一种微藻细胞破壁机的制作方法

本发明属于微藻加工领域，尤其涉及一种微藻细胞破壁机。

背景技术：

微藻是指那些在显微镜下才能辨别其形态的微小的藻类群体。微藻通常是指含有叶绿素a并能进行光合作用的微生物的总称，属于原生生物的一种。微藻种类很多、生理学和生化特性范围很广，因此微藻能产生很多功能独特的脂肪、多糖、蛋白、类胡萝卜素等生物活性物质，在医药、食品、水产养殖等领域具有重要的开发价值。在对微藻粉进行加工时，对微藻粉进行细胞破壁处理是必要过程。然而现有的微藻细胞破壁技术和设备，不能够全面有效快速的对微藻细胞进行破壁，从而影响了生产加工的效率和产品质量，从而不能够满足生产需要。

技术实现要素：

本发明的目的为提供一种微藻细胞破壁机，能够有效提高细胞破壁效果和质量，提高生产效率。

为实现目的，本发明提供了一种微藻细胞破壁机，包括支撑架、设置于支撑架上的密封筒、设置于密封筒上端用于对密封筒内的微藻进行搅拌的搅拌装置、设置于密封筒上端的筒体进料口和设置于密封筒下端的筒体出料口，所述密封筒下端设置有用于对密封筒内进行鼓气加压的加压装置，并且所述密封筒上端还设置有用于对密封筒内气压进行调节的泄压阀和用于对密封筒内进行抽真空的抽真空装置从而对微藻形成压差破壁系统，所述密封筒内设置有与密封筒转动连接的内筒结构，所述内筒结构包括内筒体和设置于内筒体内侧壁上用于对微藻进行切割破壁的内筒刀片，所述内筒结构的旋转方向与搅拌装置旋转方向相反形成搅拌切割破壁系统，所述密封筒上端还设置有压力检测装置，所述压力检测装置、搅拌装置、内筒结构、抽真空装置、泄压阀和加压装置分别与一控制器信号连接。

优选地，所述筒体出料口上设置有筒体出料阀，所述筒体出料阀出料一端与一高压破壁装置连接，所述高压破壁装置包括与筒体出料阀出料一端连接的射流器、与射流器连接的壳体、设置于壳体内与射流器配合用于对射流器射出的微藻悬浮液进行切割破壁的旋转刀片组和设置于壳体外侧与旋转刀片组连接用于对旋转刀片组驱动的刀片组驱动装置，所述壳体侧部下端设置有出料管，所述出料管上设置有出料阀，所述射流器、刀片组驱动装置和出料阀分别与控制器信号连接。

优选地，所述旋转刀片组包括两根平行设置于壳体上并且与壳体转动连接的驱动轴和若干片设置于驱动轴上的刀片组刀片，两根所述驱动轴相同的一端分别穿过壳体通过齿轮组连接，其中任意一驱动轴与刀片组驱动装置连接，两根驱动轴上刀片依次间隔接触设置形成垂直切割结构。

优选地，本破壁机还设置有循环结构，所述循环结构包括一端与出料阀和壳体间的出料管连接并且另一端与筒体进料口连接的循环管、设置于循环管上靠近出料管一端的循环阀和设置于循环管上的循环泵，所述循环泵与控制器信号连接。

优选地，所述内筒结构还包括设置于内筒体下端的底板、若干个平行设置于内筒体外侧用于对于内筒体进行支撑的支撑环和设置于密封筒下端穿过密封筒与底板连接的内筒体驱动装置，所述支撑环上对称设置有与密封筒内侧壁滑动连接用于对内筒体进行定位的滑块，所述底板上设置有若干个用于微藻悬浮液流过的穿孔，所述内筒体驱动装置与控制器信号连接。

优选地，所述内筒刀片的刀刃朝着转动方向倾斜设置，各所述内筒刀片间设置有贯穿内筒体用于微藻悬浮液流过的侧壁开口。

优选地，所述内筒刀片设置有长刀片和短刀片并且长刀片和短刀片间隔设置。

优选地，所述泄压阀设置于密封筒上的泄压管上，所述抽真空装置包括与泄压阀和密封筒间的泄压管连接的抽真管、设置于抽真管另一端的真空泵和设置于抽真管的抽真空阀，所述抽真空阀、真空泵分别与控制器信号连接。

优选地，所述加压装置包括与密封筒下端连接的加压管、设置于加压管另一端的气压源和设置于加压管上的加压阀，所述气压源出风口设置有加热装置，所述密封筒上还设置有用于对密封筒内温度进行检测的测温装置，所述气压源、加热装置、测温装置和加压阀分别与控制器信号连接形成控温空压结构。

优选地，所述密封筒上端还设置有机械压力表，所述密封筒侧壁上还设置有用于对密封筒内液位进行观察的液位观察装置，所述液位观察装置上下两端分别与密封筒连通。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

在本发明中通过设置形成压差破壁系统和搅拌切割破壁系统配合工作，能够有效提高细胞破壁效果和质量，提高生产效率。在本发明中通过设置高压破壁装置进行高压喷射与相对旋转的旋转刀片组进行冲击切割，使得能够进一步提高细胞破壁效果和质量，同时配合循环结构，使得在高压破壁装置处理后的微藻未能达到破壁要求，能够将高压破壁装置内的微藻悬浮液循环到密封筒内进一步进行处理，从而能够有效保证处理质量。在本发明中通过将加压装置设置于密封筒下端，通过密封筒下端进行鼓气，使得高压气体能够通过穿孔将下层的微藻往上吹，提高破壁处理的均匀性，提高破壁效率和质量。在本发明中通过控制器进行控制，使得控制方便，提高智能化。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中内筒结构的结构示意图；

图3为本发明中旋转刀片组的结构示意图

图4为本发明控制结构框图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下。

如图1-4所示，本发明提供了一种微藻细胞破壁机，包括支撑架、设置于支撑架上的密封筒1、设置于密封筒1上端用于对密封筒1内的微藻进行搅拌的搅拌装置5、设置于密封筒1上端的筒体进料口11和设置于密封筒1下端的筒体出料口12，密封筒1下端设置有用于对密封筒1内进行鼓气加压的加压装置3，并且密封筒1上端还设置有用于对密封筒1内气压进行调节的泄压阀15和用于对密封筒1内进行抽真空的抽真空装置6从而对微藻形成压差破壁系统，密封筒1内设置有与密封筒1转动连接的内筒结构2，内筒结构2包括内筒体21和设置于内筒体21内侧壁上用于对微藻进行切割破壁的内筒刀片22，内筒结构2的旋转方向与搅拌装置5旋转方向相反形成搅拌切割破壁系统，密封筒1上端还设置有压力检测装置17，压力检测装置17、搅拌装置5、内筒结构2、抽真空装置6、泄压阀15和加压装置3分别与一控制器100信号连接。密封筒1上端还设置有机械压力表16，密封筒1侧壁上还设置有用于对密封筒1内液位进行观察的液位观察装置18，液位观察装置18上下两端分别与密封筒1连通。

在本实施例中，搅拌装置5包括设置密封筒1上端与控制器100信号连接的搅拌电机51、与搅拌电机51连接穿过密封筒1伸入到密封筒1底部位置的搅拌转动轴52和若干片设置于搅拌转动轴52上的搅拌叶53。控制器100为plc并且设置有控制屏提高可操作性。密封筒1内高压和真空度可以通过控制器100进行设定。压力检测装置17为气压传感器。筒体进料口11上设置有进料密封盖。液位观察装置18可以为液位观察柱。

筒体出料口12上设置有筒体出料阀13，筒体出料阀13出料一端与一高压破壁装置4连接，高压破壁装置4包括与筒体出料阀13出料一端连接的射流器44、与射流器44连接的壳体41、设置于壳体41内与射流器44配合用于对射流器44射出的微藻悬浮液进行切割破壁的旋转刀片组43和设置于壳体41外侧与旋转刀片组43连接用于对旋转刀片组43驱动的刀片组驱动装置42，壳体41侧部下端设置有出料管46，出料管46上设置有出料阀45，射流器44、刀片组驱动装置42和出料阀45分别与控制器100信号连接。旋转刀片组43包括两根平行设置于壳体41上并且与壳体41转动连接的驱动轴431和若干片设置于驱动轴431上的刀片组刀片432，两根驱动轴431相同的一端分别穿过壳体41通过齿轮组433连接，其中任意一驱动轴431与刀片组驱动装置42连接，两根驱动轴431上刀片依次间隔接触设置形成垂直切割结构。

在本实施例中，刀片组驱动装置42为电机。两根驱动轴431通过齿轮组433连接，使得两根驱动轴431带到刀片组刀片432进行相对运动，从而在射流器44射出的微藻悬浮液时，刀片组刀片432对着微藻悬浮液进行高速运转，从而能够有效提高微藻破壁效果。

本破壁机还设置有循环结构8，循环结构8包括一端与出料阀45和壳体41间的出料管46连接并且另一端与筒体进料口11连接的循环管81、设置于循环管81上靠近出料管46一端的循环阀82和设置于循环管81上的循环泵83，循环泵83与控制器100信号连接。

内筒结构2还包括设置于内筒体21下端的底板23、若干个平行设置于内筒体21外侧用于对于内筒体21进行支撑的支撑环23和设置于密封筒1下端穿过密封筒1与底板23连接的内筒体驱动装置25，支撑环23上对称设置有与密封筒1内侧壁滑动连接用于对内筒体21进行定位的滑块27，底板23上设置有若干个用于微藻悬浮液流过的穿孔26，内筒体驱动装置25与控制器100信号连接。内筒刀片22的刀刃朝着转动方向倾斜设置，各内筒刀片22间设置有贯穿内筒体21用于微藻悬浮液流过的侧壁开口，使得微藻悬浮液流动切割更有效快速，侧壁开口可以设置为条形。此外，内筒刀片22设置有长刀片和短刀片并且长刀片和短刀片间隔设置。

在本实施例中，内筒体驱动装置25为电机。底板23上还设置有用于对底板23及内筒体21进行加强的水平支撑杆28。支撑环23间可以通过垂直的支撑杆进行连接提高强度。在使用时，内筒体驱动装置25与搅拌电机51的旋转方向相反，从而能够有效提高内筒刀片22与微藻切割的速度，提高切割效果；工作中搅拌叶53同时将微藻往外侧推，使得切割更有力，同时加压装置3通过高压气体将下层的微藻往上吹，提高破壁处理的均匀性，提高破壁效率和质量。

泄压阀15设置于密封筒1上的泄压管14上，抽真空装置6包括与泄压阀15和密封筒1间的泄压管14连接的抽真管61、设置于抽真管61另一端的真空泵63和设置于抽真管61的抽真空阀62，抽真空阀62、真空泵63分别与控制器100信号连接。加压装置3包括与密封筒1下端连接的加压管31、设置于加压管31另一端的气压源33和设置于加压管31上的加压阀32，气压源33出风口设置有加热装置34，密封筒1上还设置有用于对密封筒1内温度进行检测的测温装置35，气压源33、加热装置34、测温装置35和加压阀32分别与控制器100信号连接形成控温空压结构。在本实施例中，气压源33为气罐或空压机。测温装置35为设置于密封筒1下端筒体出料口12一侧的温敏电阻。此外，测温装置35也可以是设置于密封筒1上端的红外线测温仪。加热装置34为电加热器，使得能够对加压的气体进行加热，从而能够对密封筒1内进行加热，提高破壁效率。工作中控制器100根据设定通过测温装置35的实时检测信号控制气压源33、加压阀32和加热装置34的工作保证密封筒1内温度在设定温度。

在本实施例中，工作时，通过筒体进料口11加入微藻和水及纤维素酶，使得微藻吸水膨胀；控制器100控制气压源33和加热装置34工作、加压阀32和泄压阀15打开从而进行加热，在测温装置35实时检测温度达到设定值后，控制器100控制泄压阀15、加热装置34关闭，同时，加热过程中可以通过控制器100设置控制搅拌装置5进行低速旋转或控制搅拌装置5和内筒结构2进行低速旋转。通过控制器100控制搅拌装置5和内筒结构2高速旋转进行切割破壁，同时控制气压源33进行持续鼓气加压，在压力检测装置17检测到密封筒1内压力达到设置值后，控制器100控制气压源33和加压阀32关闭，泄压阀15开启进行泄压，在密封筒1内压力达到常压后，控制器100控制泄压阀15关闭，然后控制抽真空装置6开启进行抽真空，在密封筒1内真空度达到设定值后，控制器100控制抽真空装置6关闭，泄压阀15开启进行加压使得恢复常压，从而完成一次压差破壁。在完成设定次数的压差破壁后，控制器100控制筒体出料阀13、高压破壁装置4开启进行高压喷射切割破壁，然后通过控制出料阀45开启进行排料。在出料阀45抽验检测，若微藻破壁处理没有达到设定的目标，则通过控制器100控制出料阀45关闭，开启循环结构8通过高压破壁装置4进行循环切割或者再次在密封筒1内进行切割破壁和压差破壁，使得对微藻破壁处理达到设定效果。通过本发明能够有效提高破壁效果和质量，提高生产效率。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。