微藻高密度连续培养装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于微藻生物技术领域，具体涉及一种微藻高密度连续培养装置。本实用新型专利技术装置包括光生物反应器循环单元、营养液补料单元、通气补碳单元、及微藻采收单元。利用本实用新型专利技术所述装置进行微藻高密度连续培养的方法包括如下步骤：（1）微藻接种；（2）微藻增殖；（3）微藻采收；（4）培养基补料；（5）重复上述步骤（2）~（4）。本实用新型专利技术通过及时的采收和补料来调控微藻细胞的增殖速率，使得光生物反应单元中的微藻细胞处于对数生长期的时间更长，实现了微藻的高密度连续培养，可以获得产率更高的微藻产品，相比微藻产业传统的批次培养产率可增加30%以上；同时本实用新型专利技术中的装置控制阀可采用电磁阀，可以实现规模化集中控制。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术属于微藻生物
，具体涉及一种微藻高密度连续培养装置。本技术装置包括光生物反应器循环单元、营养液补料单元、通气补碳单元、及微藻采收单元。利用本技术所述装置进行微藻高密度连续培养的方法包括如下步骤：（1）微藻接种；（2）微藻增殖；（3）微藻采收；（4）培养基补料；（5）重复上述步骤（2）~（4）。本技术通过及时的采收和补料来调控微藻细胞的增殖速率，使得光生物反应单元中的微藻细胞处于对数生长期的时间更长，实现了微藻的高密度连续培养，可以获得产率更高的微藻产品，相比微藻产业传统的批次培养产率可增加30%以上；同时本技术中的装置控制阀可采用电磁阀，可以实现规模化集中控制。【专利说明】微藻高密度连续培养装置
本技术属于微藻生物
，具体涉及一种微藻高密度连续培养装置。
技术介绍
微藻不仅富含蛋白质、脂肪和碳水化合物这三大类人类所必需的物质，还含有各种氨基酸、维生素、抗生素、高不饱和脂肪酸以及其它多种生物活性物质，将是人类获取食品、药品、生化试剂、精细化工产品、燃料以及其它材料的一种重要途径。随着全球性资源短缺压力的日益增加，微藻的开发利用将是解决人类食品资源与能源的重要途径之一。目前微藻的培养主要采用开放式，其构建简单、成本低廉及操作简便。但开放式光生物反应器仍存在诸多不足:(I)易受外界环境影响，难以保持较适宜的温度与光照；(2)会受到灰尘、昆虫及杂菌的污染，不易保持高质量的单藻培养；(3)光能及CO2利用率不高，无法实现高密的单藻培养；这些因素都将导致细胞培养密度偏低，使得采收成本较高，而且能适应大池培养的微藻藻种必须是在极端环境下能快速生长的藻种，如螺旋藻、小球藻和盐藻。对于种群竞争能力较弱的微藻，则只能采用封闭式光生物反应器培养。封闭式反应器培养条件稳定，可无菌操作，易进行高密度培养，已成为今后的发展方向。CN101353619A公开了一种藻类微生物光合反应系统，相比开放式培养设计出密闭的光合单元，可使藻液在密闭空间中生产，不直接暴露于空气中；CN1721523A公开了一种微藻规模培养的管道光生物反应器，对光生物反应器的直接利用阳光光照部分，管道排列方式，给出概念性的设计；上述设计均提出了密闭管道方式的培养模式，并定义了其中的光合单元，明确了与开放培养的理念差别。但是，封闭式培养很难实现微藻高密度规模化连续生产。综上所述，现有技术中，微藻的规模化连续培养存在生产系统占地面积大、易受天气影响、产率不高以及采收成本高的问题。
技术实现思路
本技术针对现有技术的不足，目的在于提供一种微藻高密度连续培养装置，本技术通过调控微藻细胞的增值速率，通过将补料装置、培养装置和采收装置有效的整合，可以实现微藻的规模化连续生产，所述培养装置占地面积小，培养获得的微藻产品产率高。为了达到上述目的，本技术的技术方案为:—种微藻高密度连续培养的装置，包括:光生物反应器循环单元，其包括光生物反应器、循环罐、循环泵和排气装置，所述光生物反应器的顶端与所述循环罐侧壁连接，所述光生物反应器的底端与所述循环泵出口连接，所述循环泵的进口与所述循环罐的底端连接，所述排气装置设置于所述循环罐的顶端；营养液补料单兀，其包括营养液配液罐和营养输送泵，所述营养液配液罐与所述营养输送泵的进口连接，所述营养输送泵的出口与所述循环罐连接；通气补碳单元，其包括通气补碳通道，所述通气补碳通道的出口与所述循环罐的底端连接，所述通气补碳通道的入口与补碳气源连接，所述通气补碳通道还与鼓风机通过支路管道连接；及微藻采收单元，其包括收获罐和收获泵，所述收获罐的顶端与所述光生物反应器的顶端连接，所述收获罐的底端与所述收获泵的进口连接，所述收获泵的出口与外界连接。上述方案中，还包括软水补给单元，其包括两条软水补给通路，一条软水补给通路与所述循环罐连接，另一条软水补给通路与所述营养液配液罐连接。上述方案中，所述所有连接均为管道连接，所述所有管道上均设置有控制阀。上述方案中，所述控制阀为电磁阀。上述方案中，所述循环罐上设置有用于监测循环罐内的温度、pH和溶氧的监测探头，所述收获罐上设置有用于监测液位的液位监测探头。上述方案中，所述营养输送泵、循环泵、鼓风机、循环罐上的监测探头和收获罐上的液位监测探头是由控制单元统一控制。上述方案中，所述光生物反应器为管道式光生物反应器或气升式光生物反应器。上述方案中，所述排气装置包括排气孔，所述排气孔可用于排气、取样或接种。上述方案中，所述循环泵为隔膜泵、离心泵或螺杆泵。上述方案中，所述光生物反应器与循环罐的体积比为0.8?5，优选值为0.25。上述方案中，所述循环罐的体积与底面积的比值为2?10。—种利用上述装置进行微藻高密度连续培养的方法，包括如下步骤:(I)微藻接种:在营养液配液罐中配制好培养基，通过营养输送泵将培养基输送至循环罐内，通过循环罐上的排气孔将微藻细胞接种至培养基中；(2)微藻增殖:向循环罐底端通气补碳，启动循环泵，使藻液在循环罐与光生物反应器之间循环流动，所述藻液为培养基和微藻细胞，所述微藻细胞在循环流动的过程中逐渐增殖；(3)微藻采收:取样检测循环罐中微藻细胞浓度，当微藻细胞浓度达到收获值时，通过循环泵将部分藻液输送至收获罐用作后处理，同时在循环罐和光生物反应器内保留部分藻液用以继续增殖培养；(4)培养基补料:将营养液配料罐中的培养基通过营养输送泵输送至循环罐,使得此时在循环罐和光生物反应器内的微藻细胞，其浓度处于微藻的指数增长期浓度；(5)重复上述步骤(2)?(4)，实现微藻高密度连续培养。上述方案中，步骤(2)所述通气补碳为通入空气-二氧化碳混合气体或者含二氧化碳的烟道气。上述方案中，步骤(2)所述循环流动的流动速率为0.2m/s-2m/s。上述方案中，所述微藻增殖的过程中，当光生物反应器充满藻液时，循环罐中的藻液体积与循环罐体积的比值为0.10~0.72。上述方案中，所述微藻细胞浓度的收获值为1.0-2.0g/L。本技术的有益效果:(I)本技术所述培养装置占地面积小，利用所述装置进行微藻高密度培养时，通过及时的采收和补料来调控微藻细胞的增殖速率，使得光生物反应器单元中的微藻细胞处于对数生长期的时间更长，实现了微藻的高密度连续培养，可以获得产率更高的微藻产品，相比微藻产业传统的批次培养，微藻产率可增加30%以上；(2)本技术中，循环罐的体积与底面积的比值大，因此可以提供较高的液位深度，循环罐底部通入的二氧化碳溶解在藻液后，能够快速进入光生物反应器，可以有效的增加二氧化碳的利用效率，减少直接通入后的逸出浪费；(3)本技术中的装置控制阀可采用电磁阀，可以实现规模化集中控制。【专利附图】【附图说明】 图1为本技术装置示意图；图2本技术得到的微藻高密度连续培养33天过程中循环罐内微藻生物量与天数的关系图。图中符号说明I营养液配液罐2营养输送泵3鼓风机4循环罐5循环泵6收获罐7光生物反应器8控制单元9收获泵10光生物反应器安全阀11循环阀12收获控制阀13光生物反应器底阀14搅拌电机15营养液配液罐出口控制阀16营养液输送泵出口控制阀17排气装置/取样口 /接种口18鼓风机通气入口控制阀19循环罐营养入口控制阀20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微藻高密度连续培养的装置，其特征在于，包括：光生物反应器循环单元，其包括光生物反应器、循环罐、循环泵和排气装置，所述光生物反应器的顶端与所述循环罐侧壁连接，所述光生物反应器的底端与所述循环泵出口连接，所述循环泵的进口与所述循环罐的底端连接，所述排气装置设置于所述循环罐的顶端；    营养液补料单元，其包括营养液配液罐和营养输送泵，所述营养液配液罐与所述营养输送泵的进口连接，所述营养输送泵的出口与所述循环罐连接；通气补碳单元，其包括通气补碳通道，所述通气补碳通道的出口与所述循环罐的底端连接，所述通气补碳通道还与鼓风机通过支路管道连接；    及微藻采收单元，其包括收获罐和收获泵，所述收获罐的顶端与所述光生物反应器的顶端连接，所述收获罐的底端与所述收获泵的进口连接，所述收获泵的出口与外界连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：龚豪，罗志相，赵亮，
申请(专利权)人：武汉凯迪工程技术研究总院有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42