虾青素是目前自然界中已经发现的抗氧化最强的色素类物质，广泛应用于食品、营养补充剂、化妆品及饲料等行业。雨生红球藻作为自然界虾青素含量最高的生物，越来越受到人们的关注。光生物反应器(PBR:Photobioreactor)是微藻培养的核心装备。随着天然虾青素产业的快速发展，对高性能光生物反应器的需求日趋迫切。　　本文以雨生红球藻光诱导所用反应器作为研究对象，通过筛选和对比，确定高产虾青素的雨生红球藻规模化培养的光生物反应器，对光生物反应器进行优化和初步放大。上述工作将为雨生红球藻实际生产中的光生物反应器的布局和优化提供可靠的理论基础。首先在跑道池、气升式水平管道反应器、泵驱水平管道式反应器、列管式反应器及倾斜幕墙式微藻培养系统中开展雨生红球藻的光诱导实验，并以藻细胞的生长速度和虾青素含量等为主要目标参数对各种光生物反应器的性能进行评价。实验结果表明:在水平管道式反应器中进行光诱导的雨生红球藻最终虾青素含量(3.35％)比列管式反应器中藻细胞虾青素含量(2.88％)高16.32％，因此，水平管道式反应器是目前最适合雨生红球藻规模化生产虾青素的反应器类型。其次，对优选出的水平管道式反应器(HTP)建立光照模型，计算不同摆放方向和不同季节下反应器的太阳辐射量，并开展实验验证。结果表明:南北向水平管道式反应器在春夏两季的受光情况明显优于东西向反应器，其太阳辐射量是东西向反应器的2.19倍;而在秋冬两季，南北向反应器的太阳辐射量是东西向反应器的0.93倍。在春夏季，南北向反应器的细胞干重和虾青素体积含量分别比东西向反应器高21.68％和45.49％。秋冬季节由于温度较低，所以反应器南北向摆放更适合雨生红球藻的规模化培养。在此基础上，对水平管道式反应器管道进行长度方向的初步放大，成功地将水平管道式反应器从400L放大至3000L。实验表明，增加反应器的管道长度能有效地减轻泵对藻细胞的剪切伤害，有利于雨生红球藻的生长和虾青素的积累。最后，探究坡地对雨生红球藻光诱导用反应器受光的影响。结果表明:对于相对海拔300m以下的山体，在距离山脚40m以外的区域放置光生物反应器，不会对藻细胞的生长产生显著影响。因此，理论研究表明雨生红球藻培养可以利用荒山、低矮山丘等土地资源，实现“不与粮争地”。