[发明专利]一种用于微藻培养的压差式开放管道生物反应器

说明书

本发明提供一种用于微藻培养的压差式开放管道生物反应器，透明弯管的两端分别与中转蓄培器A和中转蓄培器B相连通；中转蓄培器A与中转蓄培器B中均设置有进气管和灭菌器，中转蓄培器A中的进气管上端设有增压气泵A和气体过滤器A，中转蓄培器B中的进气管上端设有增压气泵B和气体过滤器B；中转蓄培器A与中转蓄培器B的外底部均设有弹力伸缩架，中转蓄培器B底端的弹力伸缩架的底部设置有一个垫高台，所述透明弯管上面开设有清洗孔。本发明构建一种高效节能、对微藻球径无选择性的、便洗式、开放的管道光生物反应器，从根本上解决了现有管道式封闭培养的清洗难的关键技术问题，实现管道培养微藻技术的重大革命性突破。

技术领域

本发明涉及微藻培养技术领域，具体为一种用于微藻培养的压差式开放管道生物反应器。

背景技术

微藻是一类在陆地、海洋分布广泛，营养丰富、光合利用度高的自养植物，细胞代谢产生的多糖、蛋白质、色素等，使其在食品、医药、基因工程、液体燃料等领域具有很好的开发前景。

微藻规模化培养主要有开放式培养和封闭式培养两种方式。开放式培养主要代表有跑道池、圆柱体培养池，该方式主要存在的缺陷是光能利用率低、空间利用率低、易受杂藻污染、受外界的影响较大，水分蒸发大。封闭式主要代表有封闭的透明管道式培养，但封闭管道存在清洗困难，机械泵作为驱动藻体在管内流动的动能，从而对所培藻体的个体大小有较强的选择性，不适合聚群球径大的微藻的培养，与外界的气体交流较少，容易产生溶氧量高，二氧化碳不足。

现有的管道式培养技术，存在诸多弊端，藻体直接随培养液一起通过机械泵，叶轮对藻体的伤害较大，在微藻中蛋白核小球藻球径在3-8微米，而葛仙米、地木耳的的聚群藻体的球径可达5-20mm，球径较大，现有技术中所采用的水泵驱动，葛仙米、地木耳可被水泵的叶轮损伤破损。因此现有技术的封闭管道培养，不能用来培养藻体球径较大的微藻。

管道清洗难的问题是制约封闭式管道推广的瓶颈技术，因此找到一种方便快捷的清洗方法、减少附壁藻体的光阻，是推广管道培养技术的关键技术之一。但现有技术中，专利号CN 102000679 A提供一种磁性球清洗内壁的处理方法，但是成本高。因此探索一种成本更低、更方便的清洗方法，是微藻管道培养技术所需要的。

培养微藻有利于环境，但是培养微藻付出的能耗大，是得不偿失。现有管道式封闭培养模式，培养液靠水泵持续工作来驱动的单向流动，能耗较大，因此找到一种能耗更低的驱动方式，可以较大程度地降低管道培养能耗成本，使培养微藻更有利于节能环保。

现有管道培养技术中，主要是封闭培养，管内外的气体交换较少。微藻生长繁育过程中所伴随的新陈代谢，生老病死，会产生许多代谢有利因素，同时也会产生一些有害的因素，后者对于一些受代谢毒害影响较大的微藻而言，是不利的，因此进行管内气体的交换尤为重要。

综上所述，现有封闭管道技术还存在一些待解决的技术弊端，包括清洗及管内贴壁处理方法复杂，成本较高，现有技术采用水泵驱动，微藻经过水泵叶轮而遭到机械损伤，因此对培养藻体的直径范围较窄；管内与空气的气体交流较少，容易对微藻造成代谢毒害；开放式培养微藻时，水源蒸发量大，费水，容易污染原生动物和杂藻，收集藻体较为困难，同时培养目标微藻与杂藻、原生动物的分离较难；现有技术水泵驱动是持续工作，能耗较大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于微藻培养的压差式开放管道生物反应器，构建一种高效节能、对微藻球径无选择性的、便洗式、开放的管道光生物反应器，实现管道培养微藻技术的重大革命性突破。