技术领域
[0001] 本发明涉及微藻培养技术领域，尤其涉及一种微藻收集装置及微藻收集方法。
相关背景技术
[0002] 微藻能通过其细胞内发生的各种生物化学反应合成许多高价值的生物活性物质，因此，微藻在食品、医药和化妆品等领域具有广泛的应用前景。
[0003] 在微藻的应用过程中，微藻的收集一直是一个难题。现有技术中，通常使用连续气浮法来收集微藻。具体地，使用连续气浮法收集微藻的过程如下：首先向微藻养殖液中通入空气，产生气泡，然后微藻养殖液中的微藻附着在气泡上，气泡上浮，进而使微藻上浮至微藻养殖液的液面上，接着将上浮至微藻养殖液的液面上的微藻收集起来。
[0004] 然而，本申请的发明人发现，在使用连续气浮法收集微藻的过程中，需要使用专门的气浮分离设备，由于该气浮分离设备的造价昂贵，导致使用连续气浮法收集微藻的成本较高。
具体实施方式
[0022] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0023] 本发明实施例提供了一种微藻收集装置，如图1所示，该微藻收集装置包括支撑单元1和具有可附着性的微藻收集面2，微藻收集面2固定在支撑单元1上，微藻收集面2用于收集流过微藻收集面2上的微藻养殖液中的微藻。示例性地，支撑单元1可以为支撑板或者支撑架。
[0024] 上述微藻收集面2可以相对于微藻具有一定的可附着性，即微藻收集面2具有一定的粗糙度或孔隙度，以使微藻能够附着在该微藻收集面2上，微藻附着在该微藻收集面2后，微藻不会流动，且微藻收集面2不会对微藻造成损伤。本发明实施不对微藻收集面2的粗糙度、孔隙度、材质和厚度中的任何一项作限定，只要微藻能够附着在微藻收集面2上即可。具体地，微藻收集面2的具体实现形式可以有多种，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。示例性地，微藻收集面2可以为具有磨砂面的金属板；或者，微藻收集面2可以为具有磨砂面的塑料板；或者，如图2所示，微藻收集面2为棉绒布21，在这种情况下，微藻收集装置经过一段时间使用后，只需要更换或者清洗棉绒布21即可，操作方便且成本低。进一步地，如图2所示，棉绒布21可以铺设于底板11上，以使棉绒布21的整个面均可以用于收集微藻，有利于提高收集微藻的效率。因此，本发明实施例中优选，微藻收集面2为棉绒布21，且该棉绒布21铺设于底板11上。示例性地，上述底板11可以为硬质塑料板。
[0025] 由于本发明实施例所提供的微藻收集装置具有如上所述的结构，从而使得在使用该微藻收集装置收集微藻的过程中，微藻养殖液中的微藻能够附着在微藻收集面2上，进而能够实现藻水分离，达到收集微藻的目的，因此，无需使用造价昂贵的气浮分离设备即可收集微藻，从而降低了收集微藻的成本。
[0026] 本发明实施例所提供的微藻收集装置除了具有以上有益效果外，还具有如下几方面的有益效果：第一方面，当采用现有技术中的离心分离法收集微藻时，需要使用大功率的离心设备以将微藻养殖液中的液体除去，其中，大功率的离心设备为高耗能的设备，而在使用本发明实施例所提供的微藻收集装置收集微藻的过程中，不需要使用大功率的离心设备，有助于降低收集微藻所需的能耗；第二方面，当采用现有技术中的膜过滤法收集微藻时，由于微藻会粘附在过滤膜上，导致过滤膜中的过滤孔被堵塞，从而使得藻水分离不能顺利进行，而在使用本发明实施例所提供的微藻收集装置收集微藻的过程中，不需要使用过滤膜来收集微藻，从而使得藻水分离能够顺利进行；第三方面，当采用现有技术中的连续气浮分离法收集微藻时，为使微藻适当团聚以加快收集微藻的速度，通常会向微藻养殖液中加入絮凝剂及用于调节微藻养殖液的PH值的化学试剂，从而会污染环境水体，而在使用本发明实施例所提供的微藻收集装置收集微藻的过程中，不需要向微藻养殖液中加入絮凝剂及用于调节微藻养殖液的PH值的化学试剂，有助于保护环境水体。
[0027] 此外，还值得一提的是，微藻自身具有许多独特的性质，使其能够进一步较牢固地吸附在微藻收集面2上。例如，丝状的微藻和带有鞭毛的微藻易于嵌入或钩挂在具有孔隙或者多毛结构的微藻收集面2上；能够在表面分泌粘性分泌物的微藻，其能够利用粘性分泌物吸附微藻养殖液中的微藻，从而即使微藻收集面2完全被微藻所覆盖，附着在微藻收集面2上的微藻仍然能够利用其表面的粘性分泌物吸附微藻养殖液中的微藻，从而使微藻收集面2能够继续用于收集微藻；类似地，表面带有电荷的微藻，其能够利用电荷的静电吸引力吸附微藻养殖液中的微藻，从而即使微藻收集面2完全被微藻所覆盖，附着在微藻收集面2上的微藻仍然能够利用其表面的电荷吸附微藻养殖液中的微藻，从而使微藻收集面2能够继续用于收集微藻。由上所述可知，微藻的这些特性可以使微藻紧密且牢固地吸附在微藻收集面2上，从而能够进一步抵御微藻养殖液的冲刷。
[0028] 使用上述微藻收集装置收集微藻的过程中，使微藻养殖液与微藻收集面2接触，以收集微藻的方式可以有多种，本领域技术人员可以根据实际需要进行合理选择。示例性地，本发明实施例中例举两种具有不同结构的微藻收集装置，该两种微藻收集装置分别通过不同方式使微藻养殖液与微藻收集面2接触：
[0029] 第一种微藻收集装置，如图3所示，微藻收集装置除了包括支撑单元1和微藻收集面2外，还包括驱动机构3，其中，驱动机构3与支撑单元1连接，用于带动支撑单元1上的微藻收集面2在微藻养殖液4中移动，进而使得微藻养殖液4与微藻收集面2接触。示例性地，使用上述微藻收集装置收集微藻的过程如下：首先通过驱动机构3使微藻收集面2向下移动，使微藻收集面2浸没于微藻养殖液4中，再通过驱动机构3使微藻收集面2向上移动，在微藻收集面2向上移动的过程中，微藻养殖液4中的液体会流下，而微藻养殖液4中的微藻则附着在微藻收集面2上，进而实现了藻水分离，达到收集微藻的目的。此微藻收集装置的结构较简单，成本较低。
[0030] 在微藻附着在微藻收集面2上之后，可以先将附着在微藻收集面2上的微藻刮下来，使微藻收集面2暴露，再重新将微藻收集面2浸没于微藻养殖液4中，然后重复上述过程。另外，由以上所述可知，微藻的表面会分泌粘性分泌物，从而使得微藻能够利用其表面的粘性分泌物吸附微藻养殖液4中的微藻，继续收集微藻，因此，在微藻附着在微藻收集面2上之后，也可以直接将微藻收集面2再次浸没于微藻养殖液4中，重复上述过程，直到微藻收集面
2上附着的微藻的量无明显增加为止，再将附着在微藻收集面2上的微藻刮下来。
[0031] 可选地，该微藻收集装置还可以包括刮刀，该刮刀用于将微藻从微藻收集面2上刮下来。示例性地，该刮刀可以为玻璃板，该玻璃板的长可以为20厘米，宽可以为10厘米，厚度可以为0.5厘米。
[0032] 第二种微藻收集装置，如图4所示(图中以箭头表示微藻养殖液4的流动方向)，微藻收集装置除了包括支撑单元1和微藻收集面2外，还包括喷洒机构5和泵6，其中，喷洒机构5设置于微藻收集面2上方，泵6的进液口浸没在微藻养殖液4中，泵6的出液口与喷洒机构5连通，喷洒机构5用于将微藻养殖液4喷洒至微藻收集面2上。可选地，上述泵6为潜水泵，潜水泵的出液口可以通过塑料管与喷洒机构5连通。示例性地，使用上述微藻收集装置收集微藻的过程如下：首先通过泵6将微藻养殖液4输送至喷洒机构5中，然后喷洒机构5将微藻养殖液4喷洒至微藻收集面2上，其中，微藻养殖液4中的液体能够从微藻收集面2流下，而微藻养殖液4中的微藻则能够附着在微藻收集面2上，进而实现藻水分离，达到收集微藻的目的。
由于在上述过程中，可以通过喷洒机构5和泵6持续地将微藻养殖液4喷洒至微藻收集面2上，从而可以实现对微藻的连续收集，进而提高了收集微藻的效率。
[0033] 在上述过程中，可以直到微藻收集面2上附着的微藻的量无明显增加时，将附着在微藻收集面2上的微藻刮下来。类似地，该微藻收集装置还可以包括刮刀，该刮刀用于将微藻从微藻收集面2上刮下来。示例性地，该刮刀可以为玻璃板，该玻璃板的长可以为20厘米，宽可以为10厘米，厚度可以为0.5厘米。
[0034] 具体地，喷洒机构5的具体实现方式可以有多种，本领域技术人员可以根据实际需要进行合理选择。示例性地，如图5所示(图中以箭头表示微藻养殖液4的流动方向)，喷洒机构5包括横跨在微藻收集面2上的出液管7，出液管7的一端密封，出液管7的另一端具有开口，出液管7的开口的一端与泵6的出液口连通，出液管7的管壁上设有多个喷洒孔8。微藻养殖液4通过泵6输送至出液管7的开口的一端，然后进入出液管7中，微藻养殖液4再通过喷洒口8喷洒至微藻收集面2上。示例性地，上述出液管7可以为有机塑料管或者钢管。
[0035] 优选地，多个喷洒孔8均匀分布在出液管7的管壁上，从而使得微藻养殖液4可以通过各个喷洒孔8均匀地喷洒至微藻收集面2上，进而使得整个微藻收集面2上均能够附着微藻，有利于提高收集微藻的效率。示例性地，各个喷洒孔8之间的距离可以为1厘米～2厘米。
[0036] 进一步地，使出液管7横跨在微藻收集面2上的方式可以有多种，本领域技术人员可以根据实际需要进行合理选择。示例性地，本发明实施例中的微藻收集装置还包括夹子，夹子将出液管7夹在微藻收集面2的顶端上，从而使得从出液管7流出的微藻养殖液4能够从微藻收集面2的顶端流下，进而能够流经整个微藻收集面2，以进一步提高收集微藻的效率。
[0037] 此外，本发明实施例中优选微藻收集面2倾斜设置，且微藻收集面2的底端位于微藻养殖液4中，此时，微藻养殖液4流经微藻收集面2后，流下的液体可以再次通过泵6输送至出液管7中，然后重新喷洒至微藻收集面2上，进而使得该微藻收集装置具有更高的收集微藻的效率。需要说明的是，在微藻收集面2使用过程中，微藻收集面2的两端中，距离地面较高的一端称为“微藻收集面2的顶端”，距离地面较低的一端称为“微藻收集面2的底端”。
[0038] 进一步地，本申请的发明人发现，若微藻收集面2的倾斜角度过大，微藻养殖液4在微藻收集面2上的流动速度过大，则会导致微藻容易被液体冲下，而难以附着在微藻收集面2上；若微藻收集面2的倾斜角度过小，微藻养殖液4在微藻收集面2上的流动速度过慢，导致收集微藻的效率过低。因此，微藻收集面2的倾斜角度的合理选择是十分重要的。优选地，微藻收集面2的倾斜角度为10度～30度。
[0039] 本发明实施例还提供了一种微藻收集方法，该微藻收集方法包括使用如上所述的微藻收集装置收集微藻。其中，使用上述具有不同结构的微藻收集装置收集微藻的具体过程以上已经进行了详细描述，此处不再进行赘述。
[0040] 由于本发明实施例所提供的微藻收集方法所使用的微藻收集装置包括支撑单元1和具有可附着性的微藻收集面2，微藻收集面2固定在支撑单元1上，微藻收集面2用于收集流过微藻收集面2上的微藻养殖液4中的微藻，从而使得在使用该微藻收集装置收集微藻的过程中，微藻养殖液4中的微藻能够附着在微藻收集面2上，进而实现藻水分离，达到收集微藻的目的，因此，无需使用造价昂贵的气浮分离设备即可收集微藻，从而降低了收集微藻的成本。
[0041] 可选地，在使用如上所述的微藻收集装置收集微藻的步骤之前，微藻收集方法还可以包括对微藻养殖液4进行沉降处理。具体地，上述沉降处理包括：将微藻养殖液4静置一段时间，然后将微藻养殖液4中的上清液去除，因此，沉降处理后的微藻养殖液4的浓度增大，有利于提高收集微藻的效率。
[0042] 进一步地，为了便于本领域技术人员具体实施，本发明实施例还提供了微藻收集方法的两个具体实施例：
[0043] 实施例一
[0044] 将边长为30厘米的正方形的棉绒布21铺设在硬质塑料板上，该棉绒布21为微藻收集面2。然后将有机玻璃管一端密封后，在有机玻璃管上每隔2厘米打一个喷洒孔8，接着用夹子将该有机玻璃管夹在微藻收集面2的顶端，其中，有机玻璃管上的喷洒孔8均位于有机玻璃管的底部。
[0045] 然后将吸光度为0.8的微藻养殖液4加入到有机玻璃水槽中，其中，微藻养殖液4中的微藻的种类为球藻。接着将上述铺设有棉绒布21的硬质塑料板倾斜固定在有机玻璃水槽上方，硬质塑料板的倾斜角度为30度。此外，有机玻璃水槽中还设有一台潜水泵，并使用塑料管将有机玻璃管的开口的一端与潜水泵的出液口连通。
[0046] 开启潜水泵，微藻养殖液4经由有机玻璃管上的喷洒孔8喷洒至棉绒布21上。10分钟后，使用一块长20厘米，宽10厘米，厚0.5厘米的玻璃板，将附着在棉绒布21上的微藻刮下来，此时，有机玻璃水槽中微藻养殖液4的吸光度为0.02，微藻的收集效率为97.5％。
[0047] 实施例二
[0048] 将长20厘米、宽10厘米的棉绒布21铺设在硬质塑料板上，该棉绒布21为微藻收集面2。然后将有机玻璃管一端密封后，在有机玻璃管上每隔1厘米打一个喷洒孔8，接着用夹子将该有机玻璃管夹在微藻收集面2的顶端，其中，有机玻璃管上的喷洒孔8均位于有机玻璃管的底部。
[0049] 然后将吸光度为5的微藻养殖液4加入到有机玻璃水槽中，其中，微藻养殖液4中的微藻的种类为栅藻。接着将上述铺设有棉绒布21的硬质塑料板垂直固定在有机玻璃水槽上方。有机玻璃水槽中还设有一台潜水泵，并使用塑料管将有机玻璃管的开口的一端与潜水泵的出液口连通。
[0050] 开启潜水泵，微藻养殖液4经由有机玻璃管上的喷洒孔8喷洒至棉绒布21上，10分钟后，使用一块长20厘米，宽10厘米，厚0.5厘米的玻璃板，将附着在棉绒布21上的微藻刮下来，此时，微藻养殖液4的吸光度为4；经过10分钟后，再次使用上述玻璃板将附着在棉绒布21上的微藻刮下来，此时，微藻养殖液4的吸光度为3；接着每隔10分钟，将附着在棉绒布21上的微藻刮下来一次，30分钟后，微藻养殖液4的吸光度为0.1，微藻的收集效率为98％。
[0051] 通过上述两个实施例可知，本发明实施例所提供的微藻收集方法能够达到很高的收集微藻的效率。
[0052] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
