[实用新型]表面生长式微生物培养板及微生物培养系统

说明书

技术领域

本申请涉及一种表面生长式微生物培养板及包括此微生物培养板的微生物培养系统。

背景技术

光合微生物是一类以光为唯一的或主要能量来源而生活的微生物，包括微藻、蓝细菌等含有叶绿素可进行光合作用的微生物，微生物有着重要生物利用价值。特别是微藻，富含蛋白质，如螺旋藻可以作为水产饵料或畜禽饲料；更重要的，某些微藻在特定条件下能够大量合成次生代谢物，如油脂、类胡萝卜素、多糖和多种生物活性物质和微量元素等，这些物质具有高经济价值，可以被用在功能食品、食品添加剂、制药等领域。特别是通过微藻大规模培养，获得含油脂的生物质经过提取和转化，形成液体燃料，如生物柴油、航空煤油和汽油，因此微藻培养和利用被认为是解决生物能源生产与固碳减排的最重要途径之一。

目前，用于微藻规模化培养的培养系统主要有开放式培养系统和封闭式培养系统两种，开放式培养系统以跑道池为代表，封闭式培养系统以平板式和管道式为代表。

1)跑道池等开放式微藻培养系统的优点是前期建设费用较低，可利用非农业用地，建造容易，操作维护简单；缺点是培养效率低，光源利用率不足，搅拌等均质化处理的能耗大，培养条件难以控制，年生产期短，容易产生杂菌污染，只适于耐受一些极端环境的藻类，占地面积大，受气候影响大，光照和温度等生长条件难以控制，同时由于自然蒸发，培养体系中的水散失严重，造成培养液盐度过高，导致微藻生长缓慢，光能利用率不高，难以实现高密度培养，跑道池系统生产力低，藻密度较小，后处理能耗大，藻体收集成本高。

2)平板式和管道式等封闭式培养系统相对于开放式培养系统进行了优化，能有效减少环境中灰尘和杂菌污染，防止水分蒸发，易于实现纯种培养。该培养方式比表面积大，光利用率高，CO2利用率高，因此藻细胞密度较大；再有，培养条件易于控制，大多数条件均可实现自动控制，对微藻代谢产物的定向积累非常有利；同时生产周期延长，甚至可终年生产，适用于更多藻种的培养。但是也有一定缺点：

(1)、与开放式跑道池相比，光生物反应器的成本较高；(2)、管道式光生物反应器中，培养液中溶氧可能会积累到一定程度以致抑制微藻生长，且运行和维护成本较高。但无论开放式或是封闭式微藻培养系统，最大的问题是单位面积生物质产率和成本方面没有突破性进展，培养过程中耗水量大，收获能耗高。

在此基础上，近几年提出的新一代半干式固体光生物反应器得到一些应用。现有的半干式固态培养基一般为具有一定保水性的材料，例如纤维材料，一般的机理为：纤维以一定方式竖直悬挂，储存于纤维内部的培养液从顶部渗透至内部，再由内部逐渐向外表面渗透，渗透速率和渗透量由材料本身性质和供液量等因素共同决定。该方式的特点在于整个培养过程不需要将藻浸没于培养液中，而是利用纤维具有一定的保水性和透水性，为微藻的生长提供一定的培养介质，在一定程度上降低因搅拌循环而浪费的能耗、提高产率、提高空间利用率、减少收获难度，但是在一定竖直范围内，由于高度差所产生的静水压问题，这些保水纤维本身对于微藻培养所释放的水量在竖直高度内不均匀、不可控，具体表现为满足顶端耗水量时，下方供水量不足，不能满足下方微藻的生长需要；满足下方耗水量时，上方水量过大，导致外表面的微藻被冲刷掉。因此水量的控制是目前半干式固态培养基无法突破的难点。

实用新型内容

本实用新型提供了一种能够降低微生物培养系统能耗并且能够节省培养微生物所需培养液的表面生长式微生物培养板，以及包括此培养板的微生物培养系统。

本实用新型的再一个目的是提供一种表面生长式微生物培养板及培养系统，能够解决现有的保水性纤维材料布在高度方向上因静水压带来的表面供水不均均，水量难以控制的技术问题。

为此，根据本申请的一个实用新型，提供了一种表面生长式微生物培养板，包括相反的第一外表面和第二外表面以及位于所述第一外表面和第二外表面之间的本体，所述第一外表面和第二外表面之一或两者包括被构造成用于借助液体的表面张力存储液体并且附着和培养目标微生物的凹陷部。

本实用新型的培养板，培养液不需要经由所述表面生长式微生物培养板的本体而直接被供应到所述第一外表面或第二外表面上到达所述凹陷部内，为所述凹陷内的目标微生物提供营养。

根据一个可行实施例，所述第一外表面和第二外表面分别包括多个凹陷部。

根据一个可行实施例，同一个外表面上的所有凹陷部彼此邻接构成整个外表面。

根据一个可行实施例，所述第一外表面和第二外表面之一或两者包括位于相邻的凹陷部之间的平坦部分。