[发明专利]一种插板式微藻半干固态贴壁培养装置

说明书

技术领域

本发明属于微藻培养领域，具体地说是一种插板式微藻半干固态贴壁培养装置。

背景技术

微藻是指能够进行光合作用的水生藻类。某些微藻本身富含蛋白质，某些微藻在特定条件下能够大量合成次生代谢物，如油脂、烃类、类胡萝卜素、淀粉、多糖等，，可用于生产功能食品、食品添加剂、医药保键品、蛋白质、饲料、生物能源如生物柴油、航空煤油等。同时由于微藻生长速度快、光合效率高、光合生长过程中吸收大量的CO₂，因此微藻被认为是最有前途具优良固碳减排效应的生物质资源。在全球范围内，以微藻生物质资源的生物技术产业链正在形成。

无论是作为食品、饲料还是生物能源，微藻产业的核心在于微藻生物量的获得，其关键在于微藻的规模培养。目前的微藻培养主要包括开放式培养池与光生物反应器(photobioreactor，PBR)两种形式培养。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，因此微藻光能利用率低，生长速度慢、培养液浓度低。另外一种光生物反应器(PBR)培养，主要是采用透光材料(如玻璃、有机玻璃、塑料薄膜等)制成的细薄结构，包括各式平板式反应器、气泡柱式反应器、螺旋管式反应器、不平管道式反应器等，由于光径小、培养体系光照面积/体积比较大，细胞光照较充分，补碳气体与液体接触时间长，培养液溶解CO₂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PBR通常造价昂贵、运行成本高、维护困难、难于大型化。但迄今无论是采用开放池培养，还是光生物反应器培养，其微藻面积产率都不高，只有5-30g/m²/d，远低于100-200g/m²/d的理论面积产量，远未能发挥出微藻的高产的优势。

目前微藻培养。无论开放池还是生物反应器，都是大量藻细胞在液体培养基中的悬浮培养，其特征在于藻细胞分散于大量培养基水体中。由于大水体，对微藻培养效率的提高、成本的降低和系统放大造成巨大困难：(1)藻细胞的对光的反射与遮挡，光在大水体中的衰减严重，藻细胞不能最大程度的利用太阳光；2)大水体为维持培养体系温度消耗的能源巨大；3)大水体的搅拌混合能耗高；4)大水体过大导致营养盐和CO₂消耗量大；5)大水体中细胞浓度低、藻细胞收获困难；6)大水体带来的大体积、大重量、大压强是在目前技术条件下实现传统培养装备大型化和提高空间利用率难于克服的障碍。例如传统光生物反应器采用的玻璃、有机玻璃、塑料薄膜等透明材质，因其机械强度低，不适合大尺寸和空间高度上的放大，只能是低矮细薄结构，占地大，光能利用率低，而这是微藻大规模培养实现产业化最重要的直接制约因素。

可以说迄今微藻的所用培养方式都未能发挥出微藻高光效高生物质产率的优势，生成成本比较高。针对微藻规模培养效率低的问题，人们对从装备结构、补碳方法、操作模式等方面进行了许多改进，但都未能在大幅度提高微藻光合利用效率、单位面积产率和降低成本上获得根本性突破。

为解决藻细胞的光能利用，提高培养效率，中国发明专利名称为：一种用于微藻工业化生产的半干固态培养方法，申请号为：201010250866.X中提出了一种半干固态培养方法。其核心就是微藻细胞在固体支撑材料表面的贴壁培养。将微藻细胞接种于固态材料表面，并通过补充液体使细胞群体保持湿润；在光照条件下，向细胞群添加无机碳源，通过控制润湿液组分、光照强度、碳源浓度等各参数调控微藻细胞的生长与代谢，实现微藻生物量和/或次生代谢物的快速累积。

本发明基于上述半干固态培养方法专利，而提出了一种微藻工业化生产的半干固态贴壁培养的装置。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种插板式微藻半干固态贴壁培养装置。利用该培养装置培养微藻可以有效提高单位占地面积产量，缩短培养周期，大幅度减少培养水耗，降低培养装置成本与运行成本，且易于工业放大。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种插板式微藻半干固态贴壁培养装置，包括支撑桁架、培养板、布液管、集液槽及贮液瓶，其中支撑桁架上安装有至少一个培养板，每个培养板上方均设有布液管；在每个培养板的下方均设有安装在支撑桁架上的集液槽，各集液槽均通过主液管与所述贮液瓶连通；所述贮液瓶底部分别设有循环泵和与二氧化碳气源连通的补碳布气管，所述循环泵通过管道与所述布液管连通；所述每个培养板上均设有采收刮刀。