專利名稱：植物性藻類及微生物光合反應系統及方法
技術領域：
一種光合反應系統及方法，尤指一種植物性藻類及微生物光合反應系統及方法。
背景技術：
藍藻(螺旋藻，Spirulina)中含有豐富的蛋白質、礦物質和酵素等多種有益人體的營養成分，近年來被廣為推薦食用。藍藻的培養液經過一光合反應系統作充足的光合作用以滿足其藻細胞所需的養分，并排出生成于培養液中的氧氣，使藍藻能夠大量地生長繁殖。
已知的藍藻光合反應系統，為一露天的大培養池。藍藻的培養液容納于該露天的大培養池內，以進行光合作用。然該大培養池的占地面積大、能源消耗多、使用受制于天候的影響、尤其易受污染而影響該藍藻的品質，造成生產業者諸多的困擾。
已知的另一種藍藻光合反應系統，如中國專利號CN95219504.6述及一種螺旋藻光合反應器，其由一反應塔和一立式雙排平螺旋式管道所構成。該反應塔和該管道為透光材質所制成，以便于流動于其內的培養液進行光合作用。該反應塔內并設有一鼓泡板和一冷熱交換器等裝置，以排出生成于該培養液中的氧氣和控制該培養液的溫度。該螺旋藻光合反應器主要在于提供一封閉式的循環系統，以克服已知大培養池的種種問題。然該螺旋藻光合反應器仍有制造繁復、成本高、容易破損、氧氣難以被排出，培養液的溫度難以控制于需求標準、且反應塔的清洗維護不易以致于降低光合作用的效果和影響藍藻的品質等問題存在，不適作工業化大量生產。
由上可知，上述已知的藍藻光合反應系統，在實際制造與使用上，顯然有困難與缺陷存在，而有待加以改善。
發明內容
本發明的主要目的，在于提供一種植物性藻類及微生物光合反應系統及方法，使其所需占地面積減小、能源使用減少、運轉不受天候的影響、尤其能避免受污染以維護藻類的優良品質。
本發明的次一目的，在于提供一種植物性藻類及微生物光合反應系統及方法，使生成于培養液中的氧氣易于被迅速地排出，以提高生產效率，及利于工業化大量生產。
本發明的另一目的，在于提供一種植物性藻類及微生物光合反應系統及方法，使其制造與組裝簡單且不易破損，以降低所需成本。
本發明的又一目的，在于提供一種植物性藻類及微生物光合反應系統及方法，使其易于清洗維護，以確保光合作用的效果和藻類的品質。
本發明的再一目的，在于提供一種植物性藻類及微生物光合反應系統及方法，使其能有效地控制培養液的溫度。
為了達成上述目的，本發明主要在提供一種植物性藻類及微生物光合反應系統，包括一光合反應單元、一加壓輸液單元以及—排氧及調節單元；該光合反應單元為一透光管路；該加壓輸液單元的入口端連通于該透光管路的出口端；該排氧及調節單元包括一中空的噴射排氧裝置和一中空的液面調節裝置，該噴射排氧裝置包括相組接的一排氧筒和一集液筒，該排氧筒設有一進液口、一上排氣口和一中空管壁，該進液口連通于該加壓輸液單元的出口端，該上排氣口位于該排氧筒的頂端，該中空管壁自該上排氣口向下延伸且相對地位于該進液口的內側，該液面調節裝置包括一調節筒，該調節筒連通于該集液筒，該透光管路的入口端連通于該調節筒。
通過該光合反應單元、該加壓輸液單元以及該排氧及調節單元的連接組成，使注入于其內的植物性藻類及微生物的培養液及藻種能夠呈垂直立體多排管道密封循環地進行光合作用和排氧，因此，所需占地面積減小、能源使用減少、運轉不受天候的影響、且能避免受污染以維護所產生藻類的品質；通過該進液口、該上排氣口和該中空管壁的配置，使生成于培養液中的氧氣易于被迅速地排出，以提高生產效率；通過該排氧筒和該集液筒組接成該噴射排氧裝置，使其制造與組裝簡單且不易破損，以降低所需成本。通過該排氧筒和該集液筒的組接，以及該透光管路的設計，使其易于清洗維護，以確保光合作用的效果和藻類的品質。
另外，該噴射排氧裝置包括一排氣管，該排氣管組接于該排氧筒內，該排氧筒的中段設有一縮頸部和一側排氣口，該側排氣口位于該縮頸部的下方，該排氣管的上端穿設于該中空管壁內，該排氣管的下端形成一擴張部且相對地位于該側排氣口的內側。藉此，可使生成于培養液中的氧氣易于被迅速地排出。
另外，本發明的植物性藻類及微生物光合反應系統進一步包括一加熱單元，該加熱單元連接于該透光管路的出口端和該加壓輸液單元的入口端之間。
另外，本發明的植物性藻類及微生物光合反應系統進一步包括一灑水單元，該灑水單元位于該光合反應單元的上方。
通過該加熱單元和該灑水單元的配置，使其能有效地控制培養液的溫度。
另外，本發明主要在提供一種植物性藻類及微生物光合反應方法，其步驟包括(一)提供一透光管路、一加壓輸液單元和一排氧及調節單元；(二)注入一培養液及藻種于該透光管路內，該培養液流動于該透光管路內以進行光合作用且生成氧氣，該培養液并流向該加壓輸液單元；(三)開啟該加壓輸液單元以強迫該培養液流向該排氧及調節單元，使該培養液沖擊于該排氧及調節單元內以形成一旋轉水花擴散飛濺狀以排出氧氣；以及(四)收集該培養液于該排氧及調節單元內，且抽吸該培養液流至該透光管路內以再次進行光合作用。
為更進一步闡述本發明為達成預定目的所采取的技術手段及功效，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所示附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發明加以限制。
圖1本發明植物性藻類及微生物光合反應系統的局部剖面示意圖。
圖2本發明植物性藻類及微生物光合反應系統的噴射排氧裝置的立體示意圖。
圖3本發明植物性藻類及微生物光合反應方法的流程圖。
圖中符號說明1 光合反應單元10 直管 11彎管12 輔助開口2 加壓輸液單元20 輸送管3 排氧及調節單元
4 噴射排氧裝置40 排氧筒 401 進液口402 上排氣口 403 中空管壁404 縮頸部 405 側排氣口41 集液筒 42 排氣管421 擴張部5 液面調節裝置50 延伸筒 501 調壓開口502 伸筒上截 503 延伸筒下截51 調節筒6 連通裝置60 清洗閥組件7 采收閥組件8 加熱單元80 加熱管 81 入口轉接部82 出口轉接部9 灑水單元具體實施方式
請參閱圖1和圖2所示，本發明一種植物性藻類及微生物光合反應系統，用以使注入于其內的植物性藻類及微生物的培養液及藻種，如藍藻的培養液，循環地進行光合作用和排氧，使藍藻能夠大量地生長繁殖，以產生其所含的各種營養成分。該植物性藻類及微生物光合反應系統包括一光合反應單元1、一加壓輸液單元2以及一排氧及調節單元3，其中光合反應單元1，其為一玻璃或壓克力等透光材質所制成的透光管路，用以供藍藻的培養液流動于其內。本實施例中，該光合反應單元1包括復數個直管10和復數個彎管11，該等直管10和該等彎管11間隔串接形成一雙排傾斜的立體盤旋式透光管路，使流動于其內的培養液能夠循序環流而下并充分地吸收光線以進行光合作用。該透光管路設有一輔助開口12位于其最上方部分，用以注入該培養液及藻種、調節該透光管路內的壓力、或清洗該透光管路。
加壓輸液單元2，其為一加壓輸液泵，其入口端連通于該透光管路的出口端。
排氧及調節單元3，其包括一中空的噴射排氧裝置4、一中空的液面調節裝置5和一連通裝置6。
如圖1、圖2所示，該噴射排氧裝置4包括相組接的一排氧筒40和一集液筒41，該排氧筒40可為不銹鋼材質所制成，該集液筒41可為玻璃或壓克力等透光材質所制成，以便于制造和組裝，然并不以此為限。該排氧筒40的上段設有一進液口401、一上排氣口402和一中空管壁403，該進液口401以一輸送管20連通于該加壓輸液單元2的出口端，該上排氣口402位于該排氧筒40的頂端，該中空管壁403自該上排氣口402向下延伸且相對地位于該進液口401的內側。該排氧筒40的中段設有一縮頸部404和一側排氣口405，該側排氣口405位于該縮頸部404的下方。該噴射排氧裝置4另包括一排氣管42，該排氣管42組接于該排氧筒40內，該排氣管42的上端穿設于該中空管壁403內，該排氣管42的下端形成一擴張部421且相對地位于該側排氣口405的內側。
該液面調節裝置5包括相組接的一延伸筒50和一調節筒51，該延伸筒50可為不銹鋼材質所制成，且可分為一延伸筒上截502和一延伸筒下截503兩部組合，以方便拆開清洗該延伸筒50和該調節筒51的內壁，該調節筒51可為玻璃或壓克力等透光材質所制成，以便于制造和組裝，然并不以此為限。該延伸筒50的頂端設有一調壓開口501。
該連通裝置6連接于該集液筒41的底部和該調節筒51的底部，使該調節筒51連通于該集液筒41。該連通裝置6并具有一清洗閥組件60。該透光管路的入口端向下彎折連通于該調節筒51。
本發明的植物性藻類及微生物光合反應系統并包括一采收閥組件7。該采收閥組件7連接于該透光管路的出口端和該加壓輸液單元2的入口端之間，用以汲取流動于該透光管路內的培養液。
在使用本發明的植物性藻類及微生物光合反應系統的實施過程時，可由該透光管路的輔助開口12注入一藍藻的培養液于該透光管路內，該培養液流動于該透光管路內以進行光合作用且生成氧氣，該培養液并流向該加壓輸液單元2。該培養液亦可由該延伸筒50的調壓開口501注入該調節筒51內。開啟該加壓輸液單元2以強迫該培養液自該透光管路流向該排氧及調節單元3。當該培養液經由該進液口401噴射于該排氧筒40內時，該培養液首先沖擊于該排氧及調節單元3的排氧筒40內以形成一旋轉水花狀以利于氧氣自該上排氣口402排出；接著，該培養液落下收集至該縮頸部404后沖擊該排氣管42的擴張部421而形成一擴散飛濺狀以利于氧氣自該側排氣口405排出；最后，該培養液落下收集于該集液筒41內，使氧氣自該排氣管42的上端排出。如此，可把大部分的氧氣排出以提升該培養液光合作用的能力。由于該培養液行經該排氧筒40時已生成飽和的含氧氣的液體，不易再進行光合作用，因此該排氧筒40可為不銹鋼等不透光材質所制；又該培養液收集于該集液筒41時已排出大部分的氧氣，可繼續進行光合作用，因此該集液筒41可為玻璃等透光材質所制成。如此，使該排氧筒40和該集液筒41的制造和組裝更為簡單且不易破損。該培養液流經該連通裝置6至該調節筒51時，可暫時開啟該清洗閥組件60，以清除較重的沉積物，亦可采樣測試該培養液。該調壓開口501可排氣以維持該液面調節裝置5內的壓力；另，可由該調壓開口501抽吸生成于該液面調節裝置5內的過多泡沫；又，可自該調壓開口501穿設一補給管，以添加二氧化碳等有助于該培養液生長繁殖的養分。該加壓輸液單元2的壓力造成該透光管路內的負壓，使該培養液自該調節筒51被抽吸至該透光管路內，以再次進行光合作用。若該透光管路內的壓力增大而使該液面調節裝置5內的培養液水位上升時，可調整該加壓輸液單元2的輸出壓力，以降低該培養液水位。如此，可使該培養液呈垂直立體多排管道密封循環地進行光合作用和排氧，以增加其營養成分的增長。該培養液亦可由該采收閥組件7采樣測試，當該培養液達到需求的養分濃度時，可由該采收閥組件7或該清洗閥組件60排出加以采收。
本發明的植物性藻類及微生物光合反應系統進一步包括一加熱單元8。該加熱單元8設有數加熱管80、一入口轉接部81和一出口轉接部82，該等加熱管80經由該入口轉接部81和該出口轉接部82分別連接于該透光管路的出口端和該加壓輸液單元2的入口端之間。該加熱單元8可以手動或自動感應的方式加熱容置于該加熱單元8內的水，使水的熱能傳遞至該等加熱管80，以控制該培養液的溫度。該等加熱管80可為不銹鋼材質所制成，以提升加熱的效果和耐用性。
本發明的植物性藻類及微生物光合反應系統進一步包括一灑水單元9。該灑水單元9位于該光合反應單元1的上方，并可依工作環境的需求而以手動或自動感應的方式進行定時定溫的灑水，以降低該透光管路內的培養液的溫度。
因此，請參閱圖1和圖3所示，為本發明一種植物性藻類及微生物光合反應方法，其步驟包括(一)提供一透光管路、一加壓輸液單元2和一排氧及調節單元3該透光管路、該加壓輸液單元2、和該排氧及調節單元3連接形成上述的植物性藻類及微生物光合反應系統。
(二)注入一培養液及藻種于該透光管路內，該培養液流動于該透光管路內以進行光合作用且生成氧氣，該培養液并流向該加壓輸液單元2該透光管路為一立體盤旋式透光管路，因此，該培養液以循序環流的方式由上而下流動于該透光管路內，使該培養液能夠充分地吸收光線以進行光合作用，迅速繁殖。
(三)開啟該加壓輸液單元2以強迫該培養液流向該排氧及調節單元3，使該培養液沖擊于該排氧及調節單元3內以形成一旋轉水花擴散飛濺狀以排出氧氣(四)收集該培養液于該排氧及調節單元3內，且抽吸該培養液流至該透光管路內以再次進行光合作用另外，該步驟(二)進一步提供一加熱單元8，該培養液流經該加熱單元8后，再流向該加壓輸液單元2，以控制該培養液的溫度。
另外，該步驟(二)進一步提供一灑水單元9，該灑水單元9可依工作環境的需求而灑水于該透光管路上，以降低該透光管路內的培養液的溫度。
另外，該步驟(四)提供一采收閥組件7，該培養液流經該透光管路后，由該采收閥組件7汲取該培養液。
通過上述植物性藻類及微生物光合反應系統及方法，本發明具有下述的特點1、該光合反應單元、該加壓輸液單元以及該排氧及調節單元的連接組成，使注入于其內的植物性藻類及微生物的培養液及藻種能夠呈垂直立體多排管道密封循環地進行光合作用和排氧，因此，所需占地面積減小、能源使用減少、運轉不受天候的影響、且能避免受污染以維護所產生藻類的品質。
2、該進液口、該上排氣口和該中空管壁的配置，以及該排氣管、該縮頸部和該側排氣口的配置，形成多次排氧的效果，使生成于培養液中的氧氣易于被迅速地排出，因此，提高生產效率，及利于工業化大量生產。
3、該排氧筒和該集液筒組接成該噴射排氧裝置，以及該調節筒和該延伸筒組接成該液面調節裝置，使其制造與組裝簡單且不易破損，以降低所需成本。
4、該排氧筒和該集液筒的組接，以及該透光管路的設計，使其易于清洗維護，以確保光合作用的效果和藻類的品質。
5、該加熱單元和該灑水單元的配置，可依地域、季節、天候的不同或依培養液的需求作適當的溫度調節，使其能有效地控制培養液的溫度。
綜上所述，本發明完全符合發明專利申請的要件，故依專利法提出申請。以上所述，僅為本發明的具體實施例的詳細說明與附圖，并非用以限制本發明及本發明的特征，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者，沿依本發明的精神所做的等效修飾或變化，皆應包含于本發明的專利范圍中。
權利要求
1.一種植物性藻類及微生物光合反應系統，其特征是，包括一光合反應單元，其為一透光管路；一加壓輸液單元，其入口端連通于該透光管路的出口端；以及一排氧及調節單元，其包括一中空的噴射排氧裝置和一中空的液面調節裝置，該噴射排氧裝置包括相組接的一排氧筒和一集液筒，該排氧筒設有一進液口、一上排氣口和一中空管壁，該進液口連通于該加壓輸液單元的出口端，該上排氣口位于該排氧筒的頂端，該中空管壁自該上排氣口向下延伸且相對地位于該進液口的內側，該液面調節裝置包括一調節筒，該調節筒連通于該集液筒，該透光管路的入口端連通于該調節筒。
2.如權利要求1所述的植物性藻類及微生物光合反應系統，其特征是，該光合反應單元包括復數個直管和復數個彎管，該等直管和該等彎管間隔串接形成一雙排傾斜的立體盤旋式透光管路。
3.如權利要求1所述的植物性藻類及微生物光合反應系統，其特征是，該透光管路設有一輔助開口位于其最上方部分。
4.如權利要求1所述的植物性藻類及微生物光合反應系統，其特征是，該加壓輸液單元為一加壓輸液泵。
5.如權利要求1所述的植物性藻類及微生物光合反應系統，其特征是，該噴射排氧裝置包括一排氣管，該排氣管組接于該排氧筒內，該排氧筒的中段設有一縮頸部和一側排氣口，該側排氣口位于該縮頸部的下方，該排氣管的上端穿設于該中空管壁內，該排氣管的下端形成一擴張部且相對地位于該側排氣口的內側。
6.如權利要求1所述的植物性藻類及微生物光合反應系統，其特征是，該液面調節裝置包括相組接的一延伸筒和該調節筒，該延伸筒設有一調壓開口。
7.如權利要求1所述的植物性藻類及微生物光合反應系統，其特征是，該排氧及調節單元包括一連通裝置，該連通裝置連接于該集液筒的底部和該調節筒的底部，該連通裝置并具有一清洗閥組件。
8.如權利要求1所述的植物性藻類及微生物光合反應系統，其特征是，包括一采收閥組件，該采收閥組件連接于該透光管路的出口端和該加壓輸液單元的入口端之間。
9.如權利要求1所述的植物性藻類及微生物光合反應系統，其特征是，進一步包括一加熱單元，該加熱單元連接于該透光管路的出口端和該加壓輸液單元的入口端之間。
10.如權利要求1所述的植物性藻類及微生物光合反應系統，其特征是，進一步包括一灑水單元，該灑水單元位于該光合反應單元的上方。
11.一種植物性藻類及微生物光合反應方法，其特征是，步驟包括(一)提供一透光管路、一加壓輸液單元和一排氧及調節單元；(二)注入一培養液及藻種于該透光管路內，該培養液流動于該透光管路內以進行光合作用且生成氧氣，該培養液并流向該加壓輸液單元；(三)開啟該加壓輸液單元以強迫該培養液流向該排氧及調節單元，使該培養液沖擊于該排氧及調節單元內以形成一旋轉水花擴散飛濺狀以排出氧氣；以及(四)收集該培養液于該排氧及調節單元內，且抽吸該培養液流至該透光管路內以再次進行光合作用。
12.如權利要求11所述的植物性藻類及微生物光合反應方法，其特征是，該步驟(二)的培養液以循序環流的方式由上而下流動于該透光管路內。
13.如權利要求11所述的植物性藻類及微生物光合反應方法，其特征是，該步驟(二)進一步提供一加熱單元，該培養液流經該加熱單元后，再流向該加壓輸液單元。
14.如權利要求11所述的植物性藻類及微生物光合反應方法，其特征是，該步驟(二)進一步提供一灑水單元，該灑水單元灑水于該透光管路上。
15.如權利要求11所述的植物性藻類及微生物光合反應方法，其特征是，該步驟(四)提供一采收閥組件，該培養液流經該透光管路后，由該采收閥組件汲取該培養液。
全文摘要
一種植物性藻類及微生物光合反應系統及方法，用以使注入于該系統內的植物性藻類及微生物的培養液循環地進行光合作用和排氧；該植物性藻類及微生物光合反應系統包括一光合反應單元、一加壓輸液單元以及一排氧及調節單元；該光合反應單元為一透光管路；該排氧及調節單元為一排氧筒、一集液筒和一調節筒等所組成，以便于制造和組裝，且形成多次排氧的效果，使生成于培養液中的氧氣易于被迅速地排出。
文檔編號C12M1/00GK1760358SQ20041008574
公開日2006年4月19日 申請日期2004年10月11日 優先權日2004年10月11日
發明者盧朝輝 申請人:盧朝輝