CN104762212A - 一种光伏大棚培养雨生红球藻的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于农业产业生产和加工技术领域，涉及一种光伏大棚培养雨生红球藻的方法，包括以下步骤：场地准备阶段、实验室培养阶段、绿色培养阶段、红色培养阶段、采收。本发明利用太阳能光电技术，实现了屋顶发电屋内农业生产，实现了光电一体化农业生产，提高了空间的利用率，大大节约能源消耗，利于可持续发展生态农业；本发明提供了北方冬季光伏大棚培育雨生红球藻，采用棚顶发电、棚底养殖的模式，增加了北方雨生红球藻的年养殖时间，提高了雨生红球藻的年产量，同时保证养殖过程的安全、卫生。

Description

一种光伏大棚培养雨生红球藻的方法
技术领域
本发明属于农业产业生产和生物技术领域，具体的说，涉及一种光伏大棚培养雨生红球藻的方法。
背景技术
雨生红球藻又被叫做湖生红球藻或湖生血球藻，是一种普遍存在的绿藻，属于团藻目，红球藻科，在适宜它生长的条件下广泛存在于自然界中。
雨生红球藻的生长过程分为四个阶段：第一阶段为游动细胞阶段，拥有2条(少数有4条)顶生、等长、约等于体长的鞭毛，多呈绿色；第二阶段为动孢子或是游孢子阶段，从母细胞内产生，到释放出孢子囊为止具有游动能力的子细胞；第三阶段为静细胞或不动细胞阶段，虾青素大量积累后，鞭毛消失，体积增大，外观呈红色；第四阶段为静孢子或是不动孢子阶段，由不动细胞以无性繁殖方式产生，到孢子囊内释放时期的子细胞。
雨生红球藻体内的虾青素含量为1.5％-3.0％，被认为是天然虾青素的“浓缩品”。由于虾青素具有抗衰老、保护皮肤，维持心血管***、关节和缔结组织健康，增强力量和耐力等功能，且对人体安全无害，越来越受到人们的关注，被称作“健康软黄金”、“可食用的钻石”，目前主要作为人类高级保健品、药品，以及水产养殖动物、家禽、家畜的饲料添加剂使用。雨生红球藻被公认为自然界中生产天然虾青素的最好生物，因此，利用这种微藻提取虾青素无疑具有广阔的发展前景，已成为近年来国际上天然虾青素生产的研究热点。
雨生红藻的养殖条件在于以下几方面：
(1)温度：最适合的红球藻的光合自养温度为20℃-25℃，当温度高于30℃时，它的生长受到抑制。
(2)酸碱度：红球藻最适宜生长的pH为中性至微碱性(7,8)虽然在pH为11时，他仍能生长和存活，但生长速率极低。
(3)溶解氧：较低的溶解氧(50％饱和度)有利于红球藻自养生长。而饱和的溶解氧有利于它的异养生长。
由于上述条件的限制，现有的雨生红球藻的养殖场所主要集中在南方。由于冬季温度和天气的影响，雨生红球藻的年养殖时间较短，导致雨生红球藻的年产量不高，所以北方的养殖规模较小。而且目前的养殖方式主要集中在室外养殖，一方面对雨生红球藻的养殖过程造成一定的污染；另一方面室外养殖占地面积较大，空间利用率较小。
发明内容
本发明针对现有雨生红球藻养殖过程中存在的上述不足，提供了一种光伏大棚培养雨生红球藻的方法，该方法棚顶发电、棚底进行雨生红球藻养殖的模式，空间利用率得到极大提高，实现了光电一体化的农业生产。
本发明的技术方案是：一种光伏大棚培养雨生红球藻的方法，包括以下步骤：
(1)场地准备阶段：在光伏连栋温室大棚的向阳侧沿东西方向设置培养雨生红球藻所需的柱状光生物反应器、平行管道光生物反应器、缓冲罐、以及分别与缓冲罐连接的CO2和空气处理***，将两种光生物反应器通过地下管道连通，在所述平行管道光生物反应器上设置温度传感器和自动淋水装置，在所述缓冲罐内设置温度传感器和pH控制器，所述温度传感器与自动淋水装置连接，用于实现平行管道光生物反应器内藻液的温度调节；在所述光伏连栋温室大棚的顶部覆盖有光伏太阳能电池组件；在所述光伏连栋温室大棚的内部配套风机-湿帘***和温度控制***。
(2)实验室培养阶段：将藻种置于无菌实验室中进行初步培养，在藻种浓度达到30-50万cell/L时，完成实验室培养，该阶段培养所需的时间为7-11天。
(3)绿色培养阶段：按照1:10接种比例，将实验室培养的藻种接种至柱状光生物反应器中，在藻种浓度达到30-50万cell/L时，利用动力水泵经管道将雨生红球藻转移至平行管道光生物反应器中进行培养，该阶段培养所需的时间为7-11天。
(4)红色培养阶段：进入平行管道光生物反应器中的雨生红球藻，在平行管道光生物反应器中沿“S”型路线流动，流动两个回合后进入缓冲罐，经缓冲作用后再流回平行管道光生物反应器中，形成一个循环流动的回路，在培养时间达到15-20天后即可进行雨生红球藻的采收。
(5)采收：培养成熟的雨生红球藻通过沉降过滤方式进行采收。
进一步的，所述步骤(4)中，在缓冲罐内的pH至高于7.8时，控制CO2的电磁阀打开，与缓冲罐相连的CO2和空气处理***通过CO2与空气的混合气体对平行管道光生物反应器藻液进行pH调节。
进一步的，所述缓冲罐内设置有微孔曝气盘，CO2与空气的混合气体通过微孔曝气盘与缓冲罐连接，提高CO2的利用率。
本发明的有益效果是：本发明利用太阳能光电技术，实现了屋顶发电屋内农业生产，实现了光电一体化农业生产，提高了空间的利用率，大大节约能源消耗，利于可持续发展生态农业；本发明提供了北方冬季光伏大棚培育雨生红球藻，采用棚顶发电、棚底养殖的模式，增加了北方雨生红球藻的年养殖时间，提高了雨生红球藻的年产量，同时保证养殖过程的安全、卫生。
附图说明
图1为本发明具体实施方式流程图。
图2为本发明具体实施方式设备安装示意图
图中，1、缓冲罐，2、pH控制器，3、微孔曝气盘，4、平行管道光生物反应器，5、压力泵，6、地下管道，7、柱状光生物反应器，8、CO2和空气处理***。
具体实施方式
为了方便本领域内的技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
实施例1：
一种光伏大棚培养雨生红球藻的方法，包括以下步骤：
(1)场地准备阶段：在光伏连栋温室大棚的向阳侧沿东西方向设置培养雨生红球藻所需的柱状光生物反应器7、平行管道光生物反应器4、缓冲罐1、以及分别与缓冲罐1连接的CO2和空气处理***8，将两种光生物反应器通过地下管道6连通，在所述平行管道光生物反应器4上设置温度传感器和自动淋水装置，在所述缓冲罐1内设置温度传感器和pH控制器2，所述温度传感器与自动淋水装置连接，用于实现平行管道光生物反应器4内藻液的温度调节，在所述缓冲罐1内设置微孔曝气盘3，CO2和空气处理***8通过微孔曝气盘3与缓冲罐1连接；在所述光伏连栋温室大棚的顶部覆盖有光伏太阳能电池组件；在所述光伏连栋温室大棚的内部配套风机-湿帘***和温度控制***。
(2)实验室培养阶段：将藻种置于无菌实验室中进行初步培养，在藻种浓度达到30万cell/L时，完成实验室培养，该阶段培养所需的时间为11天。
(3)绿色培养阶段：按照1:10接种比例，将实验室培养的藻种接种至柱状光生物反应器中，在藻种浓度达到30万cell/L时，利用动力水泵5经管道将雨生红球藻转移至平行管道光生物反应器4中进行培养，该阶段培养所需的时间为11天。
(4)红色培养阶段：进入平行管道光生物反应器4中的雨生红球藻，在平行管道光生物反应器4中沿“S”型路线流动，流动两个回合后进入缓冲罐1，经缓冲作用后再流回平行管道光生物反应器4中，形成一个循环流动的回路，在培养时间达到20天后即可进行雨生红球藻的采收；在缓冲罐1内的pH至高于7.8时，控制器2的电磁阀打开，与缓冲罐1相连的CO2和空气处理***8将CO2和空气经过混合后通过微孔曝气盘3进入雨生红球藻混合液中，对pH值进行缓冲调节，降低雨生红球藻混合液的pH值。通过温度传感器检测到平行管道光生物反应器4内的藻液温度高于25℃时，平行管道光生物反应器4上的自动喷淋装置会打开，对平行管道光生物反应器4进行淋水降温；此外，光伏大棚内的温度控制***控制风机-湿帘***工作，风机-湿帘***也会进行洒水降温，保持棚内的温度维持在25℃左右，适于雨生红球藻的生长。
(5)采收：培养成熟的雨生红球藻通过沉降过滤的方式进行采收。
实施例2：
一种光伏大棚培养雨生红球藻的方法，包括以下步骤：
(1)场地准备阶段：在光伏连栋温室大棚的向阳侧沿东西方向设置培养雨生红球藻所需的柱状光生物反应器7、平行管道光生物反应器4、缓冲罐1、以及分别与缓冲罐1连接的CO2和空气处理***8，将两种光生物反应器通过地下管道6连通，在所述平行管道光生物反应器4上设置温度传感器和自动淋水装置，在所述缓冲罐1内设置温度传感器和pH控制器2，所述温度传感器与自动淋水装置连接，用于实现平行管道光生物反应器4内藻液的温度调节，在所述缓冲罐1内设置微孔曝气盘3，CO2和空气处理***8通过微孔曝气盘3与缓冲罐1连接；在所述光伏连栋温室大棚的顶部覆盖有光伏太阳能电池组件；在所述光伏连栋温室大棚的内部配套风机-湿帘***和温度控制***。
(2)实验室培养阶段：将藻种置于无菌实验室中进行初步培养，在藻种浓度达到36万cell/L时，完成实验室培养，该阶段培养所需的时间为8天。
(3)绿色培养阶段：按照1:10接种比例，将实验室培养的藻种接种至柱状光生物反应器中，在藻种浓度达到36万cell/L时，利用动力水泵5经管道将雨生红球藻转移至平行管道光生物反应器4中进行培养，该阶段培养所需的时间为8天。
(4)红色培养阶段：进入平行管道光生物反应器4中的雨生红球藻，在平行管道光生物反应器4中沿“S”型路线流动，流动两个回合后进入缓冲罐1，经缓冲作用后再流回平行管道光生物反应器4中，形成一个循环流动的回路，在培养时间达到16天后即可进行雨生红球藻的采收；在缓冲罐1内的pH至高于7.8时，控制器2的电磁阀打开，与缓冲罐1相连的CO2和空气处理***8将CO2和空气经过混合后通过微孔曝气盘3进入雨生红球藻混合液中，对pH值进行缓冲调节，降低雨生红球藻混合液的pH值。通过温度传感器检测到缓冲罐1内的藻液温度高于25℃时，平行管道光生物反应器4上的自动喷淋装置会打开，对平行管道光生物反应器4进行淋水降温；此外，光伏大棚内的温度控制***控制风机-湿帘***工作，风机-湿帘***也会进行洒水降温，保持棚内的温度维持在25℃左右，适于雨生红球藻的生长。
(5)采收：培养成熟的雨生红球藻通过沉降过滤方式进行采收。
实施例3：
一种光伏大棚培养雨生红球藻的方法，包括以下步骤：
(1)场地准备阶段：在光伏连栋温室大棚的向阳侧沿东西方向设置培养雨生红球藻所需的柱状光生物反应器7、平行管道光生物反应器4、缓冲罐1、以及分别与缓冲罐1连接的CO2和空气处理***8，将两种光生物反应器通过地下管道6连通，在所述平行管道光生物反应器4上设置温度传感器和自动淋水装置，在所述缓冲罐1内设置温度传感器和pH控制器2，所述温度传感器与自动淋水装置连接，用于实现平行管道光生物反应器4内藻液的温度调节，在所述缓冲罐1内设置微孔曝气盘3，CO2和空气处理***8通过微孔曝气盘3与缓冲罐1连接；在所述光伏连栋温室大棚的顶部覆盖有光伏太阳能电池组件；在所述光伏连栋温室大棚的内部配套风机-湿帘***和温度控制***。
(2)实验室培养阶段：将藻种置于无菌实验室中进行初步培养，在藻种浓度达到42万cell/L时，完成实验室培养，该阶段培养所需的时间为9天。
(3)绿色培养阶段：按照1:10接种比例，将实验室培养的藻种接种至柱状光生物反应器中，在藻种浓度达到42万cell/L时，利用动力水泵5经管道将雨生红球藻转移至平行管道光生物反应器4中进行培养，该阶段培养所需的时间为7天。
(4)红色培养阶段：进入平行管道光生物反应器4中的雨生红球藻，在平行管道光生物反应器4中沿“S”型路线流动，流动两个回合后进入缓冲罐1，经缓冲作用后再流回平行管道光生物反应器4中，形成一个循环流动的回路，在培养时间达到18天后即可进行雨生红球藻的采收；在缓冲罐1内的pH至高于7.8时，控制器2的电磁阀打开，与缓冲罐1相连的CO2和空气处理***8将CO2和空气经过混合后通过微孔曝气盘3进入雨生红球藻混合液中，对pH值进行缓冲调节，降低雨生红球藻混合液的pH值。通过温度传感器检测到缓冲罐1内的藻液温度高于25℃时，平行管道光生物反应器4上的自动喷淋装置会打开，对平行管道光生物反应器4进行淋水降温；此外，光伏大棚内的温度控制***控制风机-湿帘***工作，风机-湿帘***也会进行洒水降温，保持棚内的温度维持在25℃左右，适于雨生红球藻的生长。
(5)采收：培养成熟的雨生红球藻通过沉降过滤方式进行采收。
实施例4：
一种光伏大棚培养雨生红球藻的方法，包括以下步骤：
(1)场地准备阶段：在光伏连栋温室大棚的向阳侧沿东西方向设置培养雨生红球藻所需的柱状光生物反应器7、平行管道光生物反应器4、缓冲罐1、以及分别与缓冲罐1连接的CO2和空气处理***8，将两种光生物反应器通过地下管道6连通，在所述平行管道光生物反应器4上设置温度传感器和自动淋水装置，在所述缓冲罐1内设置温度传感器和pH控制器2，所述温度传感器与自动淋水装置连接，用于实现平行管道光生物反应器4内藻液的温度调节，在所述缓冲罐1内设置微孔曝气盘3，CO2和空气处理***8通过微孔曝气盘3与缓冲罐1连接；在所述光伏连栋温室大棚的顶部覆盖有光伏太阳能电池组件；在所述光伏连栋温室大棚的内部配套风机-湿帘***和温度控制***。
(2)实验室培养阶段：将藻种置于无菌实验室中进行初步培养，在藻种浓度达到50万cell/L时，完成实验室培养，该阶段培养所需的时间为11天。
(3)绿色培养阶段：按照1:10接种比例，将实验室培养的藻种接种至柱状光生物反应器中，在藻种浓度达到50万cell/L时，利用动力水泵5经管道将雨生红球藻转移至平行管道生光物反应器4中进行培养，该阶段培养所需的时间为11天。
(4)红色培养阶段：进入平行管道光生物反应器4中的雨生红球藻，在平行管道光生物反应器4中沿“S”型路线流动，流动两个回合后进入缓冲罐1，经缓冲作用后再流回平行管道光生物反应器4中，形成一个循环流动的回路，在培养时间达到20天后即可进行雨生红球藻的采收；在缓冲罐1内的pH至高于7.8时，控制器2的电磁阀打开，与缓冲罐1相连的CO2和空气处理***8将CO2和空气经过混合后通过微孔曝气盘3进入雨生红球藻混合液中，对pH值进行缓冲调节，降低雨生红球藻混合液的pH值。通过温度传感器检测到缓冲罐1内的藻液温度高于25℃时，平行管道光生物反应器4上的自动喷淋装置会打开，对平行管道光生物反应器4进行淋水降温；此外，光伏大棚内的温度控制***控制风机-湿帘***工作，风机-湿帘***也会进行洒水降温，保持棚内的温度维持在25℃左右，适于雨生红球藻的生长。
(5)采收：培养成熟的雨生红球藻通过沉降过滤方式进行采收。
上述实施例中采用的光伏连栋温室大棚可以是遮光面积不同的大棚，也可以是阴阳棚等不同棚型。
以上所举实施例仅用为方便举例说明本发明，在本发明所述技术方案范畴，所属技术领域的技术人员所作各种简单变形与修饰，均应包含在以上申请专利范围中。

Claims (3)

1.一种光伏大棚培养雨生红球藻的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)场地准备阶段：在光伏连栋温室大棚的向阳侧沿东西方向设置培养雨生红球藻所需的柱状光生物反应器、平行管道光生物反应器、缓冲罐、以及分别与缓冲罐连接的CO2和空气处理***，将两种光生物反应器通过管道连通，在所述平行管道光生物反应器上设置温度传感器和自动淋水装置，在所述缓冲罐内设置温度传感器和pH控制器，所述温度传感器与自动淋水装置连接，用于实现平行管道光生物反应器内藻液的温度调节；在所述光伏连栋温室大棚的顶部覆盖有光伏太阳能电池组件；在所述光伏连栋温室大棚的内部配套风机-湿帘***和温度控制***；
(2)实验室培养阶段：将藻种置于无菌实验室中进行初步培养，在藻种浓度达到30-50万cell/L时，完成实验室培养，该阶段培养所需的时间为7-11天；
(3)绿色培养阶段：按照1:10接种比例，将实验室培养的藻种接种至柱状光生物反应器中，在藻种浓度达到30-50万cell/L时，利用动力水泵经管道将雨生红球藻转移至平行管道光生物反应器中进行培养，绿藻阶段培养所需的时间为7-11天；
(4)红色培养阶段：将上述柱状光生物反应器培养的绿藻通过管道转移至平行管道光生物反应器中，雨生红球藻在平行管道光生物反应器中沿“S”型路线流动，流动两个回合后进入缓冲罐，经缓冲作用后再流回平行管道光生物反应器中，形成一个循环流动的回路，在培养时间达到15-20天后即可进行雨生红球藻的采收；
(5)采收：培养成熟的雨生红球藻通过沉降过滤方式进行采收。
2.根据权利要求1所述光伏大棚培养雨生红球藻的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，在缓冲罐内的pH至高于7.8时，控制CO2的电磁阀打开，与缓冲罐相连的CO2和空气处理***通过CO2与空气的混合气体对平行管道光生物反应器藻液进行pH调节。
3.根据权利要求1所述光伏大棚培养雨生红球藻的方法，其特征在于：所述缓冲罐内设置有微孔曝气盘，CO2与空气的混合气体通过微孔曝气盘与缓冲罐连接。
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