本實用新型涉及一種微藻規模化培養裝置,特別是高密度規模化微藻培養裝置。
背景技術:
微藻作為單細胞生物,其比陸生植物有快得多的生長速度,微藻能有效利用光能、CO2和無機鹽類合成蛋白質、脂肪、碳水化合物以及多種高附加值生物活性物質,可以通過微藻培養來生產保健食品、食品添加劑、飼料及其他化學品。以現代工業工廠化生產方式,大規模、低成本、高效、優質穩定的獲得微藻生物量是前提。
目前的工業化生產應用的微藻培養形式是開放式培養池。由于微藻細胞本身的吸光與遮光作用,開放池的光照深度隨培養池深度和微藻細胞濃度迅速衰減,整個水體呈現出表面強光區(一般只有幾毫米或幾厘米,隨光照強度和藻細胞濃度而變化)、中層弱光區和底層無光區的明暗分區結構。中下部大部藻細胞處于弱光或暗區,無法獲得充足的光照,細胞光合作用較弱。同時,由于踏板式攪拌裝置難以實現培養液沿光徑方向(上下方向)的充分混合,不同深度的微藻光照不合理,處于培養池上部的微藻細胞長時間停留在強光照射的表面,光照過剩,而中下部弱光或黑暗區的藻細胞難于通過混合到達上部表層接受光照,因此培養池培養光能利用率低,細胞生長慢,面積產率(指單位占地面每天新增的微藻生物量)低,一般只有5-15g/m2/d,造成大規模培養占地面積過大。
中華人民共和國公布了一種實用新型專利,授權公告號:CN 201110219548。一種微藻培養裝置,包括:一開放式跑道池,具有一液體出口,該液體出口連接一液體循環泵,通過該液體循環泵連接培養液貯罐的液體進口;該培養液貯罐頂部有一液體出口管道,使培養液可以經此管道流回開放式跑道池。該實用型新存在以下缺點:
該實用新型專利還是使用踏板式攪拌裝置,培養液不能上下方向的混合,同時,額外多了循環泵和培養液貯灌,增加成本。裝置里沒用安裝日光燈管,不可以進行補光,限制微藻的生長速度。
技術實現要素:
本實用新型在于提供一種結構簡單、方便清洗的規模化高密度的微藻培養裝置。
為解決上述技術問題,本實用新型的高密度規模化微藻培養裝置,包括跑道池,所述跑道池呈橢圓形,所述跑道池中心設有一隔板,所述跑道池底部設有一放水口;所述跑道池底部設置有由若干日光燈管均勻排列組成的潛水燈,所述跑道池內設有兩個培養液循環動力泵。
進一步的,所述跑道池上端敞口,所述隔板左右兩端與跑道池之間各設有一個氣體分布器,所述氣體分布器通過氣管與通氣泵連接。
進一步的,所述跑道池里設有石英加熱棒。
采用上述結構后,與現有技術相比,高密度規模化微藻培養裝置充分混合培養液,使微藻可以進行充分的光照;同時,在培養后期微藻密度大,光照不夠可以用日光燈進行補光,達到高密度的培養。
附圖說明
下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。
圖1為高密度規模化微藻培養裝置的結構示意圖。
圖中:1為跑道池、2為隔板、3為培養液循環動力泵、4為氣體分布器、5為潛水燈、6為放水口、7為石英加熱棒、8為通氣泵、9為氣管
具體實施方式
如圖1所示,本實用新型的高密度規模化微藻培養裝置,包括跑道池1,所述跑道池1呈橢圓形,所述跑道池1上為敞口。所述跑道池1中間設有一隔板2,所述跑道池1底部設有一放水口6,所述跑道池1底部設置有由若干日光燈管均勻排列組成的潛水燈5,可調光照強度。所述跑道池設有豎直放置石英加熱棒7,保證培養液的溫度不會太低。所述跑道池1內設有兩個培養液循環動力泵3,驅動培養液流動。所述隔板2左右兩端與跑道池1之間各設有一個氣體分布器4,所述氣體分布器4通過氣管9與通氣泵8連接。
本實用新型中高密度規模化微藻培養裝置跑道池的培養液深度控制在15-25cm,本實用新型高密度規模化微藻培養裝置改變了培養液的攪拌方式和添加了日光燈管額外的補光,解決了微藻細胞光照不充分和光照不足,明顯提高了微藻在開放式跑道池內的細胞生產速度、細胞濃度與培養效率,將有助于解決微藻大規模培養的效率/成本(投資、運行)瓶頸。
本實施方式中采用兩個長為2米、寬為1米的橢圓形開放式跑道池(培養面積為1.8平方米)進行螺旋藻培養,以進行比較說明。
其中一個跑道池培養液高度為0.15m(總體積270升),通氣量為0.3VVM,前期控制水泵流量12m3/h,后期可以增加流量,每天16h光照,8h黑暗,夜間停止循環。培養周期內,平均氣溫約為25-30℃。初始藻細胞接種密度為0.4g/L,培養15d后,取樣分析,藻細胞濃度為3.5g/L,折合面積產率為(培養終了藻細胞濃度-初始接種密度)*培養液總體積(升)/培養天數/培養池面積=(3.5-0.4)*270/15/1.8=31g/m2/d。
另一個開放式跑道池采用傳統培養方式作為對照,培養液高度為0.15m(總體積270升),通氣量為0.3VVM,踏板式攪拌水流速度為0.25米/秒,初始藻細胞接種密度為0.5g/L,培養15d后,取樣分析,藻細胞濃度為1.9g/L,折合面積產率為(培養終了藻細胞濃度-初始接種密度)*培養液總體積(升)/培養天數/培養池面積=(1.9-0.5)*270/15/1.8=14g/m2/d。
兩種方法比較的結果說明本發明的微藻面積產率提高了121.4%。
以上實施例中,將所用的藻種替換為柵藻、小球藻、角毛藻、三角褐指藻、金藻或鹽藻等,重復上述實驗,所得結果相似。
雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式,但是本領域熟練技術人員應當理解,這些僅是舉例說明,可以對本實施方式作出多種變更或修改,而不背離本實用新型的原理和實質,本實用新型的保護范圍僅由所附權利要求書限定。