[發明專利]一種微藻培養方法及其光生物反應器系統

有效

• 申請號: 200910207918.2
• 申請日: 2009-10-29
• 公開（公告）號: CN101696389A
• 公開（公告）日: 2010-04-21
• 發明（設計）人: 韓春梅;李靜;張蕊;劉敏勝
• 申請（專利權）人: 新奧科技發展有限公司
• 主分類號: C12N1/12
• 分類號: C12N1/12;C12M1/00;C12R1/89
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王旭

技術領域

本發明涉及微藻養殖領域，具體而言，涉及一種用新型光生物反應器 系統來培養微藻的方法以及所述方法中使用的新型光生物反應器系統。

背景技術

在當前資源和環境面臨雙重危機的情況下，找到一種高效的可再生資 源的同時實現CO₂減排就變得尤為重要。微藻是光合效率最高的原始植物 之一，與農作物相比，單位面積的產率可高出數十倍。且微藻富含大量蛋 白質、多糖、色素等活性物質，可以廣泛應用于飼料、食品、醫藥保健品、 化妝品、可再生燃料等領域。進入21世紀以后，石油價格快速飆升，對微 藻的研究迅速成為一個熱點，微藻生物柴油技術也取得了長足的進步。在 美國、澳洲、日本、西歐、印度和南非，無論是政府還是企業，都投入大 量資金來進行產油微藻的開發。

在微藻的規模化培養中，傳統方法有人工控制光照、溫度、相對無菌 條件等，但成本均較高。這些方法中采用較多的是控制光照。現有的光照 控制技術，有的采用添加內置人工光源補光，但要求使用防水材料，成本 較高；有的采用外置的單排或雙排光照，但是占地面積大，且光照利用率 偏低。這些限制因素大大降低了生物柴油的市場競爭力。

微藻高效培養首先要有一個高效的光生物反應器；其次，藻種要抗逆 性較強、生長速率高、總脂含量高。符合上述條件的微藻藻種，主要有小 球藻、硅藻、柵藻等。一般采用兩步培養法：第一步，在指數培養期保證 最佳的生長條件和營養條件，讓其生物量快速累積；第二步，在指數末期 和穩定期前期開始轉化培養條件，從而在體內積累油脂或色素等物質。

與本發明最相近的實現方案為CN200410017249.X，該發明選用的是 多級氣升式反應器，在第一級反應器中添加培養液，通過重力作用來轉移 藻液，并添加了一個人工光源，創造較佳條件，可以生產大量的對數生長 期的高活性的藻種。但該發明的技術方案沒有補光系統，因而很難保證一 級反應器中的微藻快速生長，且反應器較多，反應器之間的液液輸送繁瑣， 能耗較大。

發明內容

本發明針對微藻的規模化培養中，高密度培養和產品的快速累積一直 制約規模化培養的問題，提供了一種新型的微藻光生物反應器系統及采用 該反應器系統的培養工藝。本發明為微藻的規模化培養提供了新的工藝和 裝置。

一方面，本發明提供一種培養藻種的方法，所述方法包括下列步驟：

(a)在一級反應器中將對數期的藻液進行半連續培養；

(b)將步驟(a)中收獲的藻液在二級反應器中繼續進行藻的對數期和穩 定期生長；

(c)對步驟(b)中得到的藻液進行濃縮，然后在三級反應器中補入缺氮 的培養基中進行氮脅迫。

在一個實施方案中，一級反應器為柱式反應器，其中心位置為空心， 空心處設置有人工光源。在一個實施方案中，二級反應器為空心的柱式反 應器。在一個實施方案中，一級反應器和二級反應器呈同心圓分布，二級 反應器內徑大于一級反應器內徑。在一個實施方案中，二級反應器和一級 反應器的體積比為8-6∶1。

在一個實施方案中，三級反應器為開放式反應器。在一個實施方案中， 所述三級反應器為跑道形狀的反應器。

在一個實施方案中，在一級反應器中進行半連續培養，每天補入 30-50％的新鮮培養液，并收集30-50％的藻液，其中30-50％的量通過一級 反應器中初始藻液和剩余藻液的高度差來實現。

在一個實施方案中，在一級反應器的培養過程中，同時通入CO₂，調 節pH值，并補充生長所需的碳源。

在一個實施方案中，藻液在二級反應器中培養3-5天。

在一個實施方案中，藻液從一級反應器到二級反應器的轉移是通過三 通在重力的作用下進行的。

在一個實施方案中，轉移藻液的量是通過初始藻液和剩余藻液的高度 差來實現的。

在一個實施方案中，所述的藻為小球藻、硅藻或柵藻。在一個實施方 案中，所用的藻為牟氏角毛藻或荒漠柵列藻。

在一個實施方案中，其中所述人工光源在培養過程中連續打開，或根 據接種的藻株和藻液的濃度差異選擇部分或全部將人工光源關閉。在一個 實施方案中，在一級反應器的接種初期，將人工光源全部關閉，單純依靠 自然光生長；在接種的3-6小時后，部分打開人工光源；在接種7-10小時 后，全部打開人工光源。