新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用

盧運(yùn)明 張碧松 熊 　偉

（深圳市綠得寶保健食品有限公司，廣東 深圳 518116）

新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用

盧運(yùn)明 張碧松 熊 偉

（深圳市綠得寶保健食品有限公司，廣東 深圳 518116）

本藻中富含蛋白、脂肪、多糖、維生素、抗氧化物質(zhì)、色素、微量元素等，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值可與肉蛋奶類(lèi)食品相媲美。隨著健康養(yǎng)殖的理念在水產(chǎn)養(yǎng)殖中日益受到重視，微藻在不久的將來(lái)必將產(chǎn)生巨大的應(yīng)用市場(chǎng)。微藻養(yǎng)殖離不開(kāi)微藻養(yǎng)殖機(jī)，本文介紹了一種新型的盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)。首先介紹了新型的盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)，包括：新型的盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的結(jié)構(gòu)，新型的盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的工作方式和新型的盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)。然后介紹了型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，主要包括：藻類(lèi)、光合細(xì)菌、光合生物的科學(xué)培養(yǎng)和研究；各種高純度、大容量的光合微生物原種的擴(kuò)繁培育；為螺旋藻、雨生紅球藻、小球藻、鹽藻、光合細(xì)菌等已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化的項(xiàng)目采用，生產(chǎn)出更高質(zhì)量、更加穩(wěn)定的健康食品級(jí)和藥用級(jí)產(chǎn)品；水產(chǎn)育苗中單胞藻的培養(yǎng)、高濃度生產(chǎn)，某些海藻球狀體培養(yǎng)和擴(kuò)繁保存；鮮食性微藻產(chǎn)品的生產(chǎn)；治理環(huán)保和生態(tài)循環(huán)利用的多種微藻高純度、快速繁育。

盤(pán)管；微藻養(yǎng)殖機(jī)；技術(shù)特點(diǎn)；應(yīng)用

在地球上所有能進(jìn)行光合作用的綠色生物中，光合微生物、尤其像藻類(lèi)光合細(xì)菌等具有極高的光能轉(zhuǎn)化效率，光能轉(zhuǎn)化效率能夠達(dá)到15%～18%，相比之下，我們常見(jiàn)的農(nóng)作物光能轉(zhuǎn)化效率只有1%～5%。這些微生物能夠利用簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)鹽，在適宜的溫度、水氣條件下，短期內(nèi)生產(chǎn)出大量的生物質(zhì)，其生物產(chǎn)量約占到全部生物總量的2/3。因此這些光合微生物將成為人們利用太陽(yáng)能來(lái)制造食品、飼料、能源、水產(chǎn)餌料、藥品和含有各種生物活性物質(zhì)健康產(chǎn)品的巨大潛力所在。而且能在生態(tài)物質(zhì)循環(huán)利用方面發(fā)揮巨大作用。為了能達(dá)到高光效、高產(chǎn)量、高質(zhì)量、低能耗的工業(yè)化生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)外都把研發(fā)封閉式光合反應(yīng)器作為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵裝備。從目前現(xiàn)狀來(lái)看，以管道式光合反應(yīng)器發(fā)展最快，最具應(yīng)用發(fā)展前景。然而，制約管道式光合反應(yīng)器發(fā)展的瓶頸技術(shù)：活性氧的及時(shí)排除問(wèn)題、動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)細(xì)胞造成剪切力損傷問(wèn)題、能耗較高、管道較難清洗和不能完全封閉式運(yùn)轉(zhuǎn)等難題一直沒(méi)有得到根本的解決，制約了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為了避免管道式光合反應(yīng)器的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)高光效、高產(chǎn)量、高質(zhì)量、低能耗的光能轉(zhuǎn)化，本文重點(diǎn)介紹了新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用，希望通過(guò)本文的介紹，為新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用提供理論依據(jù)和指導(dǎo)意見(jiàn)。

一、新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)

新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)是基于空氣動(dòng)力學(xué)原理，采用負(fù)壓驅(qū)動(dòng)和智能化控制技術(shù)，在立式透明盤(pán)旋管道光合反應(yīng)器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖液的往返式流動(dòng)和整體循環(huán)流動(dòng)，并對(duì)管內(nèi)氣體的排出和外部氣體的進(jìn)入交換能夠進(jìn)行精細(xì)調(diào)控的新型光合微生物養(yǎng)殖機(jī)制造技術(shù)，采取模塊式的生產(chǎn)部件組合，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)。

1.新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的結(jié)構(gòu)

新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)養(yǎng)殖機(jī)主要包括：進(jìn)氣電磁閥、真空泵、空氣過(guò)濾器、排液閥、負(fù)壓貯液管、光源、光合反應(yīng)管、止回閥、常壓貯液管、反應(yīng)自動(dòng)控制箱和理化指標(biāo)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀。上述多個(gè)結(jié)構(gòu)相互連接配合構(gòu)成了新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)。基于新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得其具備耗能極低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用面廣、容易進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)組裝的特點(diǎn)，為光合微生物大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)裝備制造提供了全套先進(jìn)技術(shù)，如圖1所示。

2.新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的工作方式介紹（圖2、圖3、圖4）

圖1　新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

圖2　新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)工作流程圖

圖3　新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)動(dòng)力控制設(shè)計(jì)圖

圖4　新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)在線(xiàn)檢測(cè)項(xiàng)目圖

新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的工作一共分為7步：第一步，設(shè)定新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)自動(dòng)運(yùn)行程序；第二步，接通新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的電源，并開(kāi)啟新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的工作開(kāi)關(guān)；第三步，開(kāi)啟真空泵開(kāi)關(guān)，使真空泵開(kāi)始工作，過(guò)濾空氣進(jìn)入新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)；第四步，新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)內(nèi)藻液在空氣的推動(dòng)下經(jīng)由常壓貯液管道通過(guò)光反應(yīng)器管道進(jìn)入到負(fù)壓貯壓貯液管；第五步，真空泵定時(shí)關(guān)閉，進(jìn)氣電磁閥開(kāi)啟，進(jìn)氣電磁閥開(kāi)啟，空氣進(jìn)入負(fù)壓貯液管，培養(yǎng)液自動(dòng)流入常壓貯液管；第六步，藻液定時(shí)不斷地通過(guò)光反應(yīng)器循環(huán)流動(dòng)，進(jìn)行光合作用，同時(shí)排出光合作用產(chǎn)生的氧氣，達(dá)到快速生長(zhǎng)的目的；第七步，藻液定期采收，消毒滅菌、補(bǔ)料、清洗，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期高效養(yǎng)殖各類(lèi)微藻。

3.新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)

新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)采用真空負(fù)壓式的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，保證光合作用產(chǎn)生的氧氣能夠及時(shí)有效地排出。能耗很低，只相當(dāng)于現(xiàn)有光合反應(yīng)器動(dòng)力的1/10至1/20。下面對(duì)新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，包括如下幾方面：

第一方面：培養(yǎng)液中的光合生物細(xì)胞只和空氣進(jìn)行接觸，剪切力很小，而且可以通過(guò)新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)，對(duì)細(xì)胞的損傷極微，光合效率極高。

第二方面，新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于進(jìn)行機(jī)械安裝和維修，造價(jià)極低的同時(shí)降低了安裝二環(huán)維修的費(fèi)用。

第三方面，新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的管道采用垂直管道結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)角處采用科學(xué)合理的倒角處理，方便管道清洗，清洗速度快且容易清洗徹底。

第四方面，新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)采用先進(jìn)的閉合技術(shù)，保證整個(gè)新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程處于全封閉狀態(tài)，有利于提高光能的轉(zhuǎn)化效率。

第五方面，新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)可達(dá)到高潔凈度的純培養(yǎng)，含有空氣凈化，培養(yǎng)液動(dòng)態(tài)滅菌裝置。

第六方面，新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的規(guī)格可以根據(jù)生產(chǎn)的需要進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)水體規(guī)模的不同，制作成規(guī)格不同的機(jī)型，供用戶(hù)使用。目前，新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)適用于從幾十公斤至幾十噸的水體規(guī)模。

第七方面，新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)可根據(jù)使用需求，方便快捷地進(jìn)行拓展。例如，可以增加人工光源、在線(xiàn)檢測(cè)、二氧化碳?xì)馕兆詣?dòng)調(diào)控等裝置，有利于新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)全自動(dòng)的長(zhǎng)期高效、連續(xù)地生產(chǎn)。

二、新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的應(yīng)用

鑒于新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作方式和技術(shù)特點(diǎn)，新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，下面對(duì)新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的主要應(yīng)用進(jìn)行介紹。

第一，新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)可應(yīng)用于藻類(lèi)、光合細(xì)菌、光合生物的科學(xué)培養(yǎng)和研究。

第二，新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)可應(yīng)用于各種高純度、大容量的光合微生物原種的擴(kuò)繁培育。

第三，新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)為螺旋藻、雨生紅球藻、小球藻、鹽藻、光合細(xì)菌等已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化的項(xiàng)目采用，生產(chǎn)出更高質(zhì)量、更加穩(wěn)定的健康食品級(jí)和藥用級(jí)產(chǎn)品。

第四，新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)應(yīng)用于水產(chǎn)育苗中單胞藻的培養(yǎng)、高濃度生產(chǎn)，某些海藻球狀體培養(yǎng)和擴(kuò)繁保存。

第五，新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)應(yīng)用于鮮食性微藻產(chǎn)品的生產(chǎn)。

第六，新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)應(yīng)用于治理環(huán)保和生態(tài)循環(huán)利用的多種微藻高純度、快速繁育。

結(jié)語(yǔ)

研究表明，光合微生物、尤其像藻類(lèi)光合細(xì)菌等的光能轉(zhuǎn)化效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般農(nóng)作物的光能轉(zhuǎn)化效率。利用光合微生物、尤其像藻類(lèi)光合細(xì)菌等制造食品、飼料、能源、水產(chǎn)餌料、藥品和含有各種生物活性物質(zhì)健康產(chǎn)品存在無(wú)限潛力。傳統(tǒng)的管道式光合反應(yīng)器已經(jīng)步入發(fā)展瓶頸期。本文重點(diǎn)介紹了新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)，通過(guò)新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)實(shí)現(xiàn)高光效、高產(chǎn)量、高質(zhì)量、低能耗的光能轉(zhuǎn)化。本文首先介紹并分析了新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)，新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)是基于空氣動(dòng)力學(xué)原理，采用負(fù)壓驅(qū)動(dòng)和智能化控制技術(shù)，在立式透明盤(pán)旋管道光合反應(yīng)器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖液的往返式流動(dòng)和整體循環(huán)流動(dòng)，并對(duì)管內(nèi)氣體的排出和外部氣體的進(jìn)入交換能夠進(jìn)行精細(xì)調(diào)控的新型光合微生物養(yǎng)殖機(jī)制造技術(shù)，采取模塊式的生產(chǎn)部件組合，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)。然后介紹了新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的應(yīng)用范圍，鑒于新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作方式和技術(shù)特點(diǎn)，新型盤(pán)管微藻養(yǎng)殖機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，可應(yīng)用于藻類(lèi)、光合細(xì)菌、光合生物的科學(xué)培養(yǎng)和研究；各種高純度、大容量的光合微生物原種的擴(kuò)繁培育；為螺旋藻、血球藻、小球藻、鹽藻、光合細(xì)菌等已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化的項(xiàng)目采用，生產(chǎn)出更高質(zhì)量、更加穩(wěn)定的健康食品級(jí)和藥用級(jí)產(chǎn)品；水產(chǎn)育苗中單胞藻的培養(yǎng)、高濃度生產(chǎn)，某些海藻球狀體培養(yǎng)和擴(kuò)繁保存；鮮食性微藻產(chǎn)品的生產(chǎn)和治理環(huán)保和生態(tài)循環(huán)利用的多種微藻高純度、快速繁育等。

[1]劉靈豐.螺旋盤(pán)管式微藻光生物反應(yīng)器內(nèi)兩相流動(dòng)及固碳特性研究[D].重慶大學(xué)，2012.

[2]李志勇，郭祀遠(yuǎn)，李琳，等.微藻養(yǎng)殖中的新型光生物反應(yīng)器系統(tǒng)[J].海湖鹽與化工，2012（2）：16-20.

[3]李志勇，郭祀遠(yuǎn)，李琳，等.微藻養(yǎng)殖中的新型光生物反應(yīng)器系統(tǒng)[J].生物技術(shù)，2013（3）：1-4.

S967

A