[發(fā)明專利]藻類培養(yǎng)系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210149799.1
• 申請日: 2012-05-15
• 公開（公告）號: CN102864067A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·納瓦羅
• 申請（專利權(quán)）人: 億能生物群溫泉會所
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/08;C12N1/12
• 代理公司: 余姚德盛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33239
• 代理人: 戚秋鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，由于其組件的分布和形狀所述微藻培養(yǎng)系統(tǒng)給培養(yǎng)更好的控制，以及提供將氣體合并至培養(yǎng)基中的可能性，導(dǎo)致培養(yǎng)產(chǎn)量增加以及每體積單位的能量消耗更低。

背景技術(shù)

微藻在水產(chǎn)養(yǎng)殖中用作食品補充劑以及用于化合物的制備中(Raja?etal，2008)，并且最近它們被提議用作燃料生產(chǎn)的能源，相比傳統(tǒng)培養(yǎng)物它提供多種優(yōu)勢，例如高光合作用效率、高脂質(zhì)含量、生物量的連續(xù)生產(chǎn)以及快速生長(Moo-Younga和Chisti，1994；Sánchez?et?al，2003；Miao和Wu，2006)，并且還由于它們是具有低排放至大氣污染物(CO₂和SO₂)的可再生來源。

盡管微藻培養(yǎng)的生物基礎(chǔ)在小范圍內(nèi)廣泛發(fā)展，但是它們?nèi)狈Υ罅颗囵B(yǎng)的能力以制備低花費的生物量。對于微藻的大量生產(chǎn)，主要使用兩種培養(yǎng)系統(tǒng)，開放系統(tǒng)或水管池(Raceway?pond)和密閉系統(tǒng)或光生物反應(yīng)器(PBR)。在開放系統(tǒng)中，使培養(yǎng)物在大尺寸類型溝槽中暴露于大氣，以及經(jīng)常通過槳輪攪拌。與開放系統(tǒng)相比，PBR是使每面積和體積單位的培養(yǎng)產(chǎn)量更大的高生產(chǎn)性培養(yǎng)系統(tǒng)(Sanchez?et?al，2003；Khan?et?al.2009)。PBR能由塑料、玻璃和透明PVC以及其它材料制造，并且為不同形狀，水平、垂直、環(huán)形等。

PBR的高生產(chǎn)率是與對所有培養(yǎng)參數(shù)和它們提供的無菌條件相關(guān)，這些最終轉(zhuǎn)變?yōu)楦叩拿矿w積單位的生產(chǎn)率。兩系統(tǒng)的生產(chǎn)圖得到非常不同的數(shù)值。根據(jù)Sánchez，依據(jù)以Kg/m³表示的體積生產(chǎn)率，光生物反應(yīng)器比開放系統(tǒng)更高效十五倍，并且只使用一半的以公頃測量的面積。除了這些優(yōu)勢外，我們也可以加上開放池可被污染，并且難于控制培養(yǎng)條件。然而，開放池裝置成本相比PBR所導(dǎo)致的裝置成本要少，同時PBR難于清洗。這些就是為什么至今為止大部分微藻生產(chǎn)一直在開放系統(tǒng)中制備的主要原因。

鑒于目前使用開放池的系統(tǒng)的缺點，當(dāng)前唯一在用的生產(chǎn)系統(tǒng)是水管或循環(huán)類型的開放池。這些系統(tǒng)使用槳輪類型的機械攪拌器，使其與水接觸，因而經(jīng)歷腐蝕和磨損。由該類型推動所導(dǎo)致的移動傾向為層流，這對藻類營養(yǎng)是不恰當(dāng)?shù)耐牧鳌?/p>

這些系統(tǒng)未設(shè)計將諸如空氣或純CO₂的氣體并入培養(yǎng)基中，并且CO₂的來源僅是通過暴露表面將來自空氣中氣體傳遞至水內(nèi)。這對CO₂的獲取產(chǎn)生限制，導(dǎo)致低生產(chǎn)率。

由于每面積的低生產(chǎn)率和通過蒸發(fā)水的大量損耗，這些系統(tǒng)逐步升級至大于當(dāng)前(100ha)的尺寸是不現(xiàn)實的。這些系統(tǒng)也容易被化學(xué)試劑和生物試劑污染，例如幼蟲、細(xì)菌、微藻競爭性和優(yōu)先種類(predating?species)，這對已有設(shè)備已呈現(xiàn)嚴(yán)重問題，顯著降低設(shè)備利用率。

最后，在接近或接觸水處移動部件或發(fā)動機的使用增加失敗可能性，特別是當(dāng)使用海水時。

發(fā)明概述

本發(fā)明的系統(tǒng)是密閉微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，其提供對培養(yǎng)的更好的控制以及提供將氣體合并至培養(yǎng)基中的可能性，導(dǎo)致培養(yǎng)產(chǎn)量增加以及每體積單位的能量消耗更低。本發(fā)明使用易于逐步升級的細(xì)胞模型(cellular?model)，使得裝置獨立和可無限逐步升級。模型物理上由一組具有透明蓋的環(huán)形池、與裝載/卸載系統(tǒng)連接的空運水泵送系統(tǒng)(airlift?water?pumping?system)、氣體提供和自動控制系統(tǒng)組成。

附圖簡述

圖1顯示沒有蓋的池和其元件的平面視圖。

圖2顯示沒有蓋的池和其元件的側(cè)面剖視圖。

圖3顯示具有其六邊形透明蓋的池的平面圖。

圖4顯示具有其六邊形透明蓋的池的側(cè)視圖。

圖5顯示根據(jù)實施例1、2和3的細(xì)胞/ml的圖。

圖6顯示裝置的等距視圖。

圖7顯示每組或單元(cell)3個池的6組或單元的裝置和分布，

發(fā)明詳述

本培養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)計考慮逐步升級，即，通過并入新單元(連接至中心泵送系統(tǒng)的三個池的多組)(圖7)能容易地增加生產(chǎn)面積的空間分布。

池是環(huán)形的，具有優(yōu)選為纖維玻璃或涂覆的水泥的圓柱形罩蓋和圓錐形底部。池結(jié)構(gòu)的優(yōu)選形式是其中池直徑大于其高度。

在操作中，通過優(yōu)選為氣泡狀聚碳酸酯的透明材料的六邊形可移動的蓋來覆蓋池(圖3和4)。用于池內(nèi)部的目視檢查，六邊形的一個面可被移動。