[发明专利]一种用于微藻的气压式膜浓缩系统及浓缩方法

说明书

本发明涉及一种用于微藻的气压式膜浓缩系统，包括藻液容器、膜处理器、储气罐，膜处理器内部分为壳程和管程，被微孔滤膜隔开，微孔滤膜的孔径小于藻细胞直径；藻液容器与膜处理器的壳程连接，向膜处理器的壳程提供待浓缩的藻液，储气罐与膜处理器的壳程和管程均连接，向膜处理器的壳程和管程中提供气压；还涉及一种微藻浓缩方法。通过使用上述系统和方法，可以对藻液进行按批次地浓缩，而不是循环浓缩，因此，使用该气压式膜浓缩系统藻液只需要经过一次水泵，减少了对藻细胞的损害。此外，本发明的气压式膜浓缩系统可在过滤时调节壳程和管程中的气压，使管程中的气压略大于壳程中的气压，使得藻细胞不易贴附在滤膜上，减少了滤膜被污染的概率。

技术领域

本发明涉及微藻培养领域，更特别地，涉及一种用于微藻的气压式膜浓缩系统和浓缩方法。

背景技术

作为生物合成的主要载体之一，微藻逐渐成为研究热点之一。微藻细胞可积累油脂、高不饱和脂肪酸、虾青素等活性物质，可用于生物柴油或保健品等其他高附加值产业，在能源、医药、化妆品、保健品、精细化工等领域有着光明的应用前景。

从微藻培养液中浓缩和收获微藻是目前微藻产业化进程中的重要难题。目前，微藻浓缩和采收一般通过三种方式实现：絮凝、离心和过滤。其中，絮凝法需要加入化学物质，不适用于很多领域的应用。离心法不仅耗能巨大，而且对藻细胞具有一定的损伤，容易影响产品品质。过滤法以微孔滤膜过滤方式为主。现有的膜式微藻浓缩系统存在两个问题。首先，藻液往往通过循环的方式多次进入膜处理器来达到浓缩目的，这就需要多次通过水泵，水泵对藻细胞的剪切力太大，容易影响产品品质；其次，微藻容易附着在滤膜上，造成膜污染。

因此，需要一种新的微藻过滤系统和方法。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种用于微藻的气压式膜浓缩系统，包括藻液容器、膜处理器、储气罐，所述膜处理器内部分为壳程和管程，被微孔滤膜隔开，所述微孔滤膜的孔径小于藻细胞直径；

所述藻液容器与所述膜处理器的壳程连接，向所述膜处理器的壳程提供待浓缩的藻液，所述储气罐与所述膜处理器的壳程和管程均连接，向所述膜处理器的壳程和管程中提供气压。

在一个具体实施方案中，所述膜处理器设置有位于下方的第一壳程开口、第一管程开口，和位于上方的第二壳程开口和第二管程开口，所述藻液容器通过管路与所述第一壳程开口连接，所述储气罐通过管路与所述第二壳程开口和第二管程开口连接，并且设置有第二阀用于控制所述第二壳程开口处的气压，以及第三阀用于控制所述第二管程开口处的气压。

在一个具体实施方案中，气压式膜浓缩系统还包括第一泵和第一阀，设置于所述藻液容器与所述膜处理器之间，所述第一泵用于将藻液从所述藻液容器输送至所述膜处理器，所述第一阀用于关闭所述藻液容器与所述膜处理器之间的连通。

通过使用本发明的气压式膜浓缩系统，可以对藻液进行按批次地浓缩，而不是循环浓缩，因此，使用该气压式膜浓缩系统藻液只需要经过一次水泵，减少了对藻细胞的损害。此外，本发明的气压式膜浓缩系统可在过滤时调节壳程和管程中的气压，使管程中的气压略大于壳程中的气压，使得藻细胞不易贴附在滤膜上，减少了滤膜被污染的概率。

在一个具体实施方案中，所述膜处理器的下部还设置有第三壳程开口。第三壳程开口用来收集藻浓缩液可便于操作，无需拆下藻液容器与第一壳程开口来收集藻浓缩液。

在一个具体实施方案中，本发明的气压式膜浓缩系统还设置有洗液容器，所述洗液容器与所述第二壳程开口和第二管程开口连接。该设置使得本发明的气压式膜浓缩系统还可便于清洗。

本发明还提供了一种浓缩微藻的方法，包括使用上述气压式膜浓缩系统对藻液进行浓缩的步骤。

在一个具体实施方案中，所述方法包括以下步骤：

S1：从所述藻液容器中向所述膜处理器的壳程中注满藻液；