[發(fā)明專利]一種用于經(jīng)濟(jì)微藻培養(yǎng)的可控粒徑微泡發(fā)生裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010195067.0
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN111411033B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡中華;應(yīng)軻臻;周進(jìn);陶益
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)深圳國際研究生院
• 主分類號(hào): C12M1/00
• 分類號(hào): C12M1/00;C12M1/36
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 冀志華

本發(fā)明涉及一種用于經(jīng)濟(jì)微藻培養(yǎng)的可控粒徑微泡發(fā)生裝置，其特征在于：其包括具有預(yù)定容積的光生物反應(yīng)器主體、可控粒徑微泡發(fā)生裝置、導(dǎo)流裝置、以及LED波頻雙變光照系統(tǒng)；所述可控粒徑微泡發(fā)生裝置設(shè)置在所述光生物反應(yīng)器主體底部，用于提供經(jīng)濟(jì)微藻培養(yǎng)所需的碳傳質(zhì)和循環(huán)動(dòng)力，同時(shí)解析溶氧；所述導(dǎo)流裝置懸掛設(shè)置在所述光生物反應(yīng)器主體內(nèi)部，用于促進(jìn)液體循環(huán)及微泡傳質(zhì)；所述LED波頻雙變光照系統(tǒng)設(shè)置在所述光生物反應(yīng)器主體外側(cè)或內(nèi)部，用于根據(jù)特定經(jīng)濟(jì)微藻需求提供其生長最優(yōu)波長及光暗頻率。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可以廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)微藻的培養(yǎng)中。

本申請是申請?zhí)枮?01810168434.0、申請日為2018年02月28日、發(fā)明創(chuàng)造名稱為“一種用于經(jīng)濟(jì)微藻培養(yǎng)的微泡光生物反應(yīng)器”的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物工程領(lǐng)域，特別是涉及一種用于經(jīng)濟(jì)微藻培養(yǎng)的可控粒徑微泡發(fā)生裝置。

背景技術(shù)

經(jīng)濟(jì)微藻因富含多種生物活性物質(zhì)，在食品、水產(chǎn)養(yǎng)殖、醫(yī)藥、美容、生物能源等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。例如小球藻可以應(yīng)用于單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)；三角褐指藻被應(yīng)用于海參養(yǎng)殖育苗；而雨生紅球藻因其富含蝦青素，具有強(qiáng)大的抗氧化能力，在保健品，化妝品，醫(yī)藥行業(yè)擁有廣闊市場。因此，經(jīng)濟(jì)微藻生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)是各國爭先發(fā)展的新型產(chǎn)業(yè)。而要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)微藻生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，首要條件是低成本且高效地獲取高密度生物量。

目前經(jīng)濟(jì)微藻的主要培養(yǎng)方式為露天培養(yǎng)和光生物反應(yīng)器培養(yǎng)。傳統(tǒng)的露天培養(yǎng)由于可控性不高、占地面積大、易染菌等缺點(diǎn)，使得微藻培養(yǎng)工藝的研發(fā)趨勢慢慢推向了光生物反應(yīng)器。相比露天培養(yǎng)，光生物反應(yīng)器培養(yǎng)具有培養(yǎng)條件可控性高、占地面積小、操作靈活、產(chǎn)率高及適合單一性培養(yǎng)等特點(diǎn)，尤其受到經(jīng)濟(jì)微藻培養(yǎng)的青睞。但是傳統(tǒng)光生物反應(yīng)器培養(yǎng)仍然面臨著供碳不足、溶氧堆積、光能利用率低等技術(shù)瓶頸。具體體現(xiàn)如下：

(a)、光能利用率低：在較高細(xì)胞濃度時(shí)，易發(fā)生藻間遮蔽效應(yīng)，使得藻細(xì)胞對(duì)光源的利用變得十分有限，從而難以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)微藻的高密度培養(yǎng)。

(b)、CO₂供給不足：微藻的供碳主要通過通入一定比例的CO₂氣體來實(shí)現(xiàn)，而在實(shí)際培養(yǎng)過程中，CO₂的供給并不能滿足微藻最優(yōu)生長的需求。有研究顯示微藻對(duì)CO₂的吸收速度高達(dá)0.2～0.3×10^-4mol/L/min。而傳統(tǒng)曝氣方式的CO₂傳質(zhì)速率僅為0.4×10^-7～0.7×10^-5mol/L/min，遠(yuǎn)不能滿足微藻對(duì)溶解CO₂的需求。因此，即使光照充足，如果反應(yīng)器達(dá)不到充足的CO₂供給，同樣無法使得微藻最優(yōu)生長。

(c)、溶氧積累嚴(yán)重：微藻的光合放氧速率可達(dá)0.3×10^-4mol/L，而傳統(tǒng)鼓氣對(duì)O₂的吹脫速率只有約0.16×10^-4mol/L/min，小于微藻的光合放氧速率。因此，在密閉培養(yǎng)中容易發(fā)生溶氧的累積，造成溶氧過飽和從而抑制藻類生長。