[发明专利]一种用于微藻培养的太阳光室内导入系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于微藻培养的太阳光室内导入系统， 属能源、农业、医药、保健品、食品和设备制造等技术领域。

背景技术

微藻在医疗保健、食品、环境保护和能源等领域有着重要的开发和应用价值。微藻能被用于固定大气中的二氧化碳，将气态碳转化成生物碳，从而减少大气CO2含量，达到减少排放的目的。微藻也可用于生产不同形式的生物燃料，例如甲烷、生物柴油、航空燃油、氢乃至生物乙醇等。微藻也是目前水产养殖的重要开口饵料和饵料，被大量用于鲍鱼、虾、海参等高端水产品的养殖。微藻富含多糖、蛋白质、油脂和色素，也是未来人类食品的主要来源之一。目前，微藻还被大量地应用于保健食品行业，比如雨生红球藻，从中提取的虾青素， 价格高达每公斤数万美金，也是目前自然界中发现的抗氧化能力最强的天然抗氧化剂。

目前，培养微藻的方法有自养、异养及自养和异养相结合的方法；采用异养办法，成本较高，失去微藻固碳的意义，且造成一定的环境污染。因此，目前世界上培养微藻的方法主要以自养为主。 

自养法培养微藻主要有两大类型的技术：一是开放式培养，主要在室外建设跑道式或各种开放式光反应器用作微藻培养，其优点主要是设施简单，建设期短，生产成本低，但缺点也很明显：容易被污染，受降水等影响很大。二是采用密闭式培养，主要在室外建设管道式、板式、圆柱状等光生物反应器， 培养微藻。其虽然减少了污染，且也减少了降水对微藻的影响，但造价较高，建设周期较长，生产成本高。

在微藻培养中，光生物反应器的光源主要来自太阳光，也有用人工光源的，但成本较高。利用太阳光来培养微藻，太阳光中的某些波长的光不利于微藻的生长，例如，紫外光对微藻的生长有抑制作用；又如红外光，可导致光反应器中培养液温度上升，尤其在夏天，其对某些微藻，尤其是某些好低温的微藻的生长具有很大的抑制作用。一些需要经不同培养阶段获得生物活性物质积累的微藻，亦因太阳光中的不利波长，而影响其培养效率，例如雨生红球藻，其在营养生长阶段要有长波长的可见光， 在产虾青素的休眠阶段，要有短波长的可见光介入。

当前，许多利用自然光的光生物反应器系统，在培养微藻时，因微藻对光的敏感程度不一，一般跑道池深度在30cm左右，亦大大浪费了光能和土地。一公顷土地的跑道池式反应器，其有效培养容积仅在1500立方米左右。管道式反应器，其1公顷土地的有效培养容积不足500立方米。

因此，如何充分利用太阳光和土地资源，减少污染，提高微藻培养效率，降低微藻培养成本，是微藻行业迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有微藻培养技术中存在的不足，提供一种结构简单，实施容易，能满足微藻大规模工业化培养的需求，用于室内大规模培养微藻，提高微藻培养效率，降低微藻培养成本的用于微藻培养的太阳光室内导入系统。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，所述的一种用于微藻培养的太阳光室内导入系统，它主要由太阳光收聚集装置、高能量光斑输导装置、滤光装置、光分散装置和光生物反应器组成；所述的太阳光收聚集装置由太阳跟踪器和聚光器组合而成，用于收集太阳光，并将收集到的太阳光聚集成高密度能量光斑；

所述的高能量光斑传导装置选用光纤维或光导管作为核心部件；该高能量光斑传导装置用于传导经聚光器收集，并集聚成高密度的能量光斑，将高密度高能量光斑传输至滤光装置；

所述的滤光装置放置在高能量光斑传导装置的上端或下端，由主要滤除对微藻培养不利或对微藻合成有益物质不利波长光的各色滤色片组成；

所述的散光装置主要是将接收到高密度能量光斑转化为正常密度的光能，主要由散光器组成，所述的散光器采用散射器或光纤尾端熔化器，且散光器将滤光装置在滤光过程中产生的红外光和远红外光直接引入到光生物反应器内。

本发明所述的太阳跟踪器采用双轴或单轴太阳跟踪器；所述的聚光器包括凸透镜式聚光器、菲捏尔式透镜、卡塞格林式聚光器构成成的各类点聚焦聚光器，所述聚光器安装在太阳跟踪器上面；所述的散射器是一种凹凸面镜或具有灯泡或灯管结构的装置，它被放置在包括培养液上方或培养基中的光生物反应器内。

    所述的光生物反应器被安装在一培养室内并构成室内光生物反应器，该室内光生物反应器包括室内开放式光反应装置或室内封闭式光反应装置，所述的培养室是一个独立的、与外界全隔离或部分隔离的内部空间。