一种浅液层准静态的微藻培养系统及使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种浅液层准静态的微藻培养系统及使用方法，包括：培养槽，用于容纳微藻及培养液；交换柱，通过第一连接管与培养槽相连通，用于容纳培养液，第一连接管伸入交换柱的一端具有液位高度调节件；管路循环驱动结构，包括第二连接管、第三连接管和第一泵，第二连接管的一端与交换柱相连通，另一端与第三连接管的一端相连通，第三连接管的另一端与培养槽相连通，第一泵设置在第二连接管上；气体混合装置，通过第四连接管与交换柱的底部相连通；温度调节装置，用于调节交换柱内部培养液的温度；补光装置，位于培养槽旁，用于给培养槽内的微藻进行补光。本发明专利技术具有节水、节能的特点，可在微藻的工业化生产及碳中和各个领域中应用。应用。

【技术实现步骤摘要】
一种浅液层准静态的微藻培养系统及使用方法


[0001]本申请涉及微藻生物
，尤其涉及一种浅液层准静态的微藻培养系统及使用方法。

技术介绍

[0002]微藻是含有叶绿素a可进行光合作用的一类微生物的总称，胞内通常含有蛋白、油脂、多不饱和脂肪酸、多糖、天然色素、维生素等高附加值产物因此具有极高的价值，在食品、饲料、化妆品等行业已有广泛应用，同时在生物固碳、污水处理(减污降碳)、生物燃料、生物塑料及生物肥料生产等碳中和领域具有潜在的应用前景。
[0003]目前已知的微藻种类超过2万多种，但业已实现产业化的寥寥无几。制约微藻产业的瓶颈是光能利用率低、培养效率低导致的经济性差。而光生物反应器是微藻培养的重要基础，目前光生物反应器主要有开放式(跑道池、圆池等)和封闭式(列管式、水平管式、平板式、吊袋式等)两种。但都存在细胞密度低、产率低，耗水耗能的缺点。密度低势必造成所需生产水体体积大，推高采收能耗及成本。耗水尤其是大量的淡水，一方面造成培养基和水资源的浪费，另一方面污染周边受纳水体。封闭式反应器虽然可以提高细胞密度，但存在放大困难、成本高的问题，因此微藻光自养培养效率亟待提高以进一步降低生产成本。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的是提供一种浅液层准静态的微藻培养系统及使用方法，以解决相关技术中存在的单细胞受光不充分和藻细胞产率低、耗水耗能的技术问题。
[0005]根据本申请实施例的第一方面，提供一种浅液层准静态的微藻培养系统，包括：
[0006]培养槽，用于容纳微藻及培养液；
[0007]交换柱，通过第一连接管与所述培养槽相连通，用于容纳培养液，所述第一连接管伸入所述交换柱的一端具有液位高度调节件；
[0008]管路循环驱动结构，包括第二连接管、第三连接管和第一泵，所述第二连接管的一端与所述交换柱相连通，另一端与所述第三连接管的一端相连通，所述第三连接管的另一端与所述培养槽相连通，所述第一泵设置在所述第二连接管上；
[0009]气体混合装置，通过第四连接管与所述交换柱的底部相连通；
[0010]温度调节装置，用于调节所述交换柱内部培养液的温度；及
[0011]补光装置，位于所述培养槽旁，用于给所述培养槽内的微藻进行补光。
[0012]进一步地，所述交换柱的上端为筒状，下端为锥状。
[0013]进一步地，还包括补液装置，所述补液装置通过第五连接管与所述交换柱相连通。
[0014]进一步地，所述补液装置包括：
[0015]用于补充无菌水的第一补液罐，及
[0016]用于补充培养基的第二补液罐，其中所述第五连接管的一端分别与所述第一补液罐和第二补液罐相连通，另一端通入所述交换柱。
[0017]进一步地，还包括集液装置，所述集液装置包括：
[0018]用于收集上清液的第一集液罐；
[0019]第六连接管，其一端与所述第一集液罐相连通，另一端连接在所述第二连接管和第三连接管的连接处；
[0020]第二泵和第一阀门，设置在所述第六连接管上，第二泵和第一阀门并联布置；
[0021]用于收集浓缩藻液的第二集液罐；
[0022]第七连接管，其一端与所述第二集液罐相连通，另一端连接在所述第二连接管和第三连接管的连接处；及
[0023]第二阀门，设置在所述第七连接管上。
[0024]进一步地，所述气体混合装置包括：
[0025]CO2源和空气源，及
[0026]混合器，分别与所述CO2源和空气源相连通，将两者混合后通过所述第四连接管与所述交换柱的底部相连通。
[0027]进一步地，所述补光装置包括：
[0028]灯架，及
[0029]安装在所述灯架上的光源。
[0030]进一步地，所述温度调节装置包括：
[0031]交换盘管，设置在所述交换柱内；及
[0032]热交换机，与所述交换盘管相连通。
[0033]进一步地，还包括：安装在所述交换柱上的传感器。
[0034]根据本申请实施例的第二方面，提供上述的一种浅液层准静态的微藻培养系统的使用方法，包括：
[0035]步骤S1.在补液装置中配置培养基，加入培养体系，形成浅液层；
[0036]步骤S2.接种藻细胞到培养体系的培养槽中；
[0037]步骤S3.先静置实现藻细胞沉降，让藻细胞附着在培养槽底面并静置培养；
[0038]步骤S4.启动第一泵，清液通过第二连接管和第三连接管流入培养槽实现准静态培养，通过气体混合装置向交换柱内通气实现补碳和氧气的解析，调节补光装置；
[0039]步骤S5.至培养结束，先收集上清液至第一集液罐，后收集培养槽中的浅层藻泥至第二集液罐，收集的上清液通过第二泵送至培养体系，其中含有的部分藻细胞作为接种量，启动第一泵，继续培养；
[0040]重复以上步骤S3～S5，按需利用补液装置中的培养基补足反应体系的体积。
[0041]本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0042]与现有技术相比，本专利技术通过灵活调节液位高度，实现浅液层，又避免常规浅液层容易蒸发干涸的问题，实现自动化补液及维持液位深度，在培养槽中实现微藻的浅液层培养，节水和节省培养基，同时培养后可以实现初级浓缩，节省了采收成本，可以实现气液传质，溶解CO2和解析氧气，实现热量交换，维持培养液的温度。无需搅拌装置，节省了能源，藻细胞准静态培养，通过清液的流动实现对藻细胞的营养供给和代谢物质的交换，并维持藻细胞的生长环境。通过pH与通气系统的偶联，在实现稳定pH的同时实现CO2的补给。实现了稳定的自动化控制，并设有温度、pH及溶解氧的自动监测，随时监测培养环境并适当做出调
整，有利于实现工厂化和自动化培养。提高控制精准度。生产时间不受季节、天气和昼夜的影响、微藻曝光强度可控，微藻生长效率大幅度提高，在微藻固碳及微藻工业化生产等方面具有广阔前景。
[0043]综上所述，本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：(1)提高藻细胞的产率；(2)方便藻液浓缩和采收；(3)可进行连续工业化、自动化培养；(4)培养液可以回用，节水节能。
[0044]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0045]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0046]图1为本专利技术实施例提供的一种浅液层准静态微藻培养系统的结构示意图。
[0047]图2为本专利技术实施例提供的第一连接管及弯头装配示意图，其中(a)为主视图，(b)为左视图，(c)为俯视图。
[0048]图3为本专利技术实施例1～4浅液层深度对终细胞密度及单位面积产率的影响。
[0049]图中附图标记有：
[0050]1、培养槽；
[0051]2、交换柱；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浅液层准静态的微藻培养系统，其特征在于，包括：培养槽，用于容纳微藻及培养液；交换柱，通过第一连接管与所述培养槽相连通，用于容纳培养液，所述第一连接管伸入所述交换柱的一端具有液位高度调节件；管路循环驱动结构，包括第二连接管、第三连接管和第一泵，所述第二连接管的一端与所述交换柱相连通，另一端与所述第三连接管的一端相连通，所述第三连接管的另一端与所述培养槽相连通，所述第一泵设置在所述第二连接管上；气体混合装置，通过第四连接管与所述交换柱的底部相连通；温度调节装置，用于调节所述交换柱内部培养液的温度；及补光装置，位于所述培养槽旁，用于给所述培养槽内的微藻进行补光。2.根据权利要求1所述的一种浅液层准静态的微藻培养系统，其特征在于，所述交换柱的上端为筒状，下端为锥状。3.根据权利要求1所述的一种浅液层准静态的微藻培养系统，其特征在于，还包括补液装置，所述补液装置通过第五连接管与所述交换柱相连通。4.根据权利要求3所述的一种浅液层准静态的微藻培养系统，其特征在于，所述补液装置包括：用于补充无菌水的第一补液罐，及用于补充培养基的第二补液罐，其中所述第五连接管的一端分别与所述第一补液罐和第二补液罐相连通，另一端通入所述交换柱。5.根据权利要求1所述的一种浅液层准静态的微藻培养系统，其特征在于，还包括集液装置，所述集液装置包括：用于收集上清液的第一集液罐；第六连接管，其一端与所述第一集液罐相连通，另一端连接在所述第二连接管和第三连接管的连接处；第二泵和第一阀门，设置在所述第六连接管上，第二泵和第一阀门并联布置；用于收集浓缩藻液的第二集液罐；第七连接管，其一...

【专利技术属性】
技术研发人员：章真，张荣庆，陈夏，姚丽萍，刘晓军，
申请(专利权)人：浙江清荣生物科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：