一种适于兼养培养的微藻无菌培养装置及培养方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种适于兼养培养的微藻无菌培养装置及培养方法，属于微藻培养装置领域。所述培养装置包括：培养罐顶盖、罐体、底座、光源，罐体的上下底面均开口，培养罐顶盖可拆卸地设置在罐体的上底面开口处，罐体下底面与底座可拆卸连接，底座的底部为漏斗形结构，漏斗形构造的下端设有出料口；光源设置在罐体内部，且与培养罐顶盖连接，罐体由反光外层壁和透明内层壁构成；底座中铺设有布气结构，布气结构由2个串联的条形布气板构成，其中一个布气板和进气口连接。本发明专利技术联合应用强度可调的内置光源以及内反光的培养罐外层壁，既最大程度地提高了光能利用效率，又提高了微藻的光合作用效率，很好地达到节约成本、提高产率的目的。

A microalgal aseptic culture device suitable for concurrent culture and culture method

The invention relates to a microalgae aseptic culture device and a culture method suitable for concurrent culture, belonging to the field of microalgae culture device. The cultivation device comprises a top cover, a tank body, a base and a light source of the cultivation tank, the upper and lower bottoms of the tank body are all open, the top cover of the cultivation tank is detachably arranged at the upper and bottom openings of the tank body, the lower bottom of the tank body is detachably connected with the base, the bottom of the base is funnel-shaped structure, and the lower end of the funnel-shaped structure is provided with an outlet light source; The tank body is composed of a reflective outer wall and a transparent inner wall; the base is covered with a gas distribution structure, which is composed of two series strip gas distribution plates, one of which is connected with an air distribution plate and an air inlet. The invention jointly applies the built-in light source with adjustable intensity and the outer wall of the inner reflective cultivation tank, which not only maximizes the light energy utilization efficiency, but also improves the photosynthesis efficiency of the microalgae, so as to achieve the goal of saving cost and increasing the yield.

【技术实现步骤摘要】
一种适于兼养培养的微藻无菌培养装置及培养方法
本专利技术涉及微藻培养装置领域，尤其涉及一种可进行微藻兼养培养的无菌培养装置及培养方法。
技术介绍
微藻具有生长速度快、含油量高、可同化空气中的CO2以及废水中的有机碳源等诸多优点，因此微藻正作为第三代、第四代生物柴油生产原料而受到全世界的广泛关注。但是，目前微藻生物质产率低、生产成本高，限制了微藻生物柴油的产业化发展。使用有机碳源进行兼养培养可以极大促进微藻生长、提高生物质产率，但是存在容易污染杂菌、影响产率的问题。已有的微藻培养装置大多是针对微藻自养培养的装置，不能解决微藻兼养培养中污染杂菌的问题。另外，微藻在细胞生长及积累油脂的不同阶段对光照波长需求不同，随着微藻生物质浓度增加，微藻接收到的平均辐照强度变小、光合效率降低，光能利用效率低，这些都是微藻培养过程中亟需解决的问题。为此，本专利技术设计了一种可进行微藻兼养培养的无菌培养装置及培养方法，以期解决上述问题。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术旨在于提供一种适于兼养培养的微藻无菌培养装置及培养方法，本专利技术的培养装置可以使用有机碳源对微藻进行兼养培养，提高了微藻生物质产率，解决了微藻兼养培养及取样过程中容易污染杂菌的问题。另外，本专利技术联合应用强度可调的内置光源以及内反光的培养罐外层壁，既最大程度地提高了光能利用效率，又提高了微藻的光合作用效率，很好地达到节约成本、提高产率的目的。本专利技术的目的之一是提供一种适于兼养培养的微藻无菌培养装置。本专利技术的目的之二是提供一种适于兼养培养的微藻培养方法。本专利技术的目的之三是提供上述适于兼养培养的微藻无菌培养装置的应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术公开了下述技术方案：首先，本专利技术公开了一种适于兼养培养的微藻无菌培养装置，所述培养装置包括：培养罐顶盖、罐体、底座，所述罐体的上下底面均开口，所述培养罐顶盖可拆卸地设置在罐体的上底面开口处，用于封闭罐体的上底面开口，所述罐体下底面与底座可拆卸连接，底座的底部为漏斗形结构，漏斗形构造的下端设有出料口，方便在培养结束后收集微藻和培养液；培养罐顶盖、罐体、底座可拆卸连接便于对各部件进行清洗消毒。所述罐体由双层壁构成，其中，外层壁由反光材料制成，内层壁由透明材料制成，这样可以有效防止罐体内的光源提供的光线逸出，提高光能利用效率。因为在微藻培养过程中，在藻浓度较低时，光线的穿透力强，会导致大量光线逸出罐体而无法得到有效利用，光能利用率低，随着微藻的繁殖，微藻达到较高浓度时，由于藻细胞的遮挡，光线的穿透力大幅度减弱，导致培养液中光密度低，远离光源的微藻接收的光线少，光合作用弱，当罐体的外层壁为由反光材料制成时，在微藻低浓度阶段，由于外层壁的反射作用，罐体内的光线可以实现多次反射，难以逸出罐体，可以大幅度提高光能的利用率；在微藻高浓度阶段，也会因为外层壁将光线又反射到了罐体内部，可以使远离光源的微藻再次受到光照，在一定程度上弥补微藻浓度高造成的光线接收不足的缺陷；本专利技术联合应用强度可调的内置光源以及内反光的培养罐外层壁，既最大程度地提高了光能利用效率又提高了微藻的光合作用效率，很好地实现了节约成本、提高产率的目的。优选的，所述反光材料包括：反光单向透视膜、铝箔、锡箔。优选的，所述透明材料包括：聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚丙烯。优选的，所述罐体的外层壁为反光单向透视膜，这样设置的好处是：既可以反射内部光线，又可在外部观察罐内培养情况，或者在需要接收太阳光照时，可以方便地将外层壁拆卸下来，方便实用。进一步地，所述底座中铺设有布气结构，所述布气结构由2个串联的条形布气板构成，其中一个布气板和进气口连接，两个布气板分别在漏斗形结构的两侧面上相对设置。优选的，2个条形布气板由软管连接。本专利技术这样设置布气结构以及布气结构的位置的原因是：首先，通过曝气可实现对微藻培养液的均匀搅动；其次，由于阻力原因，两块布气板冒出气流大小不同，直接与进气口相连的布气板气流较大，另一块布气板的气流较小，这样就会导致两个布气板两侧的布气不均匀，这种不均匀反而会使罐体内的培养液形成上下循环流动，对罐内培养液和微藻进行充分的、全面的搅拌；同时，通过与罐体的双层壁结构配合，可以有效使微藻均匀接收光照，大幅度提高微藻的光合作用，提高代谢产物的积累。优选的，所述进气口和2个条形布气板均位于同一垂直平面上，以保证罐内培养液形成均匀的上下循环流动。所述罐体侧面的上部设有进料口，所述罐体侧面的下部设有进气口，进气口通过与空气泵连接，所述空气泵用于向微藻提供含碳源的无菌气体，含碳源的无菌气体进入布气板后进入培养液中，同时也起到布气、搅拌的作用。优选的，所述进气口和所述空气泵之间连接气体流量计，用以调节通气量大小。优选的，所述进气口和气体流量计之间连接有第二微孔滤器，第二微孔滤器的孔径为0.22μm，可有效滤除通入气体中的杂菌，确保通入罐体的是无菌气体。进一步地，所述底座外周设有支架，底座设置在支架上。所述培养罐顶盖上设有无菌定量取样器、出气口，所述无菌定量取样器用于定量吸取罐内的培养液而不会引入杂菌，避免培养液被污染；所述出气口用于排出罐体内产生的气体。所述无菌定量取样器包括吸液管、硅胶软塞、出液管、刻度滑块、刻度柱、储液柱，其中，所述储液柱、出液管、硅胶软塞、吸液管依次连接，所述储液柱内设置有刻度柱，刻度柱上套设有刻度滑块，通过刻度滑块可以更加准确读取储液柱内的培养液的体积。使用时，先通过向上滑动刻度滑块，通过伸入液面以下的吸液管吸取一定体积的培养液至储液柱内，然后向下滑动刻度滑块至0刻度，储液柱内的培养液通过出液管排出。进一步地，所述出气口与第一微孔滤器连接，优选的，第一微孔滤器的孔径为0.22μm，便于过滤除去杂菌，避免外界的杂菌进入罐体内，污染罐体内的微藻。进一步地，所述培养装置还包括透明灯罩和光源，所述光源设置在罐体内部，且与培养罐顶盖连接，所述透明灯罩将光源罩在其中以保护光源，因为在微藻培养过程中，光源会被浸渍在培养液中，透明灯罩的设置既可以防止光源在培养液中发生损坏，又不会影响光线的传输。所述光源与光照控件连接，光照控件用于调节光源的光照强度、光波长、光暗周期比，因为微藻在生长及积累活性物质阶段对光源波长有不同偏好，通过调节光源波长调控更有利于微藻的生长和活性物质积累。优选的，所述光源包括LED灯、荧光灯，水银灯等，只要能够提供可以满足微藻光合作用所需光波长即可。优选的，所述进料口和出料口中均设置有控制阀门，以控制物料的输送量。其次，本专利技术公开了一种适于兼养培养的微藻培养方法，包括如下步骤：(1)对本专利技术的培养装置进行清洗、消毒，备用；(2)将无菌微藻与已灭菌的有机培养液混合后，在无菌条件下加入步骤(1)中培养装置中，在设定温度条件下进行恒温培养；优选的，微藻接种密度为106cells/mL；(3)调节通入的气体流量，使微藻在培养液中均匀分布而不沉淀；(4)培养过程中定期无菌取样，对微藻的生长及培养液的营养物质浓度进行监测；(5)根据微藻的培养阶段，调节光照强度和波长；(5)培养至最后收获微藻生物质，提炼目的产物。最后，本专利技术公开了适于兼养培养的微藻无菌培养装置在微藻培养中的应用。与现有技术相比，本专利技术取得了以下有益效果：(1)本专利技术的培养装置可进行微藻兼养本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适于兼养培养的微藻无菌培养装置，其特征在于：所述培养装置包括：培养罐顶盖、罐体、底座、光源，所述罐体的上下底面均开口，所述培养罐顶盖可拆卸地设置在罐体的上底面开口处，所述罐体下底面与底座可拆卸连接，底座的底部为漏斗形结构，漏斗形构造的下端设有出料口；所述光源设置在罐体内部，且与培养罐顶盖连接，所述罐体由双层壁构成，其中，外层壁由反光材料制成，内层壁由透明材料制成；所述底座中铺设有布气结构，所述布气结构由2个串联的条形布气板构成，其中一个布气板和进气口连接，两个布气板分别在漏斗形结构的两侧面上相对设置。

【技术特征摘要】
1.一种适于兼养培养的微藻无菌培养装置，其特征在于：所述培养装置包括：培养罐顶盖、罐体、底座、光源，所述罐体的上下底面均开口，所述培养罐顶盖可拆卸地设置在罐体的上底面开口处，所述罐体下底面与底座可拆卸连接，底座的底部为漏斗形结构，漏斗形构造的下端设有出料口；所述光源设置在罐体内部，且与培养罐顶盖连接，所述罐体由双层壁构成，其中，外层壁由反光材料制成，内层壁由透明材料制成；所述底座中铺设有布气结构，所述布气结构由2个串联的条形布气板构成，其中一个布气板和进气口连接，两个布气板分别在漏斗形结构的两侧面上相对设置。2.如权利要求1所述的适于兼养培养的微藻无菌培养装置，其特征在于：所述培养罐顶盖上设有无菌定量取样器、出气口，所述无菌定量取样器包括吸液管，硅胶软塞，出液管、刻度滑块、刻度柱、储液柱，其中，所述储液柱、出液管、硅胶软塞、吸液管依次连接，所述储液柱内设置有刻度柱，刻度柱上套设有刻度滑块。3.如权利要求1或2所述的适于兼养培养的微藻无菌培养装置，其特征在于：所述进气口和2个条形布气板位于同一垂直平面上；优选的，2个条形布气板由软管连接。4.如权利要求1所述的适于兼养培养的微藻无菌培养装置，其特征在于：所述罐体的外层壁与内层壁的外表面可拆卸地连接；优选的，所述反光材料包括：反光单向透视膜、铝箔、锡箔；优选的，所述透明材料包括：聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚丙烯。5.如权利要求1所述的适于兼养培养的微藻无菌培养装置，其特征在于：所述罐体侧面的上部设有进料口，进料...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪雁，李强，樊祥宇，高娟，李玉梅，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37