[发明专利]一种栅藻培养方法及培养装置

说明书

本申请涉及微藻工业应用领域，具体而言，涉及一种栅藻培养方法及培养装置。

发明领域

本申请涉及微藻工业应用领域，具体而言，涉及一种栅藻培养方法及培养装置。

发明背景

栅藻是一类单细胞生物，广泛存在于各类水体。栅藻富含蛋白质、脂肪和碳水化合物，其代谢产物附加值高，可应用于食品，医药、保健、能源等领域。但是自然界很难得到大量的栅藻生物量，这是制约栅藻产业化的主要因素。因此，如何大规模、低成本培养栅藻是将栅藻产业化应用前必须解决的技术问题。

目前培养栅藻的方法主要采用液体浸没法，典型的代表有开放式跑道池以及平板式、管道式、立柱式等其他的透明容器等构成的封闭式光生物反应器。浸没法是将藻浸没在大量的培养基中，通过搅拌机或循环设备或鼓泡设备使培养基持续处于运动状态，使每个藻细胞可均匀地接受光照和吸收CO₂。然而，这些培养方法和培养装置具有能耗大、细胞密度低(仅能做到细胞干重2g/l)、污染源内部传播速度快、光利用效率低、占用空间大、用水量大、单位体积空间产率低等缺点。此外，浸没法培养栅藻会使收获的栅藻含水量相当大，必须要经过滤浓缩或离心浓缩后，再进入喷雾干燥塔进行喷雾干燥，此过程能耗非常高，效率也非常低。

现有的另一种栅藻培养方法是半干法，即将藻附着在片状吸水性材料表面，通过给这些吸水性材料供给培养液，使附着的藻类似青苔一样生长。这些吸水性材料可以一定间距竖直悬挂，并在在侧向放置一光墙以提供光照。半干法的好处是无需搅拌培养液，相对浸没法能够节省能耗；占用空间小，在一个单位空间内可以挂许多吸水膜片；且藻细胞附着于膜片表面，可直接利用空气中的CO₂，无需人工通入CO₂。半干法培养栅藻的培养密度可达细胞干重50g/m²/d。然而，半干法的吸水材料(如帆布、棉布等)表面非常容易长霉。这是因为霉菌的生长环境与吸水性材料膜所在的环境非常吻合，霉的生长速度甚至超过藻的速度。一旦染上霉菌，整块吸水性材料都会在一段时间内发生变质变性甚至腐烂破碎。目前没有对藻无毒害残留的霉菌处理方法。此外，半干法培养方式需要连续或间断地将培养液泵到吸水材料顶端往下喷洒，也有不小的能耗需求。

因此，本领域仍然需要新的栅藻培养方法和装置。

发明内容

在一方面，本发明提供了一种层叠式薄板栅藻培养装置，包括在竖直方向上层叠布置的多个薄板，所述多个薄板被支撑使得相邻的薄板之间间隔一预定距离，各薄板沿水平方向延伸，具有相反的上表面和下表面，并且在外围设有从相应薄板的上表面向上延伸的围堰部，各薄板的上表面和围堰部的内表面形成用于容纳栅藻培养液的空间，其中，所述围堰部的最小竖直高度不大于15mm。

在一些实施方式中，上下方向相邻的薄板之间设置多个支撑柱，所述支撑柱用于支撑上面的薄板。

在一些实施方式中，所述围堰部与相应薄板一体地形成，或者单独形成之后被附接到相应薄板。

在一些实施方式中，所述支撑柱与相应薄板一体地形成，或者单独形成之后被附接到相应薄板的下表面。

在一些实施方式中，所述围堰部相对于相应薄板的上表面成大于或等于90度的倾角。

在一些实施方式中，所述围堰部高出相应薄板的上表面1.5mm-15mm，例如1.5mm-4.5mm、6mm-9mm或10.5-15mm。

在一些实施方式中，所述围堰部由与薄板相同或不同的材料制成，和/或所述支撑柱由与薄板相同或不同的材料制成。

在一些实施方式中，所述薄板由下述材料之一制成：玻璃，GPPS，透明ABS，AS(苯乙烯丙烯腈)，PVC、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，PC(聚碳酸脂)，PS(聚苯乙烯)。