[發明專利]一種多組鼓泡式光生物反應器

無效

• 申請號: 201010244909.3
• 申請日: 2010-08-04
• 公開（公告）號: CN101935610A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 黃和;高振;張齊;王海波;紀曉俊;黃如喜;施豐華
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/38;C12M1/36;C12M1/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 肖明芳

技術領域

本發明屬于生物反應裝置技術領域，涉及一種多組鼓泡式光生物反應器，尤其設計一種適用于微藻培養的多組鼓泡式光生物反應器。

背景技術

微藻作為一種重要的生物質資源，具有分布廣、生物量大、CO₂利用率高、環境適應性強、生長周期短和產量高等突出特點，是進行生物煉制的優良材料，它在生產微藻燃料、開發微藻生物制劑和提取生物活性物質等方面具有廣闊的開發前景。許多微藻富含蛋白質、多糖、油脂、類胡蘿卜素和不飽和脂肪酸等多種生物活性物質，是人類重要的生物資源庫。藻類資源已成為食品、藥物，生物能源產品的重要寶庫。微藻生物質是生產生物活性物質、生物材料和生物燃料的優良原料。利用微藻或工程微藻等微藻生物質資源生產化石資源替代產品，特別是生物柴油，可為生物能源產業開辟一條新的技術路徑，能有效解決生物燃料產業的原料瓶頸，為生物燃料產業的健康、穩定和可持續發展提供新的思路，從而實現化石資源的替代和社會經濟的可持續發展。目前。全球的研究熱點都開始集中在微藻生物煉制這一技術。微藻生物煉制技術即指以光合作用為基礎，通過微藻細胞的光生物反應器規模化培養，生產生物質燃料和生物活性產品的一種技術

微藻的全球性研發浪潮已經來臨，但世界各國在該領域的研發工作基本上還停留在實驗研究和中試論證的起步階段，尚未實現規模化制備。這主要是因為微藻研發過程中存在的技術難點較多，其中作為研究載體的高效光生物反應器的研制是主要瓶頸之一，因此該方向一直是微藻培養和微藻固定CO₂技術的研究熱點。

光生物反應器優化設計的目標主要涉及四個方面：(1)增大反應器的比表面積。光生物反應器的形式各種各樣，有開放式的，也有密閉式(主要分管式、板式和錐式三類)，其中開放式的比表面積較大；(2)增強氣液傳質效率。一般通過設計附屬器件結構來改善微藻培養過程中氣液傳質效果，如氣液交換器、冷凝器、超濾裝置、混和裝置以及營養物的供應裝置；(3)提供高效光源。大量研究表明微藻吸收CO₂產O₂速率，很大程度取決于光照條件。改善光照條件需要解決兩個問題，一個是高效光源提供，另一個是光線在反應器內的有效分布。除了可以利用太陽光和普通的熒光燈作為光源外，還開發了利用發光二級管、光導纖維以及閃光燈作為光源的各種光生物反應器。光源的位置可分為外置式和內置式兩種，內置式可以顯著改善光線的分布，提高光源利用率，但制作成本較高。另外，各種光照操作條件，如光質、光強、光暗比以及光照時間等，對微藻生長也有很大影響；(4)提高光傳遞效率。研究發現單純提高光強并不能相應地提高微藻的產O₂速率。以Chlorella?kessleri為藻種，利用發光二極管作為光源的光生物反應器，當藻體密度達到5×10⁸cells/mL時，O₂凈產生速率為10mmol?O₂/(L·h)。當藻體增加到一定密度時，其表觀產氧速率(OPR)開始下降，而如果光生物反應器中藻體之間沒有彼此遮蔽現象，O₂的生產速率將至少提高5倍。

微藻研發過程中存在較多的技術難點，其中缺乏高效、節能、技術成熟的光生物反應器作為研究基礎，其極大的限制了微藻研發和規模化發展。這主要是由于微藻光生物反應器設計，涉及較多學科的交叉，目前的研究沒有從深層次系統地理解和掌握其設計的基本科學原理和規律，因此難以形成解決關鍵問題的核心技術。開發出低成本、高效、節能的微藻光生物反應器設計技術，無疑將為微藻生物技術的研究打下堅實的基礎，握住未來微藻生物經濟的主動權。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種布局簡潔、實用、用于小規模生產的多組鼓泡式光生物反應器，以填補國內空白。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種多組鼓泡式光生物反應器，它包括箱體、鼓泡式光生物反應單元，主導氣管、光源和控制系統，兩個以上的鼓泡式光生物反應單元成排置于箱體內，主導氣管通過氣體分布支管與鼓泡式光生物反應單元內的鼓氣管及鼓氣管底部的氣體分布器相連通，光源置于每排鼓泡式光生物反應單元的兩側，控制系統包括溫度控制系統和光源控制系統用以控制箱體內的溫度和光源的強度。

其中，箱體上設有可開啟的蓋。

其中，箱體內壁涂有反光材料。

其中，每一排鼓泡式光生物反應單元頂上置有一根主導氣管。

其中，每一根氣體分布支管上設有氣體流量計。