CN101748054A - 微藻培养的光生物反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微藻培养的光生物反应器，包括固定在架子上的光生物反应系统、通气装置、检测装置。光生物反应系统为环形管状，在环形管顶部伸出几个接口，通气装置和检测装置与光生物反应系统顶部接口连接。通过气体流动调节培养液流动，使得培养液在反应器中循环流动，并且没有死角。该环形管式光生物反应器结构简单、光利用率高，反应条件易控制，适于培养微藻。

Description

微藻培养的光生物反应器
技术领域
本发明涉及一种光生物反应器，特别涉及一种微藻培养的光生物反应器。
背景技术
微藻能有效利用光能、CO2和无机盐类合成蛋白质、脂肪、碳水化合物以及多种高附加值生物活性物质，可以通过培养微藻生产保健食品、食品添加剂、饲料、生物肥料、化妆品及其他天然产品。所以研制和开发新型高效的光生物反应器以及微藻的高密度培养受到越来越多的关注。
目前，微藻培养主要分为开放式和封闭式两种光生物反应器。由于封闭式反应器具有培养条件易控制，可无菌操作，易进行高密度培养等优点，已成为光生物反应器发展的方向。封闭式光生物反应器主要包括管式、平板式和柱式这三种形式。
管式反应器最早出现在上世纪50年代，目前已被广泛应用。管式反应器具有面积体积比大，温度易控制等优点。Torillo等在意大利佛罗伦萨，用聚乙烯塑料管制作的管式反应器培养螺旋藻，5年试验中平均产率达到每公顷每年30-33t，最高日平均面积产率达到25g/(m2·d)。Torzillo等使用双层排列的管式光生物反应器培养钝顶螺旋藻时，获得了27.8g/(m2·d)的日平均面积产率。1986年Ramosde Ortega等首次开发平板式光生物反应器。板式反应器具有光利用率高，易放大培养，易清洗，其内部贴壁生长和外部的盐沉淀易处理等优点。加拿大的Samson和Leduy使用板箱式光生物反应器培养微藻最大面积产率为60g/(m2·d)，最大体积产率为1.17g/(L·d)。柱式反应器具有混合好，二氧化碳利用率高等优点。张栩等利用柱式光生物反应器培养小球藻，平均日产量0.2134g/(L·d)。
但是密闭反应器都存在一定的缺陷。管式反应器的溶氧水平很容易达到200％，溶氧的积累会抑制藻的生长。板式反应器受到高度的限制，一般不高于1.5m，而且在反应器的底部会形成死角，不利于微藻的生长。柱式反应器随着直径的增大，面积体积比下降，导致光利用率下降，所以难以放大。
发明内容
本发明克服了现有反应器技术上的缺点，提供了一种结构简单、光利用率高，反应条件易控制的适于微藻培养的环形管式光生物反应器。
本发明通过下述技术方案实现：
一种光生物反应器，其特征在于，包括固定在架子上的光生物反应系统、通气装置、检测装置。所述光生物反应系统为环形管状，在环形管顶部伸出几个接口，所述通气装置和检测装置与光生物反应系统顶部接口连接。
所述的光生物反应系统为环形管状，材料优选透明材料，最优选透明的普通玻璃、特殊玻璃、有机玻璃或树脂等。特殊玻璃通常指：钢化玻璃，浮法玻璃等。
所述通气装置为气泵或者气瓶，通过软管与光生物反应装置顶部连接，伸入光生物反应器底部，所通气体为空气，二氧化碳或者空气和二氧化碳混合气体。通气管路装有气体流量计。
所述检测装置包括温度检测器、pH检测器和溶氧检测器。
所述环形光生物反应装置底部有一个阀门，与收集装置连接。
所述环形光生物反应系统可以由两个U型管连接而成，也可以由两个弯头和两根直管连接而成。两个弯头通常采用180度弯头，底部180度弯头两端各有一个变径，使底部管的直径小于上边管。或者整个环形反应器所有管直径一致。
本发明具有下述技术效果：
1.本发明采用气升式，靠气体流动带动培养液循环，避免了剪切力对微藻的伤害。
2.光生物反应系统采用环形管式，避免了培养过程中出现死角。
3.光生物反应系统采用透明材料有利于观察微藻的生长情况。
4.光生物反应系统顶部有气孔3，可作为培养基进口、接种口和排气孔，便于氧气的排出，避免了溶氧过高对微藻生长的危害。
5.光生物反应系统底部有阀门，当藻培养到一定浓度后可打开阀门放出藻液，同时在反应系统顶部加入新鲜培养基，可以实现连续培养。
6.光生物反应系统结构简单，可直接拆卸，便于清洗。
7.通气装置装有气体流量计和阀门，可以通过调节气体流量调节培养液的流动速率，有利于二氧化碳和氧气的传递，培养液的混合，增加光的利用率。
附图说明
图1为本发明实施例光生物反应器的整体结构示意图。
附图标记：1-光生物反应系统；2-气体流量计；3-培养基进口、接种口和排气孔；4-pH检测器；5-溶氧检测器；6-温度检测器；7-阀门；8-进气管；9-法兰；10-变径；11-阀门。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明详细说明。
本发明光生物反应器的结构主要由固定在架子上的光生物反应系统1、通气装置、检测装置组成。其中光生物反应系统1包括上下两个180度弯头，中间两个直管，由法兰9连接。光生物反应系统1为普通玻璃、钢化玻璃，浮法玻璃、有机玻璃或透明树脂制作。通过培养基进口和接种口3加入培养基和种子。反应器中培养液的循环通过通气装置调节。通气装置通过进气管8输入空气和二氧化碳，通气速率由气体流量计2测量，由阀门11调节。通过气体流动带动培养液在光生物反应器1内部循环流动，通过阀门11调节气体流动速率从而调节液体流动速率。
检测装置包括pH检测器4、溶氧检测器5和温度检测器6，从光生物反应器1顶部插入，可实现在线监控。
当微藻培养到一定浓度需要收集的时候，打开底部阀门7，收集藻体。也可以在收集藻体的同时往培养基进口3加入培养基实现连续培养。

Claims (10)

1.一种微藻培养的光生物反应器，包括：光生物反应系统、通气装置、检测装置。
2.根据权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于：光生物反应系统材料为透明的玻璃、有机玻璃或树脂材料。
3.根据权利要求1或2所述的光生物反应器，其特征在于：光生物反应系统由上下两个弯头和中间两根直管连接而成，或者由二个U型弯管连接而成。
4.根据权利要求3所述的光生物反应器，其特征在于：底部弯头两端各有一个变径，使底部管的直径小于上边管；或者整个环形反应器所有管直径一致。
5.根据权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于：通气装置为气泵或者气瓶。
6.根据权利要求5所述的光生物反应器，其特征在于：通入的气体为空气或二氧化碳，或者空气和二氧化碳的混合气体。
7.根据权利要求1的光生物反应器，其特征在于：通气装置通入的气体流量通过气体流量计测量，并通过阀门调节。
8.根据权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于：培养液的流动由通气装置的通气速率决定，通过调节气体流量控制培养液的循环速率。
9.根据权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于：检测装置包括pH检测器(4)、溶氧检测器(5)和温度检测器(6)。
10.根据权利要求1～9所述的任意一种光生物反应器，其特征在于：光生物反应系统(1)顶部有气孔(3)作为排气孔，便于氧气的排出。
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