用于生产微藻的设备和方法技术

用于生产微藻的该设备(30)包括旨在接收微藻的培养基的容器(1)以及旨在定位在容器中、培养基内部的照明装置(6)。照明装置(6)配置成发射至少在对微藻的光合作用有用的波长范围内的光。该设备包括：控制系统(15)，其用于自动控制照明装置(6)的电源，以便根据容器(1)中的微藻的浓度来调节照明装置(6)的输出光强度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产微藻的设备和方法
[0001]本专利技术涉及用于生产诸如螺旋藻(钝顶节旋藻)的微藻的装置和方法。具体地，本专利技术涉及用于自主生产和家用生产新鲜微藻的装置和方法。
[0002]使用微藻来维持食物转换是非常有意义的，特别是在增加动物蛋白的替代的过程中。全世界大约有150种不同种类的微藻被培养出来。钝顶节旋藻(也称为螺旋藻)是最广泛培养的微藻，占世界产量的50％。螺旋藻是一种具有高度生态和营养品质的超级食物，其能够针对大部分的人群。这种丝状蓝绿藻(filamentous blue
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green algae)或蓝藻(cyanobacterium)天然存在于热带湖泊中，营养价值很高。生物质由60％以上的蛋白质组成，而蛋白质营养全面，含有所有必需的氨基酸。它还具有包括显著量的铁和硒的矿物质，维生素A、D、E、Bl、B2、B3、B6、B7、B8、B12和K，包括藻蓝蛋白、必需脂肪酸、甾醇等的天然抗氧化剂。由于无细胞壁，生物很容易消化。
[0003]大多数可商购获得的微藻(特别是螺旋藻)是在开放系统中并且利用自然条件(如阳光、环境温度和适时的季节)在工厂规模的培养中生产的。微藻在收获后必须进行转化，以保证商业化终端产品的长期保存。转化过程的每一步(包括升温、加压、挤压、干燥)通常都会降低微藻的营养品质。此外，对于进口微藻，可能存在与可追溯性或污染有关的问题。由于这些原因，对于允许日常和高质量的食用新鲜微藻的本地生产(并且，最近对家庭生产)的需求日益增长。
[0004]对于微藻的生产，还已知的是使用光生物反应器，这些光生物反应器是允许光合微生物在光能的存在下发育的封闭系统。与开放系统相比，这种封闭系统具有许多优点，其生产力更高、耗水量更低、污染风险更低。然而，利用已知的光生物反应器，不可能优化出于家庭使用目的的生产力，特别是当培养浓度波动时，就像允许每天收获微藻的光生物反应器那样。
[0005]US 2010/028977 A1公开了用于生产藻类的生物反应器，所述藻类用作生物燃料工业的原料。在一个实施例中，生物反应器包括旨在接收藻类培养基的圆柱形容器和定位于容器中、培养基内部的照明装置。该照明装置包括多个发光条，这些发光条轴向间隔开并且附接到转盘上，该转盘能够围绕在该容器内的旋转轴线可变旋转。可以执行使用粘度传感器的粘度监测和使用光学传感器的浊度监测。然后，可以自动调节转盘的旋转速率，以保持光和强度的均匀分布。这种布置使得可以在培养的每个步骤或当培养浓度波动时优化生产率。
[0006]本专利技术旨在更具体地通过提出一种用于生产微藻的装置和方法来弥补这些缺点，使得在培养的每个步骤中以优化的生产率每天培养和食用新鲜、安全的微藻成为可能。
[0007]为此目的，本专利技术的主题是一种用于生产微藻的设备，该设备包括旨在接收微藻的培养基的容器和旨在定位在容器内、培养基内部的照明装置，该照明装置配置成发射至少在对微藻的光合作用有用的波长范围内的光，其中，该设备包括：控制系统，其用于自动控制照明装置的电源，以便根据容器中微藻的浓度来调节照明装置的输出光强度。
[0008]通过本专利技术，可以根据容器中微藻的浓度来实时调节照明装置发射的和微藻接收的光强度。这样，可以优化培养的每个步骤的生产率。具体地，在培养开始时，当微藻的浓度
低时，将照明装置的输出光强度控制为避免细胞光解。然后，在微藻的生长阶段期间，照明装置的输出光强度不断地适应(特别是增加)，以应对于微藻的光合作用需要。在微藻的收获阶段期间，每次提取一定体积的微藻之后，将照明装置的输出光强度控制为调节至容器中剩余的微藻的新的较低浓度。
[0009]根据本专利技术的一个方面，控制系统包括至少一个光传感器，至少一个光传感器配置成接收由照明装置发射并且已经穿过培养基的光。通过这种布置，由光传感器接收的光强度与容器中的微藻的浓度相关。
[0010]根据一个实施例，控制系统包括处理单元，处理单元配置成控制照明装置的电源，以便根据容器中微藻的浓度将由光传感器接收的光强度调节为光强度的预定值。这样，根据预定关系，控制系统根据由光传感器接收的光强度来控制照明装置的输出光强度。特别地，从比尔
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朗伯定律(Beer
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Lambert law)得出了这种关系，并且对该装置进行了调整和优化。
[0011]根据一个实施例，该容器的壁是透明的，光传感器配置成接收总光，所述总光对应于：由照明装置发射并且已经穿过在容器中接收的培养基的光；以及由外部光源发射的、对于微藻的光合作用有用的环境光，控制系统包括处理单元，处理单元配置成控制照明装置的电源，以便根据光传感器接收到的环境光以及容器中微藻的浓度来调节照明装置的输出光强度。
[0012]根据一个实施例，处理单元配置成通过比较照明装置的输出光强度与光传感器从照明装置接收的光强度来确定容器中的微藻的浓度。基于所述比较和光传感器相对于照明装置的位置，可以确定培养基的吸光度。然后，可以根据比尔
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朗伯定律从吸光度计算容器中微藻的浓度。
[0013]注意，为了具有由光传感器从照明装置接收的光强度的值，必须针对环境光校正由光传感器接收的总光强度。然后，通过在数秒期间关闭照明装置来测量环境光强度。这由处理单元自动完成。处理单元通过从总光强度中减去环境光强度来计算从照明装置接收的光强度。
[0014]根据一个具体实施例，处理单元配置成通过比较照明装置在其最大强度下的输出光强度与光传感器接收到的光强度来每天一次(在夜晚)确定容器中微藻的浓度。
[0015]根据一个实施例，照明装置居中地定位在容器内部。有利地，照明装置配置成从容器的中心沿所有径向方向发射光。这样，照明装置发射的光可以均匀地分布在容器中接收的培养基中，并且可以最优化地到达微藻进行光合作用。
[0016]根据一个实施例，光传感器定位在容器的周壁上。当容器的周壁是透明的时，光传感器优选地定位于容器的周壁的外表面上，以避免微藻在光传感器上的积累和校准问题。光传感器可以是对可见光敏感的光电晶体管。
[0017]优选地，光传感器相对于照明装置的位置以这样的方式选择：由光传感器接收的光强度代表容器中的微藻的平均浓度。例如，在圆筒形容器的情况下，当照明装置定位在圆筒形容器的中心处且沿着圆筒形容器的纵向轴线延伸并且光传感器定位在圆筒形容器的周壁上时，由光传感器接收的光强度代表容器中微藻的平均浓度，但前提是容器中微藻的浓度是均匀的，这可以通过适当地混合容器中接收的培养基来确保。
[0018]根据一个实施例，光传感器配置成不仅接收来自该设备的照明装置的光，而且接
收外部光源发射的光，该外部光源发射在对微藻的光合作用有用的波长范围内的光，具体地包括白天期间的自然阳光。然后，包括光传感器和处理单元的控制系统可以以优化的方式控制照明装置的输出光强度，使得照明装置发射的光强度与周围外部光源发射的光强度互补，以符合微藻的光合作用需要。
[0019]根据一个有利的特征，为了使生产力最大化，照明装置配置成发射具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生产微藻的设备(30)，所述设备包括：容器(1)，其旨在接收所述微藻的培养基；和照明装置(6)，其旨在定位在所述容器中、所述培养基内部，所述照明装置(6)配置成发射至少在对所述微藻的光合作用有用的波长范围内的光，其中，所述设备包括控制系统(15，19)，所述控制系统用于自动控制所述照明装置(6)的电源，以便根据所述容器(1)中微藻的浓度来调节所述照明装置(6)的输出光强度。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制系统包括：至少一个光传感器(15)，其配置成接收光，所述光由所述照明装置(6)发射并且已经穿过在所述容器(1)中接收的所述培养基。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述控制系统包括：处理单元(19)，其配置成控制所述照明装置(6)的电源，以便根据所述容器(1)中所述微藻的浓度将由所述光传感器(15)接收的所述光强度调节为光强度的预定值。4.根据权利要求2或3中任一项所述的设备，其中，所述控制系统包括：处理单元(19)，其配置成通过比较所述照明装置(6)的所述输出光强度与所述光传感器(15)从所述照明装置(6)接收的所述光强度来确定所述容器(1)中所述微藻的浓度。5.根据权利要求2至4中任一项所述的设备，其中，所述容器(1)的壁是透明的，所述光传感器(15)配置成接收总光，所述总光对应于：由所述照明装置(6)发射并且已经穿过在所述容器(1)中接收的所述培养基的光；以及由外部光源发射的、对于所述微藻的所述光合作用有用的环境光，所述控制系统包括处理单元(19)，所述处理单元配置成控制所述照明装置(6)的电源，以便根据所述光传感器(15)接收到的所述环境光以及所述容器(1)中所述微藻的浓度来调节所述照明装置(6)的所述输出光强度。6.根据权利要求2至5中任一项所述的设备，其中，所述照明装置(6)居中地定位在所述容器(1)内部，同时所述光传感器(15)定位在所述容器(1)的周壁(22)上，优选地在所述容器(1)的所述周壁的外表面(22A)上。7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述照明装置(6)包括至少一个发射白光的LED(发光二极管)，优选地具有在约3000K与5000K之间的CCT(颜色相关温度)。8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，所述设备包括收获装置(29)，所述收获装置(29)配置成确保从一定体积的所述培养基中过滤微藻并且允...

【专利技术属性】
技术研发人员：格桑德，
申请(专利权)人：列日大学，
类型：发明
国别省市：