diào)控單元141溫度調(diào)節(jié)槽出水管 142透氣閥組件15 連通水管151 排氣管 152 開(kāi)關(guān)閥153排泄閥 154動(dòng)力輸液?jiǎn)卧?動(dòng)力輸液連接管21 加壓輸液泵22進(jìn)氣/排氣單元3密閉式集液筒31、31，排氣入水口 311排氣出水管 312 排氣管32 第一密封件321 擴(kuò)張部322 輸氣管 33 第二密封件331密閉式集液筒3IA連通管單元4連通管單元4A連通入水口 4IA 擴(kuò)張式連通管42A 連通出水管 43A 排氣口 44A連通管單元4B
排氣口 44B
細(xì)胞分裂單元5
連續(xù)式密封容器51小型試管511
中型燒杯512
汽升式光合作用單元513出氣管5131
吹氣裝置514第一管路514a
第二管路514b第三管路514c
光源模塊515第一光源5151
第二光源5152電源 5153
電控單元5154匯流管路52
第一儲(chǔ)液售;6A
第二儲(chǔ)液售;6B
打氣裝置7
開(kāi)關(guān)閥組件8
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1、圖2及圖3，本發(fā)明提供一種藻類工業(yè)化培養(yǎng)系統(tǒng)，包括一管道式光 合作用單元1、一動(dòng)力輸液?jiǎn)卧?、一進(jìn)氣/排氣單元3、一連通管單元4及一細(xì)胞分裂單元 5。由此，先將藻類及培養(yǎng)液放入細(xì)胞分裂單元5以產(chǎn)生擴(kuò)大生物量的藻類，進(jìn)而將擴(kuò)大生 物量的藻類注入管道式光合作用單元1，使藻類進(jìn)行光合作用而產(chǎn)生光合作用后的藻類及 氧氣。接著，借助于動(dòng)力輸液?jiǎn)卧?將光合作用后的藻類及培養(yǎng)液導(dǎo)入進(jìn)氣/排氣單元3， 用以排除培養(yǎng)液中的氧氣，同時(shí)補(bǔ)充培養(yǎng)液中的二氧化碳。最后，將光合作用后的藻類及培 養(yǎng)液導(dǎo)入連通管單元4，使藻類進(jìn)行生理調(diào)節(jié)一段時(shí)間，并將光合作用后的藻類及培養(yǎng)液再 循環(huán)地導(dǎo)入管道式光合作用單元1，使藻類逐漸生長(zhǎng)繁殖而成為可采收的藻類，進(jìn)而采收可 采收的藻類。管道式光合作用單元1 (如圖2)包含有一可透光管路11、一補(bǔ)光單元12、一灑水 單元13及一溫度調(diào)節(jié)槽14。可透光管路11接受日光燈、LED燈具或太陽(yáng)光的光線照射， 可透光管路11 一端設(shè)有一藻類注入口 111藻類注入口 111及一光合作用入水口 112，可透 光管路11另一端設(shè)有一光合作用出水管113。由此，將準(zhǔn)備的藻類及培養(yǎng)液由藻類注入口 111放入可透光管路11，使藻類及培養(yǎng)液于可透光管路11內(nèi)流動(dòng)。藻類吸收光線照射與培 養(yǎng)液中的二氧化碳，用以進(jìn)行光合作用而生長(zhǎng)繁殖，并產(chǎn)生氧氣。光合作用后的藻類及培養(yǎng) 液經(jīng)由光合作用出水管113流出可透光管路11。補(bǔ)光單元12為日光燈或LED燈具，補(bǔ)光單元12設(shè)置于可透光管路11附近適當(dāng)?shù)?位置，例如可透光管路11與補(bǔ)光單元12之間的距離或光線的照射角度可作適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，本 發(fā)明補(bǔ)光單元12設(shè)置于可透光管路11下方，但不加以局限。補(bǔ)光單元12發(fā)射的光線照射 可透光管路11，用以增加可透光管路11接受到的光線強(qiáng)度，以提供藻類進(jìn)行光合作用所需 的光線強(qiáng)度，促進(jìn)藻類的生長(zhǎng)繁殖。由此，根據(jù)不同藻類所適合的生長(zhǎng)環(huán)境，來(lái)改變?cè)孱愃?接受到的光線強(qiáng)度及光線角度。灑水單元13為手動(dòng)式或感應(yīng)式灑水器，灑水單元13設(shè)置于可透光管路11附近適當(dāng)?shù)奈恢茫景l(fā)明灑水單元13設(shè)置于可透光管路11上方，但不加以局限。灑水單元13將 水噴灑至可透光管路11，用以降低可透光管路11中培養(yǎng)液的溫度，避免光線照射而導(dǎo)致培 養(yǎng)液的溫度過(guò)高，提供藻類生長(zhǎng)繁殖所需的環(huán)境溫度。由此，根據(jù)不同藻類所適合的生長(zhǎng)環(huán) 境，來(lái)控制培養(yǎng)液的溫度。光合作用出水管113連接溫度調(diào)節(jié)槽14，用以將光合作用后的藻類及培養(yǎng)液導(dǎo)入 溫度調(diào)節(jié)槽14，溫度調(diào)節(jié)槽14設(shè)有一溫度調(diào)控單元141及一溫度調(diào)節(jié)槽出水管142。溫度 調(diào)控單元141為加熱器或冷卻器，溫度調(diào)控單元141加熱或冷卻溫度調(diào)節(jié)槽14，用以調(diào)節(jié)培 養(yǎng)液的溫度，而溫度調(diào)節(jié)槽出水管142將光合作用后的藻類及培養(yǎng)液導(dǎo)入動(dòng)力輸液?jiǎn)卧?。 由此，利用溫度調(diào)控單元141調(diào)節(jié)溫度調(diào)節(jié)槽14中培養(yǎng)液的溫度，以利于藻類的生長(zhǎng)繁殖。 尤其是，當(dāng)環(huán)境溫度太高或太低而不適合藻類生長(zhǎng)繁殖，溫度調(diào)節(jié)槽14降低或升高培養(yǎng)液 的溫度。動(dòng)力輸液?jiǎn)卧?具有一動(dòng)力輸液連接管21及一加壓輸液泵22。動(dòng)力輸液連接管 21 —端可連通溫度調(diào)節(jié)槽14水管，另一端連接進(jìn)氣/排氣單元3。加壓輸液泵22將動(dòng)力 輸液連接管21中的培養(yǎng)液加壓，迫使加壓后的培養(yǎng)液導(dǎo)入進(jìn)氣/排氣單元3。進(jìn)氣/排氣單元3為中空筒件，其包含有一密閉式集液筒31、一排氣管32及一輸 氣管33，密閉式集液筒31頂部設(shè)有一排氣入水口 311，密閉式集液筒31底部設(shè)有一排氣出 水管312。排氣管32 —端設(shè)于密閉式集液筒31頂部，利用第一密封件321使密閉式集液筒 31與外部環(huán)境之間形成密封狀態(tài)，避免外部環(huán)境的雜質(zhì)進(jìn)入密閉式集液筒31內(nèi)部，排氣管 32另一端向密閉式集液筒31底部延伸形成一擴(kuò)張部322。輸氣管33設(shè)于密閉式集液筒31 側(cè)壁，利用第二密封件331使密閉式集液筒31與外部環(huán)境之間形成密封狀態(tài)，避免外部環(huán) 境的雜質(zhì)進(jìn)入密閉式集液筒31內(nèi)部。然而，第一密封件321及第二密封件331為濾網(wǎng)或空 氣閥，氧氣或二氧化碳可通過(guò)第一密封件321或第二密封件331，同時(shí)避免外部環(huán)境的雜質(zhì) 進(jìn)入密閉式集液筒31內(nèi)部。藉此，受動(dòng)力輸液?jiǎn)卧?輸送的培養(yǎng)液經(jīng)由排氣入水口 311進(jìn) 入密閉式集液筒31，培養(yǎng)液沖擊擴(kuò)張部322，使培養(yǎng)液形成擴(kuò)散飛濺狀，培養(yǎng)液收集于密閉 式集液筒31底部，且培養(yǎng)液的氧氣由排氣管32排出密閉式集液筒31。再者，將二氧化碳由 輸氣管33導(dǎo)入密閉式集液筒31底部的培養(yǎng)液，用以提供藻類進(jìn)行光合作用所需的二氧化 碳，以提升培養(yǎng)液再次進(jìn)行光合作用的能力。于是，進(jìn)氣/排氣單元3利用排氣管32排出 培養(yǎng)液的氧氣，而利用輸氣管33補(bǔ)充培養(yǎng)液的二氧化碳。于進(jìn)氣或排氣的過(guò)程中，第一密 封件321及第二密封件331保持進(jìn)氣/排氣單元3與外部環(huán)境的間的密封狀態(tài)，避免培養(yǎng) 液遭受外部環(huán)境的污染，以維持培養(yǎng)液干凈度，有助于藻類的生長(zhǎng)繁殖。連通管單元4為封閉式管路，連通管單元4 一端連通于排氣出水管312，可直接與 排氣出水管312連接，連通管單元4另一端連接光合作用入水口 112。培養(yǎng)液由連通管單元 4導(dǎo)入可透光管路11，藻類再次進(jìn)行光合作用以生長(zhǎng)繁殖。細(xì)胞分裂單元5位于管道式光合作用單元1上游，先將藻類放入細(xì)胞分裂單元5， 加速藻類細(xì)胞分裂的速率，以獲得足夠的藻類細(xì)胞數(shù)目，產(chǎn)生擴(kuò)大生物量的藻類。細(xì)胞分裂 單元5包括多數(shù)個(gè)連續(xù)式密封容器51，每一個(gè)連續(xù)式密封容器51包括有多數(shù)個(gè)小型試管 511、一中型燒杯512及一汽升式光合作用單元513，小型試管511下游連接中型燒杯512， 而中型燒杯512下游連接汽升式光合作用單元513，以形成連續(xù)且密封的連續(xù)式密封容器 51。由此，將藻類及培養(yǎng)液分別放入每一個(gè)小型試管511，使藻類進(jìn)行細(xì)胞分裂。當(dāng)藻類細(xì)胞分裂達(dá)一定數(shù)量后，再將每一個(gè)小型試管511的藻類及培養(yǎng)液導(dǎo)入中型燒杯512，使藻類再次進(jìn)行細(xì)胞分裂。最后將中型燒杯512的藻類及培養(yǎng)液導(dǎo)入汽升式光合作用單元513， 藻類接受光源模塊515的照射以進(jìn)行光合作用，使得藻類于每一個(gè)連續(xù)式密封容器51中 加速進(jìn)行細(xì)胞分裂，以獲得大量的藻類。光源模塊515包含有一第一光源5151、一第二光 源5152、一電源5153及一電控單元5154，電源5153經(jīng)由電控單元5154來(lái)電連接第一光源 5151及第二光源5152，以提供照明所需電源，同時(shí)可調(diào)整第一光源5151及第二光源5152 的照明亮度，以控制汽升式光合作用單元513內(nèi)部藻類及培養(yǎng)液的溫度。第一光源5151設(shè) 于汽升式光合作用單元513外部，而第二光源5152設(shè)于汽升式光合作用單元513內(nèi)部，使 藻類能接受足夠的光線照射，以進(jìn)行光合作用，增加生物量的產(chǎn)量。此外，吹氣裝置514包 含有一第一管路514a、一第二管路514b及一第三管路514c，第一管路514a連接每一個(gè)小 型試管511，第二管路514b連接每一個(gè)中型燒杯512，第三管路514c連接每一個(gè)汽升式光 合作用單元513。利用吹氣裝置514將二氧化碳由第一管路514a、第二管路514b及第三管 路514c分別吹入小型試管511、中型燒杯512及汽升式光合作用單元513，使藻類產(chǎn)生流 動(dòng)，而藻類均勻地?cái)U(kuò)散于培養(yǎng)液中，使其容易生長(zhǎng)分裂增加生物量，以產(chǎn)生擴(kuò)大生物量的藻 類。光合作用所產(chǎn)生的氧氣經(jīng)由出氣管5131排出至外部環(huán)境，而擴(kuò)大生物量的藻類及培養(yǎng) 液經(jīng)由匯流管路52從藻類注入口 111導(dǎo)入可透光管路11以行光合作用。因此，連續(xù)且密 封的連續(xù)式密封容器51有助于藻類進(jìn)行細(xì)胞分裂，使培養(yǎng)液具有擴(kuò)大生物量的藻類可進(jìn) 行光合作用以生長(zhǎng)繁殖，進(jìn)而增加藻類的產(chǎn)量。再者，本發(fā)明進(jìn)氣/排氣單元3及連通管單元4可作不同的變化設(shè)計(jì)。請(qǐng)參閱圖 4，不同在于進(jìn)氣/排氣單元3可使用較長(zhǎng)的密閉式集液筒31A，進(jìn)氣/排氣單元3與連通管 單元4A呈并排設(shè)置，連通管單元4A具有一連通入水口 41A、一擴(kuò)張式連通管42A及一連通 出水管43A，擴(kuò)張式連通管42A底部連通所述連通入水口 41A，擴(kuò)張式連通管42A頂部連通 所述連通出水管43A，連通入水口 41A連接排氣出水管312，連通出水管43A連接光合作用 入水口 112。于是，當(dāng)密閉式集液筒31A所收集的培養(yǎng)液的液面高度高于擴(kuò)張式連通管42A 的高度時(shí)，壓力差迫使培養(yǎng)液由連通出水管43A導(dǎo)入可透光管路11，藻類再次進(jìn)行光合作用以生長(zhǎng)繁殖。較長(zhǎng)的密閉式集液筒 31A以及較大管徑的擴(kuò)張式連通管42A，均使得培養(yǎng)液的流速減緩，培養(yǎng)液由連通管單元4A 流入可透光管路11所需要的時(shí)間較長(zhǎng)。藻類有足夠的時(shí)間進(jìn)行生理調(diào)節(jié)，用以消除動(dòng)力輸 液?jiǎn)卧?及進(jìn)氣/排氣單元3對(duì)藻類產(chǎn)生的生理傷害，進(jìn)而獲得最佳質(zhì)量的藻類。藉此，利 用連通管單元4A降低培養(yǎng)液的流速，使藻類進(jìn)行生理調(diào)節(jié)。而密閉式集液筒31A與連通管 單元4A中培養(yǎng)液的液面高度差所產(chǎn)生的壓力差，迫使培養(yǎng)液再循環(huán)地導(dǎo)入管道式光合作 用單元1，藻類再次進(jìn)行光合作用以生長(zhǎng)繁殖。另外，再如圖2A所示，為了達(dá)到大量生產(chǎn)的目的，通常可加粗及加長(zhǎng)可透光管路 11的尺寸以增加產(chǎn)量，但若過(guò)長(zhǎng)，管路中的含氧量太高，而造成生長(zhǎng)停滯。因此，可在可透光 管路11的中間段處連通有一透氣閥組件15，借以增加產(chǎn)量。其中透氣閥組件15具有一與 可透光管路11相連的連通水管151、一與連通水管151相連且高度超過(guò)可透光管路11的 排氣管152、一開(kāi)關(guān)連通水管151的開(kāi)關(guān)閥153及一排泄閥154。因此，當(dāng)開(kāi)關(guān)閥153開(kāi)啟 時(shí)，培養(yǎng)液可流至排氣管152，因高度高于可透光管路11故不會(huì)溢出，氧氣則可順利自排氣 管152排出，或增加其他設(shè)施，以使氧氣易于排出。當(dāng)將排泄閥154開(kāi)啟時(shí)，則可將壞死的藻類排出。請(qǐng)參閱圖2至圖5，本發(fā)明另提供一種藻類工業(yè)化培養(yǎng)方法，包括步驟如下步驟S11，將藻類放入細(xì)胞分裂單元5，加速藻類細(xì)胞分裂的速率，以獲得足夠的 藻類細(xì)胞數(shù)目，產(chǎn)生擴(kuò)大生物量的藻類。將藻類及培養(yǎng)液分別放入多數(shù)個(gè)小型試管511，使 藻類進(jìn)行細(xì)胞分裂；再將每一個(gè)小型試管511的藻類及培養(yǎng)液導(dǎo)入中型燒杯512，使藻類再 次進(jìn)行細(xì)胞分裂；最后將中型燒杯512的藻類及培養(yǎng)液導(dǎo)入汽升式光合作用單元513。藻類 接受光源模塊515的照射以進(jìn)行光合作用，使藻類加速進(jìn)行細(xì)胞分裂，以獲得大量的藻類； 并利用吹氣裝置514將氣體吹入汽升式光合作用單元513，使大量的藻類產(chǎn)生流動(dòng)，而藻類 均勻地?cái)U(kuò)散于培養(yǎng)液中，使其容易生長(zhǎng)分裂增加生物量，以產(chǎn)生擴(kuò)大生物量的藻類。步驟S13，可將擴(kuò)大生物量的藻類及培養(yǎng)液放入管道式光合作用單元1，使藻類進(jìn) 行光合作用而產(chǎn)生光合作用后的藻類及氧氣。步驟S15，借助于動(dòng)力輸液?jiǎn)卧?將光合作用后的藻類及培養(yǎng)液導(dǎo)入進(jìn)氣/排氣單 元3，用以排除培養(yǎng)液中的氧氣，同時(shí)補(bǔ)充培養(yǎng)液中的二氧化碳。進(jìn)氣/排氣單元3利用排 氣管32排出培養(yǎng)液的氧氣，而利用輸氣管33補(bǔ)充培養(yǎng)液的二氧化碳，第一密封件321及第 二密封件331保持進(jìn)氣/排氣單元33與外部環(huán)境之間的密封狀態(tài)。步驟S17，將光合作用后的藻類及培養(yǎng)液導(dǎo)入連通管單元4，使藻類進(jìn)行生理調(diào)節(jié) 一段時(shí)間。生理調(diào)節(jié)后的藻類及培養(yǎng)液利用所述進(jìn)氣/排氣單元3與所述連通管單元4中 培養(yǎng)液的液面高度差，迫使培養(yǎng)液再循環(huán)地導(dǎo)入所述可透光管路11。步驟S19，將光合作用后的藻類及培養(yǎng)液再循環(huán)地導(dǎo)入管道式光合作用單元1，使 藻類逐漸生長(zhǎng)繁殖而成為可采收的藻類，進(jìn)而采收可采收的藻類。另外，請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D6所示，在本實(shí)施例中，為了更大幅增加藻類生產(chǎn)的容量，可加 長(zhǎng)進(jìn)氣/排氣單元3的密閉式集液筒31’底部的尺寸而接近至地面，約為2-3米，并且可在 其底部再連通有至少一透光的第一儲(chǔ)液管6A并置于地面上，第一儲(chǔ)液管6A的尺寸可約3-4 米長(zhǎng)，直徑可約為30cm，本實(shí)施例中。連通管單元4的上游透過(guò)第一儲(chǔ)液管6A而與進(jìn)氣/ 排氣單元3連通，下游則直接與可透光管路11連通。第一儲(chǔ)液管6A因尺寸較大故平放在 地面上，使得較為容易固定。然而，在可透光管路11的末端則可再連通一第二儲(chǔ)液管6b， 其尺寸可與第一儲(chǔ)液筒6A相同，第二儲(chǔ)液管6B即與動(dòng)力輸液?jiǎn)卧?連接而達(dá)到與可透光 管路11連通；然而，所述的儲(chǔ)液管尺寸大小并不以此為限，乃可依實(shí)際生產(chǎn)的設(shè)計(jì)需求，而 做適當(dāng)?shù)拇笮≡鰷p。借助于本實(shí)施例的變化設(shè)計(jì)，經(jīng)加長(zhǎng)尺寸的密閉集液筒31’、第一儲(chǔ)液 管6A與第二儲(chǔ)液筒6B則可使得容量再增大到3-40噸左右，并行光合而增加生物量，尤其 可利于如紅球藻、油藻等增加生物量與可提高氧氣含量。再如圖7A所示，在本發(fā)明的變化實(shí)施例中，連接于進(jìn)氣/排氣單元3的底部與可 透光管路11的連通管單元4A的數(shù)量可作進(jìn)一步變化，可進(jìn)一步設(shè)為成多數(shù)個(gè)連續(xù)流通式 的連通管單元4A，其為一具擴(kuò)張式連通管42A,而與進(jìn)氣/排氣單元3的底部與可透光管路 11連接。并且兩個(gè)為一組的連通管單元4A的底部可連接設(shè)有開(kāi)關(guān)閥組件8，每一個(gè)連通管 單元4A則可連接一打氣裝置7，并在每?jī)蓚€(gè)為一組的連通管單元4A頂方可設(shè)有成呈彎折 狀且向下開(kāi)口的排氣口 44A，以使氣體(氧氣)排出與防止外部雜物飄落進(jìn)入至內(nèi)部。打 氣裝置7的位置裝設(shè)可沿著藻類流動(dòng)的方向設(shè)置，意即藻類從底部流進(jìn)時(shí)則可設(shè)在連通管 單元4A的底部，從另一個(gè)連通管單元4A的頂部流進(jìn)時(shí)則可設(shè)在此連通管單元4A的頂部。借助于連續(xù)流通式的連通管單元4A，可使從進(jìn)氣/排氣單元3中導(dǎo)入的藻類連續(xù)地在一段 時(shí)間內(nèi)進(jìn)行生理調(diào)節(jié)。借助于打氣裝置7將二氧化碳打入連續(xù)式連續(xù)流通式的連通管單元 4A，使大量的藻類產(chǎn)生流動(dòng)而藻類均勻地?cái)U(kuò)散于培養(yǎng)液中，可使藻類容易生長(zhǎng)分裂增加生 物量。借助于開(kāi)關(guān)閥組件8則可將在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)過(guò)后且生長(zhǎng)完成的藻類在此排出而取 得。借助于此連續(xù)流通式的連通管單元4A與上述的實(shí)施例相較下，本實(shí)施例可達(dá)到每天或 隔天采收而不用停機(jī)操作，可連續(xù)大量采收直到整個(gè)系統(tǒng)需清洗時(shí)才停機(jī)。再如圖7B所示，其與圖7A的實(shí)施例相較下，不同處在于在可透光管路11的末端 連接有多數(shù)個(gè)連續(xù)流通式的連通管單元4B，使經(jīng)管道式光合作用單元1后的藻類及培養(yǎng)液 先導(dǎo)入連續(xù)流通式的連通管單元4A內(nèi)，使藻類連續(xù)地在一段時(shí)間內(nèi)生長(zhǎng)與分裂，動(dòng)力輸液 單元2即與連續(xù)流通式的連通管單元4A連通，之后再借助于動(dòng)力輸液?jiǎn)卧?將藻類及培養(yǎng) 液導(dǎo)入到進(jìn)氣/排氣單元3內(nèi)。同樣地具有上述實(shí)施例的特征，每一個(gè)連通管單元4B連接 有一打氣裝置7及一呈彎折狀且向下開(kāi)口的排氣口 44B，且在兩個(gè)為一組的連通管單元4B 底部連接開(kāi)關(guān)閥組件8等的設(shè)計(jì)。本實(shí)施例與上述實(shí)施例的目的，視不同藻種而定，數(shù)量的 多寡也看藻種而定，采用這兩種實(shí)施例的其中之一，皆可達(dá)到每天或隔天采收的目的。綜上所述，本發(fā)明具有以下的特色一、進(jìn)氣/排氣單元3于進(jìn)氣或排氣的過(guò)程中，第一密封件321及第二密封件331 保持進(jìn)氣/排氣單元3與外部環(huán)境之間的密封狀態(tài)，避免培養(yǎng)液遭受外部環(huán)境的污染，以維 持培養(yǎng)液干凈度，有助于藻類的生長(zhǎng)繁殖。二、于藻類放入管道式光合作用單元1之前，先將藻類放入細(xì)胞分裂單元5，加速 藻類細(xì)胞分裂的速率，以獲得足夠的藻類細(xì)胞數(shù)目，產(chǎn)生擴(kuò)大生物量的藻類；接著將擴(kuò)大生 物量的藻類放入管道式光合作用單元1，使藻類循環(huán)地進(jìn)行光合作用以生長(zhǎng)繁殖成為可采 收的藻類。于是，藻類經(jīng)由細(xì)胞分裂及生長(zhǎng)繁殖兩個(gè)階段，增加藻類的產(chǎn)量。三、連續(xù)式密封容器51包括有小型試管511、中型燒杯512及汽升式光合作用單 元513三種不同大小的容器，藻類于連續(xù)式密封容器51中流動(dòng)并行光合作用，產(chǎn)生階段性 地細(xì)胞分裂，有助于加速藻類細(xì)胞分裂的速率。四、利用吹氣裝置514將二氧化碳吹入汽升式光合作用單元513，使大量的藻類產(chǎn) 生流動(dòng)，而藻類均勻地?cái)U(kuò)散于培養(yǎng)液中，使其容易生長(zhǎng)分裂增加生物量。但是以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，非意欲局限本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范 圍，故凡運(yùn)用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所為的等效變化，均同理皆包含于本發(fā)明的權(quán)利要 求保護(hù)范圍內(nèi)，特此聲明。
權(quán)利要求
一種藻類工業(yè)化培養(yǎng)方法，其特征在于，包括步驟如下將藻類及培養(yǎng)液放入一管道式光合作用單元，使藻類進(jìn)行光合作用而產(chǎn)生光合作用后的藻類及氧氣；借助于一動(dòng)力輸液?jiǎn)卧獙⒐夂献饔煤蟮脑孱惣芭囵B(yǎng)液導(dǎo)入一進(jìn)氣/排氣單元，所述進(jìn)氣/排氣單元用以排除培養(yǎng)液中的氧氣，同時(shí)補(bǔ)充培養(yǎng)液中的二氧化碳，所述進(jìn)氣/排氣單元具有一第一密封件及一第二密封件，所述第一密封件及所述第二密封件于進(jìn)氣或排氣的過(guò)程中保持所述進(jìn)氣/排氣單元與外部環(huán)境之間的密封狀態(tài)；以及將光合作用后的藻類及培養(yǎng)液再循環(huán)地導(dǎo)入所述管道式光合作用單元。
2.如權(quán)利要求1所述的藻類培養(yǎng)方法，其特征在于，在藻類及培養(yǎng)液放入管道式光合 作用單元之前，更包括將藻類及培養(yǎng)液放入一細(xì)胞分裂單元，所述細(xì)胞分裂單元加速藻類 細(xì)胞分裂的速率，以獲得足夠的藻類細(xì)胞數(shù)目，產(chǎn)生擴(kuò)大生物量的藻類，之后流入所述管道 式光合作用單元。
3.如權(quán)利要求2所述的藻類工業(yè)化培養(yǎng)方法，其特征在于，所述細(xì)胞分裂單元包括有 多數(shù)個(gè)連續(xù)式密封容器，將藻類及培養(yǎng)液分別放入每一個(gè)所述連續(xù)式密封容器，使藻類進(jìn) 行細(xì)胞分裂并進(jìn)行光合作用以產(chǎn)生大量的藻類。
4.如權(quán)利要求3所述的藻類工業(yè)化培養(yǎng)方法，其特征在于，每一個(gè)所述連續(xù)式密封容 器連接一吹氣裝置，所述吹氣裝置將二氧化碳吹入所述連續(xù)式密封容器，使大量的藻類產(chǎn) 生流動(dòng)，而藻類均勻地?cái)U(kuò)散于培養(yǎng)液中，使藻類容易生長(zhǎng)分裂增加生物量。
5.如權(quán)利要求1所述的藻類工業(yè)化培養(yǎng)方法，其特征在于，更包括將所述進(jìn)氣/排氣單 元中的藻類及培養(yǎng)液導(dǎo)入一連通管單元，使藻類進(jìn)行一段時(shí)間的生理調(diào)節(jié)。
6.如權(quán)利要求5所述的藻類工業(yè)化培養(yǎng)方法，其特征在于，生理調(diào)節(jié)后的藻類及培養(yǎng) 液利用所述進(jìn)氣/排氣單元中培養(yǎng)液的液面高度與所述連通管單元的高度差，迫使培養(yǎng)液 再循環(huán)地導(dǎo)入所述可透光管路。
7.如權(quán)利要求1所述的藻類工業(yè)化培養(yǎng)方法，其特征在于，更包括將所述進(jìn)氣/排氣單 元中的藻類及培養(yǎng)液導(dǎo)入多數(shù)個(gè)連續(xù)流通式的連通管單元，使藻類進(jìn)行連續(xù)地一段時(shí)間的 生理調(diào)節(jié)。
8.如權(quán)利要求7所述的藻類工業(yè)化培養(yǎng)方法，其特征在于，每一個(gè)所述連通管單元連 接一打氣裝置，所述打氣裝置將二氧化碳打入所述連續(xù)流通式的連通管單元，使大量的藻 類產(chǎn)生流動(dòng)而藻類均勻地?cái)U(kuò)散于培養(yǎng)液中，使藻類容易生長(zhǎng)分裂增加生物量，并且在兩個(gè) 為一組的連通管單元底部連接設(shè)有開(kāi)關(guān)閥組件，以將藻類排出。
9.如權(quán)利要求1所述的藻類工業(yè)化培養(yǎng)方法，其特征在于，更包括將經(jīng)所述管道式光 合作用單元后的藻類及培養(yǎng)液先導(dǎo)入于多數(shù)個(gè)連續(xù)流通式的連通管單元，之后再借助于所 述動(dòng)力輸液?jiǎn)卧獙⑺鲈孱惣芭囵B(yǎng)液導(dǎo)入所述進(jìn)氣/排氣單元。
10.如權(quán)利要求9所述的藻類工業(yè)化培養(yǎng)方法，其特征在于，每一個(gè)所述連通管單元連 接一打氣裝置，所述打氣裝置將二氧化碳打入所述連續(xù)流通式的連通管單元，使大量的藻 類產(chǎn)生流動(dòng)而藻類均勻地?cái)U(kuò)散于培養(yǎng)液中，使藻類容易生長(zhǎng)分裂增加生物量，并且在兩個(gè) 為一組的連通管單元底部連接設(shè)有開(kāi)關(guān)閥組件，以將藻類排出。
11.一種藻類工業(yè)化培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，包括一管道式光合作用單元，所述管道式光合作用單元包括一可透光管路，所述可透光管路具有藻類及培養(yǎng)液；一動(dòng)力輸液?jiǎn)卧鰟?dòng)力輸液?jiǎn)卧嫌芜B通所述管道式光合作用單元，所述動(dòng)力輸 液?jiǎn)卧訅核隹赏腹夤苈分械呐囵B(yǎng)液；一進(jìn)氣/排氣單元，所述進(jìn)氣/排氣單元上游連接所述動(dòng)力輸液?jiǎn)卧鲞M(jìn)氣/排氣 單元包含有一密閉式集液筒、一排氣管及一輸氣管，所述排氣管利用一第一密封件使所述 密閉式集液筒與外部環(huán)境之間形成密封狀態(tài)，所述輸氣管利用一第二密封件使所述密閉式 集液筒與外部環(huán)境之間形成密封狀態(tài)；以及一連通管單元，所述連通管單元上游連通所述進(jìn)氣/排氣單元，所述連通管單元下游 連接所述管道式光合作用單元。
12.如權(quán)利要求11所述的藻類工業(yè)化培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，更包括一細(xì)胞分裂單元， 所述細(xì)胞分裂單元連接于所述管道式光合作用單元上游，所述細(xì)胞分裂單元包含有多數(shù)個(gè) 連續(xù)式密封容器，由此藻類于所述連續(xù)式密封容器中進(jìn)行細(xì)胞分裂，產(chǎn)生擴(kuò)大生物量的藻 類及培養(yǎng)液。
13.如權(quán)利要求12所述的藻類工業(yè)化培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，每一個(gè)所述連續(xù)式密封 容器包括有多數(shù)個(gè)小型試管、一中型燒杯及一汽升式光合作用單元，所述小型試管下游連 接所述中型燒杯，所述中型燒杯下游連接所述汽升式光合作用單元，所述汽升式光合作用 單元接受光源模塊的照射。
14.如權(quán)利要求13所述的藻類工業(yè)化培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述光源模塊包含有一 第一光源、一第二光源及一電源，所述電源電連接所述第一光源及所述第二光源，所述第一 光源設(shè)于所述汽升式光合作用單元外部，所述第二光源設(shè)于所述汽升式光合作用單元內(nèi) 部。
15.如權(quán)利要求13所述的藻類工業(yè)化培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述連續(xù)式密封容器連 接一吹氣裝置，所述吹氣裝置含有一第一管路、一第二管路及一第三管路，所述第一管路連 接每一個(gè)所述小型試管，所述第二管路連接每一個(gè)所述中型燒杯，所述第三管路連接每一 個(gè)所述汽升式光合作用單元。
16.如權(quán)利要求11所述的藻類工業(yè)化培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)氣/排氣單元與所 述連通管單元呈并排設(shè)置，所述連通管單元具有一擴(kuò)張式連通管，當(dāng)所述密閉式集液筒所 收集的培養(yǎng)液的液面高度高于所述擴(kuò)張式連通管的高度時(shí)，壓力差迫使培養(yǎng)液導(dǎo)入所述可 透光管路。
17.如權(quán)利要求11所述的藻類工業(yè)化培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述可透光管路的中間 段處更連通有一透氣閥組件，其具有一與可透光管路相連的連通水管、一與所述連通水管 相連且高度超過(guò)可透光管路的排氣管、一開(kāi)關(guān)所述連通水管的開(kāi)關(guān)閥及一排泄閥。
18.如權(quán)利要求11所述的藻類工業(yè)化培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)氣/排氣單元的密 閉式集液筒底部更連通有至少一透光的第一儲(chǔ)液管，所述連通管單元的上游所述第一儲(chǔ)液 管與進(jìn)氣/排氣單元連通，且所述可透光管路的末端更連通有一第二儲(chǔ)液管，所述第二儲(chǔ) 液管與所述動(dòng)力輸液?jiǎn)卧B接。
19.如權(quán)利要求11所述的藻類工業(yè)化培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述連通管單元進(jìn)一步 設(shè)為多數(shù)個(gè)以成為連續(xù)流通式的連通管單元，且每一個(gè)所述連通管單元連接有打氣裝置， 并且每?jī)蓚€(gè)為一組的連通管單元底部連接設(shè)有開(kāi)關(guān)閥組件。
20.如權(quán)利要求11所述的藻類工業(yè)化培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述可透光管路的末端 更連接有多數(shù)個(gè)連續(xù)流通式的連通管單元，所述動(dòng)力輸液?jiǎn)卧c連續(xù)流式的連通管單元連 通，且每一個(gè)所述連續(xù)流通式的連通管單元連接有打氣單元，并且每?jī)蓚€(gè)為一組的連續(xù)流 通式的的連通管單元底部連接設(shè)有開(kāi)關(guān)閥組件。
全文摘要
一種藻類工業(yè)化培養(yǎng)方法，其包括步驟有將藻類及培養(yǎng)液放入管道式光合作用單元以行光合作用；借助于動(dòng)力輸液?jiǎn)卧獙⒐夂献饔煤蟮脑孱惣芭囵B(yǎng)液導(dǎo)入進(jìn)氣/排氣單元，以排除培養(yǎng)液中的氧氣，同時(shí)補(bǔ)充二氧化碳；以及將光合作用后的藻類及培養(yǎng)液再循環(huán)地導(dǎo)入所述管道式光合作用單元；其中，進(jìn)氣/排氣單元具有一第一密封件及一第二密封件，第一密封件及第二密封件于進(jìn)氣或排氣的過(guò)程中保持進(jìn)氣/排氣單元與外部環(huán)境之間的密封狀態(tài)，以維持培養(yǎng)液干凈度，提高藻類的質(zhì)量；此外，本發(fā)明亦提供一種藻類工業(yè)化培養(yǎng)系統(tǒng)。本發(fā)明用以增加可采收藻類的產(chǎn)量，同時(shí)避免外部環(huán)境污染培養(yǎng)液，提高藻類的質(zhì)量。
文檔編號(hào)C12N1/12GK101988034SQ200910176079
公開(kāi)日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月5日
發(fā)明者盧星宏, 盧朝煇 申請(qǐng)人:盧朝煇