CN102268375B - 单胞藻培养的藻液连续收集方法和系统 - Google Patents

单胞藻培养的藻液连续收集方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种单胞藻培养的藻液连续收集方法和系统,其方法包括连续加注培养液而使光生物反应器中液面上升,同时自光生物反应器下端气升部充气而使成熟的单胞藻上浮至藻液排出管,并流入收集支路;将各个收集支路中的藻液汇入收集桶中,并经泵汇集至收集池中。其系统包括连接光生物反应器藻液排出管的收集支路,与该收集支路相连的收集桶以及经泵与收集桶连接的收集池。本发明针对单胞藻培养的特点而设计,其步骤简单、环环相扣、系统性强,实现了收集的逐级放大,尤其是将收集过程与料液的加注有机地结合在一起,便于生产性应用和规模化生产。本发明的系统完全密封,可避免受到外界环境的污染;收集全过程实现了无人看护下的自动收集。

Description

单胞藻培养的藻液连续收集方法和系统
技术领域
本发明涉及一种藻类培养的藻液连续收集方法和系统,具体说是一种单胞藻培养的藻液连续收集方法和系统,适用于生产上培养单胞藻时连续收集藻液。
背景技术
藻类,特别是单胞藻的培养,目前尚未形成规模,绝大部分停留在实验室的烧瓶培养阶段,烧瓶培养过程中,藻液的收集是通过将烧瓶内的成熟藻液一次性倾倒进较大的容器后集中而完成的。也有少量的培养是简单地从海里用桶或其他容器打来海水后,倒入开放式容器如盆或桶等中,通过利用气石充气进行培养。在该种培养方式中,藻液的收集是同样的将容器中的成熟藻液一次性集中到更大的容器中而完成的。生产上,也有少数的利用土池或水泥池,从海中经引水渠加入海水后,露天培养。这样的培养方式中,藻液的收集是通过从排水的水渠将成熟藻液集中排注到待收集的装置中实现的。
以上方法存在的不足之处在于,经烧瓶或开放式容器培养后的成熟藻液一次性收集时,所收集到的藻液中存在着处于不同生长阶段的藻种,未加区分地一次性收集藻种会使得培养的效率不高,在操作的过程中,与外界环境过多地接触,容易受到外界环境的污染,当培养的藻种较多时,这样的收集方式将造成人力、物力的极大浪费。生产上利用土池或水泥池的培养方式,收集藻种时也会存在上述问题。
存在以上问题的原因在于,现有的单胞藻培养方法停留在实验室阶段,单胞藻的培养方式较落后,未形成有效的生产模式,这就造成单胞藻培养过程中藻液收集的环节未得到重视,收集藻液的过程也较为落后。因而,就会出现当单胞藻培养走向生产化、批量化,进行流水作业时,现有的收集藻液的方式无法满足要求。在这样的背景下,开发出一套切实有效的无菌、封闭、可控、可连续的藻液连续收集方法和系统迫在眉睫。
发明内容
本发明目的是提供一种单胞藻培养的藻液连续收集方法和系统,以克服现有技术的不足。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种单胞藻培养的藻液连续收集方法,其特征在于包括以下步骤:首先对培养单胞藻的光生物反应器连续加注培养液而使光生物反应器中的液面上升,同时自光生物反应器下端气升部充气而使成熟的单胞藻上浮至光生物反应器的藻液排出管,并流入收集支路;将各个收集支路中的藻液经收集主管汇入收集桶中沉淀;并经泵将成熟的单胞藻汇集至收集池中。
为了使收集后的藻液有效浓缩,减少藻液的体积,以便于储存或运输,可将收集池中的藻液经泵输入高速离心机后进一步浓缩。
为了给单胞藻的生长提供充足的氧气和二氧化碳,使收集过程中的单胞藻维持正常的生长,上述收集池中设置气石以对收集池中的藻液充入二氧化碳和/或空气。
一种单胞藻培养的藻液连续收集系统,包括悬挂在支架上的带有料液加入管和藻液排出管的光生物反应器,其特征在于所述的藻液排出管连接有收集支路,所有收集支路经收集主管通入收集桶,该收集桶经泵与收集池连接。
上述收集池还连接有高速离心机,以对藻液进行浓缩,减少体积,而便于储存或运输。
为了有效控制流量,上述藻液排出管为管外设有流量控制夹的软管。
上述收集桶为底部呈倒圆锥形的圆柱体以便于汇聚藻液,且收集桶内设有与泵的开关相连的浮球开关,可将收集桶中藻液的情况传递到泵的开关,使得藻液在达到一定的量时,自动进入收集池中,避免收集过程中藻液溢出收集容器,实现了收集过程的自动控制。
考虑到为收集系统提供稳定的动力来源,上述泵均为蠕动泵。
上述收集池中还设有用于对收集池中的藻液进行充气的气石。
上述收集池是底部呈倒圆锥状的圆柱形池子以便于汇聚藻液。
本发明是针对单胞藻培养过程中,光生物反应器中不仅有新生长的单胞藻,指数生长期的单胞藻,也有成熟单胞藻,经充气作用可使成熟单胞藻上浮,随培养液经藻液排出管进入收集系统的特点设计制造而成的。
藻液连续收集方法科学合理,针对系统的特点设计实施,环环相扣、密切关联、逐级放大,系统性强,便于生产性应用和规模化生产。可以将含有成熟单胞藻的藻液快速集中,经系统进入藻液收集桶,并达到一定水位时,会施加给浮球一个力量,启动蠕动泵,将多个收集桶中的藻液集中到收集池中,通过气石为收集池中的藻液充气,维持所收集的单胞藻的生长,再将多个收集池中的藻液输入到高速离心机中,实现藻液的浓缩,浓缩后的藻液便于采收和储运。
藻液连续收集系统是结合料液加注系统和供气系统进行设计的,三者紧密相关,环环相扣。生产应用时,经供气系统供气,使所充气体推动成熟单胞藻上浮。同时,持续加注的培养液,会使反应器内的液体体积增多,液面上升,增多后的液体会经藻液排出管携带成熟单胞藻进入收集系统。此时,新生的单胞藻和处于指数生长期的单胞藻会留在光生物反应器中,继续生长。提高了所收集的成熟单胞藻的质量,也有效维持了光生物反应器内部反应体系的运转,极大地提高了单胞藻培养的效率。
 藻液连续收集系统以加注的藻液为动力,在气升的作用下,推动成熟单胞藻流出,进入略斜设计的收集支路,便于藻液顺着收集支路流出,进入收集桶。经分支,还可汇集多个收集支路而来的藻液。经动力作用,可将收集桶中的成熟单胞藻进一步集中到大的收集池中。经分支,将多个收集桶中的藻液汇集到收集池。实现了收集系统的逐级放大和集成,便于大批量收集成熟单胞藻。最后,经高速离心机可将所收集的大批藻液快速浓缩,提高了单胞藻收集的效率。
藻液连续收集系统设计科学合理,系统性强,系统完全密封,可避免受到外界环境的污染。收集全过程可实现自动化,可实现无人看护下的自动收集。整个收集过程中不引入化学物质,保证了单胞藻的绿色生产。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图。
其中,1、料液加入管,2、光生物反应器,3、气升部,4、单胞藻,5、藻液排出管,6、收集支路,7、收集主管,8、收集桶,9、泵,10、收集池,11、支架,12、流量控制夹,13、高速离心机,14、泵,15、浮球开关,16、气石,17、分支,18、分支,19、充气管。
具体实施方式
如图1所示,一种单胞藻培养的藻液连续收集方法,包括以下步骤:首先对培养单胞藻4的光生物反应器2连续加注培养液而使光生物反应器2中的液面上升,同时自光生物反应器2下端气升部3充气而使成熟的单胞藻上浮至光生物反应器2的藻液排出管5,并流入收集支路6;为了实现藻液收集的系统化,使藻液收集在单胞藻的工业化生产上实现流水作业和批量作业,将各个收集支路6中的藻液经收集主管7汇入收集桶8中沉淀;并经泵9将成熟的单胞藻汇集至收集池10中,从而可实现收集系统的多级放大。
为了使收集后的藻液有效浓缩,减少藻液的体积,以便于储存或运输,可将收集池10中的藻液经泵14输入高速离心机13后进一步浓缩。
为了给单胞藻的生长提供充足的氧气和二氧化碳,使收集过程中的单胞藻维持正常的生长,收集池10中还设有用于对收集池10中的藻液进行充气的气石16。
如图1所示,一种单胞藻培养的藻液连续收集系统,包括悬挂在支架11上的带有料液加入管1和藻液排出管5的光生物反应器2,所述的藻液排出管5连接有收集支路6,所有收集支路6经收集主管7通入收集桶8;为了将作为过渡装置的收集桶8中的藻液及时收集到一起,并为收集系统提供中继动力,经泵9将收集桶8内的藻液汇集到收集池10中。为了减少所收集藻液的体积,便于储存和运输,在泵14的作用下将收集池10内的藻液输入高速离心机13中进一步浓缩。
上述收集支路6与收集主管7的设计可以将多个光生物反应器2中的藻液集中收集,减少了整个系统所占空间。
考虑到为收集系统提供稳定的动力来源,结合生产实际,所述的泵9和泵14均为蠕动泵。
为了有效控制流量,上述藻液排出管5为管外设有流量控制夹12的软管。
上述收集桶8为底部呈倒圆锥形的圆柱体以便于藻液的汇聚;且收集桶8内设有与泵9的开关相连的浮球开关15,可将收集桶8中藻液的情况传递到泵9的开关,使得藻液在达到一定的量时,自动进入收集池10中,避免收集过程中藻液溢出收集容器,实现了收集过程的自动控制。
为了有效收集藻液,上述收集池10可以是容积5立方米底部呈倒圆锥形的圆柱形池子;同时为了使单胞藻在收集过程中,继续维持其生长,收集池10中可加入带充气管19的气石16对收集池进行充气。
本系统充分利用了现有的用于培养单胞藻的光生物反应器,将培养液的加注,气体的充入和藻液的收集形成一个统一的整体。培养液的加注与藻液的收集有机结合,使加入光生物反应器内的培养液与经藻液收集系统排出的液体的总量维持平衡。成熟的单胞藻上浮后,可经收集系统收集,不仅可使成熟的单胞藻快速有效地得以收集,也使处于指数生长期的单胞藻在光生物反应器中继续生长,经充气和培养液的加注不断生长成熟,维持单胞藻整个生长的平衡,使系统设计和收集方法更趋合理。
实施例
以现有的薄膜挂袋式单胞藻光生物反应器和挂袋式单胞藻培养支架为例
如图1所示,将光生物反应器2悬挂于支架11上,可首先在光生物反应器2侧面的料液加入管1处注入待培养的单胞藻4藻种,藻液排出管5和收集支路6可略为倾斜,以便于藻液顺利流出,减少收集系统前程的动力设置;再将配比后的营养液经料液加入管1进行加注,在光生物反应器2中的液体达到所需的体积后,控制加注速度,所加注的培养液会以同样的速率和体积经藻液排出管5排出。因此,控制培养液的加注速度就可以控制藻液的排出速度,可通过连续加注培养液使培养单胞藻的光生物反应器2中的液面上升。
将过滤后消毒并混合有二氧化碳的气体自光生物反应器2下端气升部3充入而使成熟的单胞藻4上浮;不断的充气还可使单胞藻在反应器内流转,避免单胞藻4沉积在光生物反应器2底部或者贴壁生长。
考虑到生产化的流水作业和批量生产的需要,也节省整个收集系统所需要的空间,收集的线路具体需要包括连接每个光生物反应器2的藻液排出管5,藻液排出管5为管外设有流量控制夹12的软管,可通过对流量控制夹的调节实现收集藻液的量的变化,经藻液排出管5排出的藻液的量要尽可能地设置得和连续加注培养液的量一致。以一个支架11为系统的一个单元,一个支架11配有一个收集支路6,以收集该支架11上的所有光生物反应器2内的藻液,多个收集支路6最后汇集成收集主管7,收集主管7应设有分支17以便随时接入更多的收集支路6。经收集桶8的中继储存后,由泵9将成熟的单胞藻汇入收集池10中。系统集成度高,层次区分明显,可有效实现单胞藻生产的规模化。
收集桶8设计成底部呈倒圆锥形的圆柱体,这样可以使藻液的汇集更为便捷,避免单胞藻沉积于角落。当收集桶8中的藻液达到预定的水位时,会启动桶内的与泵9的开关相连的浮球开关15,而使泵9运行,将收集桶8中的藻液汇入收集池10中。而收集桶8与收集池10之间的管路也可设有分支18,从而可以将多个收集桶8内的藻液收集。
可在收集池10中加入带充气管19的气石16,通过不断的充气,可为收集池10内藻液提供充足的氧气和二氧化碳,使单胞藻即使在收集过程中依然可以继续维持生长,充分利用了收集时间。
收集池10中的藻液经泵14输入高速离心机13后进一步浓缩。采用的离心机浓缩的技术是纯物理的方法,在整个浓缩过程中不会有化学物质的引入,可达到很高的浓缩比例,大大降低了藻液采收的难度,减少了人力的消耗。

Claims (10)

1.一种单胞藻培养的藻液连续收集方法,其特征在于包括以下步骤:首先对培养单胞藻的光生物反应器连续加注培养液而使光生物反应器中的液面上升,同时自光生物反应器下端气升部充气而使成熟的单胞藻上浮至光生物反应器的藻液排出管,并流入收集支路;将各个收集支路中的藻液经收集主管汇入收集桶中沉淀;并经泵将成熟的单胞藻汇集至收集池中。
2.如权利要求1所述的收集方法,其特征在于还包括将收集池中的藻液输入高速离心机以进一步浓缩。
3.如权利要求1或2所述的收集方法,其特征在于在所述收集池中设置气石以对收集池中的藻液充入二氧化碳和/或空气。
4.一种单胞藻培养的藻液连续收集系统,包括悬挂在支架(11)上的带有料液加入管(1)和藻液排出管(5)的光生物反应器(2),且藻液排出管(5)位于光生物反应器(2)的上部,光生物反应器(2)下端为气升部(3),其特征在于所述的藻液排出管(5)连接有收集支路(6),所有收集支路(6)经收集主管(7)通入收集桶(8),该收集桶(8)经泵(9)与收集池(10)连接。
5.如权利要求4所述的收集系统,其特征在于该系统还包括与所述收集池(10)连接的高速离心机(13)。
6.如权利要求4所述的收集系统,其特征在于所述藻液排出管(5)为管外设有流量控制夹(12)的软管。
7.如权利要求4所述的收集系统,其特征在于所述收集桶(8)为底部呈倒圆锥形的圆柱体,且收集桶(8)内设有与泵(9)的开关相连的浮球开关(15)。
8.如权利要求4或7所述的收集系统,其特征在于所述泵(9)为蠕动泵。
9.如权利要求4或5所述的收集系统,其特征在于所述收集池(10)中还设有用于对收集池(10)中的藻液进行充气的气石(16)。
10.如权利要求4或5所述的收集系统,其特征在于所述收集池(10)是底部呈倒圆锥状的圆柱形池子。
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