本实用新型专利技术涉及一种夹心结构的表面生长式培养板，包括外板和位于该外板内的芯部，其中，该外板为刚性吸水透水材料板，且其中，该芯部为吸水锁水材料，例如分子筛、玻璃砂、无纺布、高密海绵、棉布、高分子吸水树脂、超吸水性纤维及聚氨酯吸水剂，该芯部设于该两侧外板之间。还涉及包括该培养板的培养单元、表面生长式培养系统。本实用新型专利技术解决了微藻培养的光生物反应器系统制造和维护成本昂贵，空间利用率低、生产效率低的问题。本实用新型专利技术不仅培养系统经济廉价，而且微藻对光能、碳源及营养的利用效率高，次生代谢物的合成积累速度快，大幅提高了单位占地面积或单位反应器体积或面积生物量产率和次生代谢物产率。
【技术实现步骤摘要】
夹心结构的表面生长式培养板、培养单元及培养系统
本技术涉及夹心结构的表面生长式培养板和包括该培养板的培养单元、表面 生长式培养系统。
技术介绍
微藻是指能够进行光合作用的水生浮游藻类。某些微藻本身富含蛋白质，可以作 为水产饵料或畜禽饲料（如螺旋藻）；更重要的，某些微藻在特定条件下能够大量合成次生 代谢物，如油脂、类胡萝卜素、多糖等，这些物质往往是具有极高经济价值的生物活性物质， 可以被用在功能食品、食品添加剂、制药、生物能源等领域。特别是通过微藻大规模培养提 取微藻油脂，进而转化生产生物柴油被认为是解决生物能源生产与固碳减排的最重要途径 之一。 微藻培养已有几十年历史，目前的工业化微藻培养为液体浸没式，以大量水作为 微藻生活的支撑介质。主要包括开放式培养池与密闭式光生物反应器（photo-bioreactor， PBR)两种形式。开放式培养池的优点在于建造和运行的成本较低。但由于开放池的光照 面积/体积比较小，液体表面与下部混合较差，只有表层藻细胞能够接受较充足的光照，池 底细胞往往难以接受到充分光照；其次，开放池培养运行水深较浅，一般只有10-30厘米， 使得通气补碳时气液接触时间短，补碳效率低，培养液中溶解二氧化碳（CO 2)的不足使光合 作用受到限制，再一个是开放式升温慢，不能在短时间内升到酶活性最好的温度25°C，经常 错失光利用的最佳时机；而在夜间开放式池内温度自然下降太慢，使藻细胞仍然保持旺盛 的呼吸作用，将白天存储的能量消耗掉，故使藻细胞内有用的代谢物含量太低。因此开放池 培养的细胞生长速度与培养细胞密度均较低，另外其占地还大。与其相比，PBR-般是采用 透光材料（如玻璃、有机玻璃、塑料薄膜等）制成的细薄结构，由于光径小、培养体系光照面 积/体积比较大，所以细胞光照较充分。同时，补碳气体与液体接触时间长，培养液溶解浓 度较高，因而细胞生长速度与培养密度均较开放培养池高。但该类PBR通常造价昂贵、运 行成本高、维护困难、难于大型化，产率在5-30g/m 2/d，远远低于理论预期值100-200g/m2/ d，达不到产业化的理论计算目标，光能利用率低这项微藻大规模培养实现产业化最重要的 直接制约因素仍有待提尚。 近年来，出现了一种半干式培养系统，已有专利报道，均采用滤纸、滤布、塑料泡 沫、纤维织物（例如帆布）中的一种或几种作为基质材料，但是该类软质材料具备如下缺 点：1)机械强度低，需要复杂的支撑，不合适大尺寸和空间高度上的放大，只能制成低矮细 薄结构，而往往能自支撑，刚性较高的多孔材料其锁水性又比较有限，无法很好地满足微藻 生长所需的营养液量；2)现有的滤布和纤维织物等表面湿度不均匀，微藻生长不牢固；并 且3)现有的滤布和纤维织物等不耐循环使用，需要经常更换，增加成本，4)现有的滤布和 纤维织物等容易掉落纤维等杂质；另外，5)这些柔性材料在作为培养板表面材料时，其生 物兼容性、和耐化学腐蚀性等方面都具有一定局限性。因此目前此类培养系统没有进入大 规模生产的可能。 鉴于现有技术的上述缺点，本技术拟采用一种新型的表面生长式培养系统和 表面生长式培养方法。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术一方面提供一种夹心结构的表面生长式培养板，其 包括外板和位于外板内的芯部，其中，该外板为刚性透水材料板，且其中该芯部为吸水锁水 材料，例如分子筛、玻璃粉或玻璃砂，该芯部设于该两侧外板之间。 在本技术的一个是实施例中，所述外板设有嵌入该芯部的连接件，使该芯部 能够固定于该两侧外板之间。 优选的，其中分子筛、玻璃粉或玻璃砂芯部是将分子筛、玻璃粉或玻璃砂事先通过 一定压力预压成一块板状结构，再设置于该两侧外板之间，芯部强度较小，主要用于吸水保 水作用。该外板的强度较大，主要用于直接面对外部环境，并供微藻附着，可供将芯部所吸 收的培养液吸收渗出至外表面。 在本技术的一个是实施例中，所述外板为透水陶瓷板、水泥板、陶土烧制板、 青石、青砖板、红砖板或瓦材板。 优选的，所述外板为采用多微孔性的基质和粘合剂压合而成硬质多孔板材，所述 基质材料为分子筛、粘合剂包含铝石。 优选的，所述芯部为分子筛、玻璃砂、无纺布、高密海绵、棉布、高分子吸水树脂、超 吸水性纤维或聚氨酯吸水剂。 在本技术的一个是实施例中，所述芯部中埋入骨架以支撑该培养板和用于引 导培养液。 优选的，所述骨架为细小管道、网络等的形式。 优选的，所述外板的表面设为凹凸面，以增加其表面积，可以附着更多的藻粒；其 中凹凸面为波浪形的表面。 本技术同时还提供了一种培养单元，该培养单元包括前述任一实施方案的夹 心结构的表面生长式培养板及其固定装置。 优选的，该培养单元包括多个所述夹心结构的表面生长式培养板，该多个夹心结 构的表面生长式培养板组成单个平板形状。 在上述构思的基础上，本技术还涉及一种表面生长式培养系统，其包括：至少 一个前述任一实施方案的培养单元和培养液循环装置。 优选的，所述培养单元为至少两个，相邻培养单元之间设置有光源装置，该光源装 置与所述培养单元平行地设置；或者，所述各培养单元平行放置形成阵列，而将一光源装 置设于该阵列的一侧，与各该培养单元垂直。 优选的，所述光源为自然光或人工光源，所述人工光源为双面光源或单面光源。 优选的，光源的波长处于660_680nm范围。 优选的，所述培养液循环装置包括培养液池、循环泵、供液装置以及培养液回收装 置，所述培养液池中的培养液通过循环泵输送至所述供液装置，所述供液装置设于所述夹 心结构的表面生长式培养板上方，并以喷淋、滴漏或渗漏的方式给夹心结构的表面生长式 培养板提供培养液，所述培养液回收装置设于所述夹心结构的表面生长式培养板的下方， 用以收集由夹心结构的表面生长式培养板渗出或未被吸收的培养液，并通过管道返回至培 养液池。 优选的，所述培养液循环装置还包括培养所需的营养物质的混入装置。 优选的，所述夹心结构的表面生长式培养板与培养液回收装置中的培养液接触。 优选的，所述培养液循环装置包括培养液池、压力罐、空气压缩气源、供液装置以 及培养液回收装置，所述压力罐进液口与所述培养液池连接，用于暂存一定量的培养液， 该空气压缩气源与该压力罐进气口连接能够对压力罐增压，使培养液从出液口输出，该压 力罐的出液口与该供液装置连接，所述供液装置设于所述夹心结构的表面生长式培养板上 方，并以喷淋、滴漏或渗漏的方式给夹心结构的表面生长式培养板提供培养液，所述培养液 回收装置设于所述夹心结构的表面生长式培养板的下方，用以收集由夹心结构的表面生长 式培养板渗出或未被吸收的培养液，并通过管道返回至培养液池。 优选的，所述压力罐连接一个液位计，该空气压缩气源连接至该压力罐的管路上 设有减压阀、截止阀；该压力罐连接至供液装置的管路上设有压力表；该压力罐的排气口 设有截止阀；该培养液池与该压力罐之间的管路上设有截止阀。 优选的，所述微藻包括小球藻、螺旋藻、绿藻、栅藻、等鞭金藻、微拟球藻或血球藻。 优选的，环境湿度为65% -75%，温度为26-28°C。 为进行表面生本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1. 一种夹心结构的表面生长式培养板，其特征在于，包括外板和位于外板内的芯部， 其中，该外板为刚性透水材料板，且 其中，该芯部为吸水锁水材料，该芯部设于该两侧外板之间。2. 根据权利要求1所述的夹心结构的表面生长式培养板，其特征在于，所述芯部为分 子筛、玻璃砂、无纺布、高密海绵、棉布、高分子吸水树脂、超吸水性纤维或聚氨酯吸水剂。3. 根据权利要求2所述的夹心结构的表面生长式培养板，其特征在于，所述外板设有 嵌入该芯部的连接件，使该芯部能够固定于该两侧外板之间。4. 如权利要求1或3所述的夹心结构的表面生长式培养板，其特征在于，所述外板为透 水陶瓷板、青石、水泥板、陶土烧制板、青砖板、红砖板或瓦材板。5. 如权利要求1或3所述的夹心结构的表面生长式培养板，其特征在于，所述外板为采 用多微孔性的基质和粘合剂压合而成硬质多孔板材，所述基质材料为分子筛、粘合剂包含 铝石。6. 如权利要求1或3所述的夹心结构的表面生长式培养板，其特征在于，所述芯部中埋 入骨架以支撑该培养板和用于引导培养液。7. -种培养单元，其特征在于，该培养单元包括如权利要求1-6中任一项所述的夹心 结构的表面生长式培养板及其固定装置。8. 如权利要求7所述的培养单元，其特征在于，该培养单元包括多个所述夹心结构的 表面生长式培养板，该多个夹心结构的表面生长式培养板组成单个平板形状。9. 一种表面生长式培养系统，其特征在于， 该培养系统包括： 至少一个如权利要求7或8所述的培养单元，和 培养液循环装置。10. 如权利要求9所述的表面生长式培养系统，其特征在于，所述培养单元为至少两 个，相邻培养单元之间设置有光源装置，该光源装置与所述培养单元平行地设置；或者，所 述各培养单元平行放置形成阵列，而将一光源装置设于该阵列的一侧，与各该培养单元垂 直。11. 如权利要求10所述的表面生长式培养系统，其特征在于，所述光源为自然光或人 工光源，所述人工光源为双面光源或单面光源。12. 如权利要求9-11任一项所述的表面生长式培养系统，其特征在于，所述培养液循 环装置包括培养液池、循环泵、供液装...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡强，郭惠平，张嗣亿，喻正保，
申请(专利权)人：国家开发投资公司，中国电子工程设计院，
类型：新型
国别省市：
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