[发明专利]一种微藻高密度连续培养的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于微藻生物技术领域，具体涉及一种微藻高密度连续培养的方法及其装置。

背景技术

微藻不仅富含蛋白质、脂肪和碳水化合物这三大类人类所必需的物质，还含有各种氨基酸、维生素、抗生素、高不饱和脂肪酸以及其它多种生物活性物质，将是人类获取食品、药品、生化试剂、精细化工产品、燃料以及其它材料的一种重要途径。随着全球性资源短缺压力的日益增加，微藻的开发利用将是解决人类食品资源与能源的重要途径之一。

目前微藻的培养主要采用开放式，其构建简单、成本低廉及操作简便。但开放式光生物反应器仍存在诸多不足：(1)易受外界环境影响，难以保持较适宜的温度与光照；(2)会受到灰尘、昆虫及杂菌的污染，不易保持高质量的单藻培养；(3)光能及CO₂利用率不高，无法实现高密的单藻培养；这些因素都将导致细胞培养密度偏低，使得采收成本较高，而且能适应大池培养的微藻藻种必须是在极端环境下能快速生长的藻种，如螺旋藻、小球藻和盐藻。对于种群竞争能力较弱的微藻，则只能采用封闭式光生物反应器培养。封闭式反应器培养条件稳定，可无菌操作，易进行高密度培养，已成为今后的发展方向。CN101353619A公开了一种藻类微生物光合反应系统，相比开放式培养设计出密闭的光合单元，可使藻液在密闭空间中生产，不直接暴露于空气中；CN1721523A公开了一种微藻规模培养的管道光生物反应器，对光生物反应器的直接利用阳光光照部分，管道排列方式，给出概念性的设计；上述设计均提出了密闭管道方式的培养模式，并定义了其中的光合单元，明确了与开放培养的理念差别。但是，封闭式培养很难实现微藻高密度规模化连续生产。

综上所述，现有技术中，微藻的规模化连续培养存在生产系统占地面积大、易受天气影响、产率不高以及采收成本高的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种微藻高密度连续培养的方法及其装置，本发明通过调控微藻细胞的增值速率， 通过将补料装置、培养装置和采收装置有效的整合，可以实现微藻的规模化连续生产，所述培养装置占地面积小，培养获得的微藻产品产率高。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种微藻高密度连续培养的装置，包括：

光生物反应器循环单元，其包括光生物反应器、循环罐、循环泵和排气装置，所述光生

物反应器的顶端与所述循环罐侧壁连接，所述光生物反应器的底端与所述循环泵出口连接，所述循环泵的进口与所述循环罐的底端连接，所述排气装置设置于所述循环罐的顶端；

    营养液补料单元，其包括营养液配液罐和营养输送泵，所述营养液配液罐与所述营养输送泵的进口连接，所述营养输送泵的出口与所述循环罐连接；

通气补碳单元，其包括通气补碳通道，所述通气补碳通道的出口与所述循环罐的底端连

接，所述通气补碳通道的入口与补碳气源连接，所述通气补碳通道还与一鼓风机通过支路管道连接；

    及微藻采收单元，其包括收获罐和收获泵，所述收获罐的顶端与所述光生物反应器的顶端连接，所述收获罐的底端与所述收获泵的进口连接，所述收获泵的出口与外界连接。

上述方案中，还包括一软水补给单元，其包括两条软水补给通路，一条软水补给通路与

所述循环罐连接，另一条软水补给通路与所述营养液配液罐连接。

上述方案中，所述所有连接均为管道连接，所述所有管道上均设置有控制阀。

上述方案中，所述控制阀为电磁阀。

上述方案中，所述循环罐上设置有用于监测循环罐内的温度、pH和溶氧的监测探头，

所述收获罐上设置有用于监测液位的液位监测探头。

上述方案中，所述营养输送泵、循环泵、鼓风机、循环罐上的监测探头和收

获罐上的液位监测探头是由控制单元统一控制。

上述方案中，所述光生物反应器为管道式光生物反应器或气升式光生物反应器。

上述方案中，所述排气装置包括一排气孔，所述排气孔可用于排气、取样或接种。

上述方案中，所述循环泵为隔膜泵、离心泵或螺杆泵。

一种利用上述装置进行微藻高密度连续培养的方法，包括如下步骤：

（1）    微藻接种：在营养液配液罐中配制好培养基，通过营养输送泵将培养基输送至循环罐内，通过循环罐上的排气孔将微藻细胞接种至培养基中；