專利名稱：一種整合式藻類生物柴油及藻體發酵再利用方法
技術領域：
本發明屬于生物工程和清潔能源領域，具體涉及藻類生物柴油及藻體發酵再利用領域。
背景技術：
按，習用一般藻類培養時是直接通入空氣的方式提供二氧化碳，或將火力發電廠排出的廢氣通入培養槽中，利用空氣當作二氧化碳的來源成本便宜，不受地點的限制，但空氣中二氧化碳的含量低，無法提供足夠的碳源來支持高濃度藻體的生長，火力發電廠排出的廢氣中含有高濃度的二氧化碳，但只有位于火力發電廠周邊的地點才能應用這種方法培養藻類，對大多數沒有發電廠廢氣供應的培植場并不適用者。其上述習用的技術，改變藻類培養所需的二氧化碳的濃度，會影響藻體生成油脂的含量者。
發明內容
本發明主要目的在于提供一種整合式藻類生物柴油及藻體發酵再利用方法，是將藻類的生成與藻體的發酵整合成一循環的系統，讓培養藻類所需的二氧化碳可由藻體發酵所產生的二氧化碳提供，則藻體發酵所需的氧氣可經由藻體生成所產生的氧氣供給者。為達前揭之目的，本發明整合式藻類生物柴油及藻體發酵再利用方法，系用微藻生成所產生的氧氣與藻體發酵所產生的二氧化碳，相互供給使用，使微藻得到最短的生成時間與藻體在發酵槽內得到最佳發酵效果，而形成循環的生成流程。本發明將藻類的生成與藻體的發酵整合成一循環的系統，讓培養藻類所需的二氧化碳可由藻體發酵所產生的二氧化碳提供，則藻體發酵所需的氧氣可經由藻體生成所產生的氧氣供給者。本發明是以如下技術方案實現的一種整合式藻類生物柴油及藻體發酵再利用方法，包括微藻的光反應、油脂萃取、 發酵、副成品制備等步驟。微藻，為經篩選所欲培養，具可生成高濃度油脂的藻類。通常為杜氏藻、小球藻等。光反應器，為培養微藻生成的裝置，可藉由光反應器的運用，控制藻類的照光、碳源供給、溫度、PH值等生長環境條件，使微藻提高其含油量。所述碳源供給的二氧化碳。碳占了微藻干重的40% 50%，若以二氧化碳作為碳源，欲生成IKG的細胞，約需1. 5 2. OKG的二氧化碳以供生長，較高二氧化碳通氣量可以使藻類的油脂含量提升。所述光反應器中藻類的照光溫度。溫度上升會導致二氧化碳的溶解度下降，影響光合作用以致生長變差，油脂含量亦會隨溫度上升而下降。另有研究顯示，在低溫培養，藻類會為了維持細胞膜的流動性，會增加油脂中的多元不飽和脂肪酸。所述光反應器中藻類生長PH值。藻類培養過程中，各種不同藻類有不同之適合生長PH值，其中二氧化碳的消耗是造成PH值改變的主因。PH值的變化會影響培養基中無機物的溶解度，進而影響藻類代謝。油脂萃取，將經由光反應器培養完成的微藻，進行萃取油脂的動作，微藻經油脂萃取后可產出藻體與油脂，油脂再用于制備生物柴油。發酵槽，將藻體分解發酵生成固體發酵物與發酵液，固體發酵物與發酵液再制作成副成品。副成品，由發酵槽經發酵動作后產出的固體發酵物與發酵液所制做成，其固體發酵物可制做成保健食品與肥料如醫療方面如藻類DHA已被證實可有效預防冠狀動脈、發炎和一些癌癥等；藻類中的丙三醇可用于化妝品；市面上盛行的螺旋藻健康食品亦屬此類；利用藻類固定化技術，可用于移除水中重金屬、銨鹽、磷酸鹽，避免湖泊優養化；及其它如生化肥料以及廢氣廢水處理，其發酵液可制做成有機液態飼料。食品添加物方面，藻類蛋白可以避免營養不良；被萃取過后的藻類殘渣可以供給漁產養殖業作為魚蝦之飼料。將光反應器內微藻的生成過程中會產生氧氣，提供給藻體在發酵槽內發酵所需損耗的氧氣以增加達到更好的發酵效果，藻體在發酵槽內發酵時產生的二氧化碳，則可供給微藻在光反應器內生長條件下最需要的二氧化碳，使微藻的生長所產生的氧氣與藻體在發酵槽內發酵所產生的二氧化碳，兩者所產生的氣體可相互供給，并形成循環的狀態，使其縮短藻類成長的天數并使發酵槽內可得到最佳發酵效果。本發明能夠提高藻類的含油量，從藻類細胞中萃取出油脂轉化成生物柴油，并將萃取過后剩余藻體透過發酵方式取得醫藥或保健食品之原料，將最后較沒有利用價值藻體做成飼料或肥料，且微藻生成產生的氧氣與藻體發酵產生的二氧化碳，可相互供給使用，使微藻的生成與藻體的發酵可形成循環的生成流程者。
圖1 本發明之培養整合流程示意圖。
具體實施例方式本發明之整合式藻類生物柴油及藻體發酵再利用方法，其包含微藻1、光反應器 2、油脂萃取3、發酵槽4、副成品5等；其中微藻1，為經篩選所欲培養，具可生成高濃度油脂的藻類。光反應器2，為培養微藻1生成的裝置，可藉由光反應器2的運用，控制藻類的照光，每Mhr后取樣，利用分光光度計680nm之下測吸光值、碳源供給，碳占了微藻干重的 40% 50%，若以二氧化碳作為碳源，欲生成IKG的細胞，約需1. 5 2. OKG的二氧化碳以供生長，較高二氧化碳通氣量可以使藻類的油脂含量提升、溫度，溫度上升會導致二氧化碳的溶解度下降，影響光合作用以致生長變差，油脂含量亦會隨溫度上升而下降。將溫度控制在30°C下培養、PH值調整至7. 0等生長環境條件，進一步調控微藻1的代謝，使微藻1提高其含油量。油脂萃取3，將經由光反應器2培養完成的微藻1，進行萃取油脂的動作，微藻1經油脂萃取3后可產出藻體31與油脂32，油脂32再用于制備生物柴油。發酵槽4，將藻體31所分解發酵生成的固體發酵物41與發酵液42制作成副成品5。副成品5，由發酵槽4經發酵動作后產出的固體發酵物41與發酵液42所制做成， 其固體發酵物41可制做成保健食品51與肥料52，其發酵液42可制做成有機液態飼料53。使用實施整合式藻類生殖柴油及藻體發酵再利用方法時，[請參閱圖1]首先選擇所欲培養含高濃度油脂的微藻1，將所選定培養的微藻1置入光反應器2內，讓微藻1可藉由光反應器2，可藉由光反應器的運用，控制藻類的照光、碳源供給、溫度、PH值等生長環境條件，進一步調控藻類的代謝，使藻類提高其含油量，使微藻1于油脂生成時，得以生成具有高濃度的油脂，將經光反應器2生成完成的微藻1，置入萃取油脂的裝置內進行油脂萃取 3的動作，經油脂萃取3動作后可得具有豐富的多醣體與蛋白質的藻體31，及微藻1內所含高濃度的油脂32，高濃度的油脂32可轉換成生物柴油，將藻體31置入發酵槽4內進行分解發酵，可得固體發酵物41和發酵液42，其固體發酵物41可制做成保健食品51和肥料52， 其發酵液42可制做成有機液態飼料53等副成品，將微藻1的生成過程中產生的氧氣21，提供給藻體31在發酵槽4內發酵所需損耗的氧氣，以增加達到更好的發酵效果；藻體31在發酵槽4內發酵時產生的二氧化碳43，則可供給微藻1在光反應器2內生長條件下最需要的二氧化碳，使微藻1的生長所產生的氧氣21與藻體31在發酵槽4內發酵所產生的二氧化碳43，兩者所產生的氣體可相互供給，并形成循環的狀態，使其縮短藻類成長的天數并使發酵槽4內可得到最佳發酵效果。本發明優點在于，利用光反應器2與發酵槽4，將微藻1生長所產生的氧氣21，可與藻體31發酵產生的二氧化碳43，相互傳輸供給所需之氣體，使光反應器2與發酵槽4的運作形成一循環的狀態。唯以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能以之限定本發明之范圍。 即大凡依本發明申請專利范圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之范圍內。
權利要求
1.一種整合式藻類生物柴油及藻體發酵再利用方法，其特征在于使微藻生長所產生的氧氣與藻體在發酵槽內發酵產生的二氧化碳相互供給，形成循環狀態。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于包含微藻的光反應、油脂萃取、發酵及副成品生成。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于光反應中碳源供給的二氧化碳，碳占了微藻干重的40% 50%。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于光反應中藻類的照光溫度控制在 30°C下培養。
5.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于光反應中藻類生長PH值調整為7.0。
6.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于由發酵槽經發酵后產出固體發酵物和發酵液。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于發酵物制做成保健食品和肥料。
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于發酵液制做成有機液態飼料。
全文摘要
本發明提供一種整合式藻類生物柴油及藻體發酵再利用方法，包含微藻的光反應、油脂萃取、發酵、副成品生成等步驟，其特征在于，用微藻生長所產生的氧氣來供給藻體的發酵，反之，藻體發酵產生的二氧化碳則供給微藻生長所需的二氧化碳碳源，使光反應器與發酵槽的運作形成一循環的狀態。
文檔編號C05F5/00GK102260543SQ201010184198
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月27日 優先權日2010年5月27日
發明者李順來, 褚俊杰, 謝曉惠, 鄭嘉惠 申請人:中美生物資源股份有限公司