CN101748068B

CN101748068B - 一种微藻收获方法

Info

Publication number: CN101748068B
Application number: CN 200810240027
Authority: CN
Inventors: 郭朋朋; 耿金峰; 张晋阳; 马卫敬; 杨巧利; 刘敏胜
Original assignee: ENN Science and Technology Development Co Ltd
Current assignee: ENN Science and Technology Development Co Ltd
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2028-12-17
Also published as: CN101748068A

Abstract

本发明公开了一种微藻收获方法，主要有高密度培养光反应器、沉降池、潜水泵、日光系统、粉碎机/研磨机五部分组成。其步骤是：A、沉降；B、去上清，用潜水泵将上层藻液抽走，循环利用；C、干燥，下层浓缩藻液用日光照射，晒干，形成藻片；D、再经过粉碎机或研磨将藻片制成藻粉，即可用于后续加工。

Description

一种微藻收获方法

技术领域

本发明涉及生物微藻领域，特别涉及一种高密度连续培养的微藻的收获、沉降浓缩和干燥的方法。

背景技术

随着人们对微藻研究的日益深入，对微藻的了解也更加全面和深刻。其各种价值被逐渐开发并加以利用，这也促使单细胞微藻的人工养殖获得了飞速的发展。如今微藻利用不仅仅局限于水产养殖方面作为饲料，其利用价值正在不断的被人们挖掘出来。微藻生长速度快，可以吸收大量的二氧化碳，因此可用于减小温室效应，同时其快速生长可以消化大量的营养盐类，因此可用于某些污水的处理，所以微藻在解决世界环境问题方面给人类带来了新的希望；某些种类的微藻具有很高的营养价值，如蛋白质含量为60％至70％的螺旋藻，是地球上最古老的微生物之一，含有18种氨基酸和丰富的维生素、微量元素，以及类胡萝卜素、藻蓝素、酵素和多糖等可增强人体免疫力的成分，被誉为“21世纪人类最佳食品和保健品”；某些种类还可作为化妆品的原料；近年来由于能源供应紧张，生物柴油为缓解这一问题提供了新的解决方案。鉴于此，微藻的大规模培养近年来有了较快的发展，各种养殖微藻的光生物反应器被设计出来，使得微藻较高密度培养成为可能，相对于微藻培养的发展，其收获方法大大滞后，成为行业发展的一个瓶颈，严重制约着微藻行业的发展。由于微藻独特的生物学特性，个体小，浓度高，有的种类还有较大的粘性，因此普通的收集方法用起来效果并不是很理想。一、离心方法，耗能高，成本高，不易扩大形成产业化，仅适用于实验室规模，有些细胞壁很薄或没有细胞壁，因此高速离心还会导致细胞破碎。二，过滤方法，普通滤纸孔径太大，微藻细胞仅有3～10微米，因此根本滤不住细胞；如改为滤膜，即使孔径大小合适，但很多细胞有粘性，极容易堵塞滤膜，导致滤液过不去，过滤失败，如增大压强，一方面成本升高，另一方面滤膜的机械强度不够。

目前虽然国内外企业投入了大量资金进行研究，但仍旧没有较好的解决方法。因此要解决这一问题只能进行创新，进行发明。

本发明针对的是高密度连续培养的微藻生产系统，特别适合微藻生产系统，此种生产系统的特点是：微藻生长迅速，可达到较高细胞密度，连续生产，培养基可以循环利用节约生产成本。这种生产系统用本方法收获操作简便易行，节省能源，成本低。

发明内容

本发明是为了实现大规模高密度连续培养微藻的简便易行，低成本的收获，特别适合单细胞微藻生产系统。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明的原理是，首先根据重力学原理，将藻液自然静置一定时间，一般24小时左右即可，微藻细胞会沉降，缩短沉降路程会减少沉降时间，根据所需沉降时间和土地成本核算得出沉降路径的大小即沉降池的深度。一般沉降池深度为15～20cm。影响微藻沉降速度的另一因素是微藻大小，微藻细胞直径小于5微米的较难沉降，可适当延长沉降时间，10～15微米的较易沉降，可适当缩短沉降时间。沉降池深度为15～20cm，沉降时间为24小时左右条件下，本方法针对高密度连续培养光生物反应系统进行不完全收获，一般沉降率能达到60％以上，由于是连续培养，上清藻液还要返回光反应器继续利用，这个沉降率可以接受。沉降完成后将上清藻液用泵抽回光反应器。泵的选择因微藻而异，细胞壁厚的微藻可选择的泵的范围较宽，比如小球藻，普通的涡轮离心泵即可，泵的功率型号则要根据光反应系统的大小而定，如10立方米的系统，上海江滨制泵有限公司生产的CQB100-80-125型号磁力驱动离心泵即可。对于细胞壁较薄的微藻选泵要慎重，压力不要太大，如北京市津奥泰油泵制造厂生产的YCB型圆弧齿轮泵，泵的正确选择可以防止微藻细胞过泵后破裂。上清藻液被抽回后适当补充营养盐继续利用，根据下层浓藻液的深度确定要保留的深度，一般保留5～6cm深，由于藻液浓度更高，颜色更深，吸收太阳光能更强，因此水分可以很快蒸发留下干的藻片，收集藻片，制成藻粉，可用于后续产品的生产。

1.沉降

沉降池不宜太深，一般15～20cm，池底要平滑，池子大小根据生产系统的大小而定，一般连续培养的光反应系统每天收获总体积10％～20％的藻液(与季节有关，夏季生长旺盛可多收，冬季生长率降低相应减少)，因此，池子的体积一般为光反应系统容积的20％左右。池子要建在向阳的地方。池子一般建三个，轮流使用。

当监测到光生物反应器系统的细胞浓度达到可收获的浓度(大于10⁷个每毫升)时，将适当藻液引入池中，静置，根据藻的种类特性决定沉降时间的长短，一般为24小时左右，微藻大小影响沉降速度，微藻细胞直径小于5微米的较难沉降，可适当延长沉降时间，10～15微米的较易沉降，可适当缩短沉降时间。由于重力作用，藻细胞会沉积到池底，一般沉降率可达到60％以上。由于重复利用，藻液细胞的沉降率可以接受。

2.去上清

沉降之后用潜水泵将上层藻液抽回光生物反应器，抽至藻液剩余5～6厘米。泵的选择因微藻而异，细胞壁厚的微藻可选择的泵的范围较宽，比如小球藻，普通的涡轮离心泵即可，泵的功率型号则要根据光反应系统的大小而定，如10立方米的系统，上海江滨制泵有限公司生产的CQB100-80-125型号磁力驱动离心泵即可。对于细胞壁较薄的微藻选泵要慎重，压力不要太大，如北京市津奥泰油泵制造厂生产的YCB型圆弧齿轮泵。上层藻液中还有部分未利用的营养盐，适当补充营养盐类重复利用，这样可大大节约成本。

3.干燥

下层藻液在阳光下晒干，由于藻液细胞浓度较高，颜色较深，因此吸热较快，水份蒸发也会加速，因此可以较快的晒成藻片。考虑到在冬季光照强度降低，可以将沉降池建在塑料或玻璃大棚内，这样一方面可以通过形成温室效应加强蒸发速率，另一方面防止阴雨天沉降池积水。由于池底平坦且较为光滑，藻片可以较容易的揭下。

4.粉碎

将干藻片经粉碎机粉碎或经研磨机研磨制成藻粉，可以用做后续产品的原料。

附图说明

图1为一种微藻收获方法方框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明详细说明，以下仅为本发明的较佳实施例，不能以此限定本发明的范围。即大凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

本发明收获系统主要有高密度培养光反应器、沉降池、潜水泵、日光系统、粉碎机/研磨机五部分组成。当光生物反应器系统的细胞浓度达到可收获的浓度(大于10⁷个每毫升)时，将适当藻液引入池中，静置，根据藻的种类特性决定沉降时间的长短，一般为24小时左右，由于重力作用，藻细胞会沉积到池底，一般沉降率可达到60％以上。沉降之后用潜水泵将上层藻液抽回光生物反应器，抽至下层藻液还剩有5～6厘米。上层藻液中还有部分未利用的营养盐，适当补充营养盐类继续用于微藻细胞培养。下层藻液则在阳光下晒干，由于藻液细胞浓度较高，颜色较深，因此吸热较快，水份蒸发也会加速，因此可以较快的晒成藻片。在冬季由于有玻璃或塑料大棚，蒸发速率还是能保持很快。等水分蒸发完毕，藻液就变成藻片，可以很容易地揭下，然后将干藻片经粉碎机粉碎或经研磨机研磨制成藻粉，可以用做后续产品的原料。

Claims

1.一种微藻收获方法，包括：沉降、去上清、干燥及粉碎，其中藻细胞沉积到池底，沉降之后用潜水泵将上层藻液抽回光生物反应器，沉降池深度为15～20cm，当监测到光生物反应器系统的细胞浓度大于10⁷个每毫升时，将藻液引入沉降池中，沉降时间为24小时左右条件下，微藻细胞直径小于5微米的较难沉降，可适当延长沉降时间，10～15微米的较易沉降，可适当缩短沉降时间，本方法针对高密度连续培养光生物反应系统进行不完全收获，沉降率能达到60％以上，沉降池体积为光反应系统容积的20％左右，泵的选择基于微藻细胞壁的厚度防止微藻细胞过泵后破裂。

2.根据权利要求1所述的一种微藻收获方法，其特征在于，藻细胞通过重力沉降和日光干燥，节约能源。

3.根据权利要求1所述的一种微藻收获方法，其特征在于，去上清后保留的藻液深度为5～6cm。