本发明专利技术涉及一种适用于特别是藻类的光合微生物培养的光合反应器(1)，包括至少一个光合反应管(2)、至少一个返回管(3)、至少一个用于循环液体培养介质的装置(4)、至少一个气体注射装置(5)以及定位在反应器(1)的顶部内的至少一个排气装置(6)，其中气体注射装置(5)的放置和/或反应管(2)或返回管(3)的构造被设计成使得经由注射装置(5)注射的气体通过在反应管(2)内沿着低到高的流动方向循环而再次升高到排气装置(6)，使得注射气体和液体培养介质在反应通道(2)的大致水平的反应区段(23)内形成气体/液体两相流动。本发明专利技术适用于培养光合微生物并特别是培养藻类的领域。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种适用于培养光合微生物(特别是藻类)的光合反应器，并且还涉及一种使用这种反应器来培养微生物的方法。更特别是，本专利技术涉及一种光合反应器，其包括至少一个光合反应管，其中循环液体培养介质，并且设置至少一个大致水平的反应区段，且至少部分由对于太阳辐射透明的材料制成，所述管具有定位在反应器低部内的低端以及在低端以上定位在反应器高部内的高端；至少一个返回管，确保反应管的低端和高端之间流体连通；以及至少一个用于循环液体培养介质的装置。本专利技术适用于任何光合有机体(即在存在太阳辐射和例如二氧化碳等富含碳的气体的情况下、在适当营养培养介质中能够生长并进行光合作用的任何生命形式)的培养。在本专利技术所涉及的光合微生物中，更为具体地是指水生植物，例如微藻、苔藓原丝体、小微藻和多细胞植物的隔离细胞。这些水生植物在特别是医药、人类和动物营养、皮肤美容、能源和环境领域具有令人感兴趣的性能。类似于大多数光合微生物，获得这些资源基本上包括在适当反应器内进行辅助培养。由于光线是其主要培养基，培养介质应该具有接收光通量的光学界面。培养光合微生物的难点在于它们本身形成作为其主要培养基的光线透过的障碍。培养物的生长将因此在光线不再透过培养物厚度时得到稳定。这种现象称为自屏蔽。光学路径的长度或“光路长度”允许不同封闭模式的特征，并且限定如下从光线经过透明光学界面进入培养物并尽可能远地到达相对的不透明壁的光路长度；或者在封闭空间经由两个相对透明光学界面接收光线时将两个透明光学界面分开的距离的一半。这种光路长度在几厘米和几分米之间变化，并且基本上确定了最后生长阶段的每单位时间和每光学单位表面的生物质的生产量(单位为g/m2/d的表面生产率)以及其间培养物的浓度(单位为g/L)。用来确保小水生植物的培养的不同的圈养模式可因此根据这种特征长度来分类。光合反应同样伴随着二氧化碳(CO2)的消耗以及氧气(O2)的产生。过多的氧气抑制这种反应，而没有二氧化碳将由于缺乏待转换的培养基而使反应中断。因此应该放置气体/液体的界面，用于在这些气体和液体相之间进行质量转移。为了促进这种转换并避免不均勻性，培养物应该作为用来在所述光学界面处以及在此气体/液体界面处更新有机体的混合物的中心。光合反应器的第一公知的实施方式包括盆或罐类型的开放容器，其中培养物通过重力得以保持，并且具有通过本身实现光学界面和液体/气体界面的自由表面。培养物在盆内通过例如浆轮类型的一个或多个机械搅动装置混合。由此实现的盆培养物可覆盖相当大的表面面积，并且此实施方式是当今世界微藻生产的起源，可以获得数千公吨的干重。通过这种类型的反应器产生的光合有机体主要是所谓的极端藻类，其介质对于例如螺旋藻或杜氏盐藻类等掠食者和竞争者的天敌；或者所谓的主导藻类，它们比其他类型的藻类(例如小球藻、栅藻、骨条藻、齿状藻或者微绿球藻类型的藻类)更能够经受机械应力或污染物。光合反应器的第二公知实施方式也包括储槽或罐氏的开放容器，但是其尺寸小于第一公知实施方式的盆。这些容器通常具有对于太阳辐射透明的侧壁，使得光学界面通过液体介质和透明侧壁两者形成。在此第二实施方式中，传统上借助于在储槽低部进行的空气注射，这造成形成的气泡在液体中向上运动到自由表面。由此形成的气泡表面是气体/液体界面。通过向上运动到该表面，气泡向上携带培养物，由此产生可以扩散到整个容积的对流运动。二氧化碳 (CO2)有时被添加到注射空气中，从而提供百分之几的预定摩尔分数的额外的碳。由于小于第一实施方式的盆的容积，第二公知实施方式的储槽适用于更加受控的培养物，特别是用来在水产养殖中为鱼苗喂养软体动物的幼虫或活猎物的微藻的培养物。 频繁清洁这些储槽以及单纯和批量预防接种使得储槽内的污染得以限制。在物种多达几十种的情况下，由此培养的微藻具有相对接近的温度和光线需求，使得它们可以在共同的条件下培养。开放容器形式种的这两种实施方式提供了从一到几分米的光路长度。光合反应器的第三公知的实施方式包括封闭的反应器，所谓的光生物反应器，其包括封闭的回路，其中循环液体培养介质，所述封闭回路包括反应管和返回管，其中反应管设置有由对于光线辐射(或者光线)透明的材料制成的反应区段，返回管确保反应管的相对端之间的连接。特别是在文件GB 2118572A、ES2193860A1、GB2331762A、ES2150389A1、 FR2685344A1和FM875511A3中描述的光生物反应器提供了显著小的光路长度，与开放容器的实施例相比，其数量级为一到几分米，它们给出了得到几个g/L的光合有机体的浓度的可能性，而不受空气中的污染影响。光生物反应器的反应管通常包括玻璃或塑料的透明板或板，其厚度和直径在1厘米的数量级，透明板或管经由弯管端对端连接，以便一起形成螺旋形式的管。返回管包括其中液体介质向上运动的所谓的竖直上升管，以及其中液体介质在重力的作用下向下运动的竖直下降管。通常在光生物反应器内使用的气体注射系统包括气体虹吸装置，另外称为“气体提升器”或者气体提升装置，即在返回管的竖直上升管的底部处的气体注射中；所示气体注射用于循环或移动液体反应介质，并且还用于实现气体-液体交换。气体提升器包括位于其高部的储槽，储槽具有负载或变宽的容积，其中较低的循环速度使得气体-液体分离，并且返回管的竖直下降管在装载储槽的底部内开口，以便为反应管供应液体。所述的光生物反应器采用了反应只出现在液相中的原理，换言之，这些光生物反应器致力于减小注射到反应器气体的体积，以便不过多减小液体培养介质的体积，同时考虑到不降低生产率。因此，在这些光生物反应器中，氧的提取通过所述的竖直上升管实现； 形成气泡柱的所述竖直上升管通向接收液体培养介质的装载储槽，并且包括在低部注射气体，例如富含(X)2的空气。如上所述，循环和气体转移功能都统一于这种称为气体提升器的单一装置中，气体提升器通过在液体质量和注射造成的气泡之间交换动量来产生竖直上升循环。液体中过饱和的光合氧气通过空气的扫掠而进入气体中，同时CO2进入溶液。这些脱气和碳酸饱和功能是不可缺少的，并且它们在此单一装置中同时发生。气体提升器具有的缺陷是产生气泡，气泡沿着光生物反应器的返回管的竖直上升管向上运动。申请人实际上已经观察到这些气泡对于光生物反应器中的微生物培养的有害作用—方面，气泡使得微藻受到机械应力，并且会损害脆弱的微生物；以及另一方面，气泡通过表面活性效应捕获具有表面活性性能的分子(特别是有机分子)、细胞残骸和活细胞的排泄产物。在没有气泡的情况下通常分布在介质内的这些物质因此在气泡破裂时作为聚集物收集在装载储槽的自由表面上。这样，由于这些有机分子的强烈稀释作用而不能生长的细菌和真菌会找到有利于其生长的集中培养基。本专利技术的目的之一在于避免或至少限制气泡的形成，以便例如限制细菌和真菌生长，从而保持与微生物培养中传统采用的卫生标准相符； 以及限制液体培养介质内的机械应力，并由此使得某些脆弱微生物得以培养，而这些微生物现在不能在反应器中进行这种培养。在气体提升器的可选实施方式中，对在光生物反应器中循环的液体培养介质的脱氧通过造成液体介质通过重力落入具有恒定高度水平的容器而得到。液体培养介质这里通过特别是离心泵类型的泵送装置循环，其中泵送装置定位在反应管内本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种适用于特别是藻类的光合有机体的培养的光合反应器（１），包括：至少一个光合反应管（２），液体培养介质在所述至少一个光合反应管（２）中循环，并且所述光合反应管（２）设置有至少一个大致水平的反应区段（２３），且至少部分由对于光线辐射透明的材料制成，所述反应管（２）具有定位在反应器（１）的低部内的低端（２１）以及在所述低端（２１）上方定位在反应器（１）的高部内的高端（２２）；至少一个返回管（３），其确保所述反应管（２）的低端（２１）和高端（２２）之间的流体连通；至少一个用于循环液体培养介质的装置（４）；其特征在于，所述光合反应器（１）包括：至少一个气体注射装置（５），其定位在反应区段（２３）内或相对于气体循环方向位于所述反应区段（２３）的上游，所述气体注射装置（５）使得气体被注射到反应器（１）内；以及至少一个排）到高端（２２）的循环方向循环而向上运动到排气装置（６），使得注射气体和液体培养介质在大致水平的反应区段（２３）内形成气体／液体两相流动。气装置（６），其定位在反应器（１）的高部内，并且允许注射到反应器（１）内的气体逃逸；其中气体注射装置（５）的布置和／或反应管（２）或返回管（３）的构造被设计成使得经由注射装置（５）注射的气体通过在反应管（２）内沿着从反应管（２）的低端（２１...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔诺·米勒尔弗加，
申请(专利权)人：米克罗皮公司，
类型：发明
国别省市：FR
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