CN202730113U

CN202730113U - 一种微藻高密度培养设备

Info

Publication number: CN202730113U
Application number: CN 201220434882
Authority: CN
Inventors: 邓祥元; 高坤; 丁婉婉; 卢芙蓉
Original assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Current assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2022-08-29

Abstract

本实用新型提供了一种微藻高密度培养设备，包括通气装置、培养装置（3)、温度控制装置（4）和光照装置（5），所述通气装置与培养装置（3）连接，所述培养装置（3）和光照装置（5）设于温度控制装置（4）内。本实用新型提供的一种微藻高密度培养设备结构简单、操作方便、成本低廉，培养产率高、密度大，生产成本低，适于工业化生产。

Description

一种微藻高密度培养设备

技术领域

本实用新型属于微藻培养工程领域，具体涉及一种用于微藻高密度培养的设备。

背景技术

自然界中有数以万计的微藻，它们能有效利用CO₂、光能和无机盐类产生某些结构特异的高附加值生物活性成分，如特异蛋白、氨基酸、高不饱和脂肪酸、多糖及其衍生物、维生素、萜类、胡萝卜素及其衍生物等，具有极高的经济价值，是人类向海洋索取食品、药品、生化试剂、精细化工产品、燃料以及其它材料的一种重要途径。

微藻的高密度、大规模培养是实现微藻资源开发利用的必经之路，而培养装置是微藻将太阳能转化为生物化学能的一个关键环节。因此，从某种意义上讲藻类生物技术的发展在很大程度上依赖于实用化的高密度培养装置的研制和开发。

目前，微藻培养主要有开放式和封闭式两种装置，开放式培养装置主要是利用天然或人工的长方形池塘或长椭圆形跑道池，加装踏板式搅拌装置来实现培养池中的液体循环，以保证微藻细胞受光和空气中的CO₂接触，具有构建简单、投资低廉、操作简便、放大比较容易、利用自然光作光源、节省成本、适用于大规模粗放培养等优点，目前已在螺旋藻和小球藻的商业化生产中得到了广泛的应用，但该类培养装置也存在易受灰尘、杂藻、水生动物、杂菌等污染源的侵染，使培养过程不稳定，也不易保持高质量的单藻培养；易受外界环境影响，难以保持较为稳定的水温和光照；搅拌不充分，难以保持微藻生长所需要的高浓度CO₂；水份极易蒸发；光照面积与培养体积之比较低等缺点，导致微藻的培养效率低，密度不高，一般仅可达到1g/L，如此高的含水量明显加重了细胞采收和后期下游加工的难度，因此该类培养装置的应用只局限于培养生长条件比较苛刻的藻种，如碱性环境中的Spirulina和高盐环境中的Dunaliella，以及那些生长较快、附加值较低的藻种，如Chlorella、Scenedesmus和Phaeodactylum等。而封闭式培养装置的主要部件为光生物反应器，目前得到广泛应用的一般有，管道式、平板式、柱式等。光生物反应器的应用，可避免杂菌、杂藻等污染源的侵染，实现单种或纯种培养，提高产品质量；能有效地控制培养条件，易对培养环境进行自动化监控，从而达到优化培养；采用人工光源，可不受自然条件限制，并可延长光照时间，提高产品产率；可进行转基因微藻的培养，避免转基因安全性问题。虽然封闭式培养装置可以克服开放式培养装置的种种不足，但由于其相关研究刚刚起步，加上反应器本身造价高，难于放大等原因，目前大多处于实验室阶段。

综上可以看出，无论是开放式还是封闭式培养装置，在微藻规模化培养生产中都存在应用上的瓶颈，因此，开发研制高密度、高光效、高CO₂利用和低造价与低运行成本的培养装置是微藻规模化培养的发展方向。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种产率高、成本低、结构简单的微藻高密度培养装置。

技术方案：本实用新型提供了一种微藻高密度培养设备，包括通气装置、培养装置、温度控制装置和光照装置，所述通气装置与培养装置连接，所述培养装置和光照装置设于温度控制装置内。

所述通气装置包括气源、连通管和气头，所述气源和气头通过连通管连接；所述的气头孔径为10-30μm。

还包括加湿器，所述加湿器设于连通管上；从而可有效增加所通气体湿度，避免因气体流动引起的培养液体积的减少；所述加湿器为装有无菌水的玻璃瓶。

所述气源选自气瓶和气泵中的一种或两种。

还包括螺旋止水夹，所述螺旋止水夹设于连通管上。

还包括流量计，所述流量计设于连通管上。

通过设置气体流量计和止水夹，可调节气体流量，从而调整培养液的流动状态，有利于二氧化碳和溶解氧的传递，培养液的混合和光的有效利用。

还包括滤器，所述滤器设于连通管上；所述的滤器孔径小于或等于0.22μm；从而可过滤除去空气中的杂质、微生物和原生动物，保证微藻的纯种培养。

还包括三通，所述三通设于连通管上。

所述培养装置包括顶部开口的筒体和与开口配套的胶塞，所述胶塞上设有进气口和排气口。

所述光照装置包括光源和定时器，所述光源为荧光灯。

所述温度控制装置为生化培养箱，所述生化培养箱包括温度控制仪、温度传感器、加热管及继电器等部件。

有益效果：本实用新型提供的一种微藻高密度培养设备结构简单、操作方便、成本低廉，培养产率高、密度大，生产成本低，适于工业化生产。

该设备包括通气装置、培养装置、温度控制装置和光照装置，其中培养装置可以为常见的桶装矿泉水的桶，光照装置包括荧光灯光源。

培养装置可以为透明材料，有利于观察微藻的生长情况，且培养装置上部设有排气口，可有效防止溶氧过高对微藻生长的危害。

该设备通过通气装置将空气、二氧化碳或空气与二氧化碳的混合气体通至培养装置底部，并依靠气体流动带动培养液循环，可使培养液混合均匀，且避免了剪切力对微藻的损伤。

该设备能够达到微藻高密度培养的要求，产生大量的生物质，且避免了其他物种或粉尘的污染，提高所培育微藻的品质。

附图说明

图1是本实用新型的微藻高密度培养设备结构示意图；1为气瓶，2为气泵，3为培养装置，4为温度控制装置，5为光照装置，6为加湿器，7为培养装置底座，8为灯管支架；11为连通管，12为螺旋止水夹，13为流量计，14为滤器，15为三通，16为支管，17为气头；31为筒体，32为胶塞，33为进气口，34为排气口，35为培养液。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本实用新型。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本实用新型，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本实用新型。

下面结合附图对本实用新型的技术方案作出进一步说明。

微藻高密度培养设备，见图1，包括通气装置、培养装置3、温度控制装置4和光照装置5；通气装置与培养装置3连接，培养装置3和光照装置5设于温度控制装置4内。

通气装置包括通过连通管11依次连接的气源、加湿器6、三通15和气头17，连通管11上还设有螺旋止水夹12、流量计13和滤器14；其中，气源选自气瓶1和气泵2中的一种或两种；气头孔径为10-30μm。

培养装置3包括顶部开口的筒体31和与开口配套的胶塞32，胶塞上设有进气口33和排气口34，培养装置3设于培养装置底座7上。

温度控制装置4为生化培养箱，生化培养箱包括温度控制仪、温度传感器、加热管及继电器等部件。

光照装置5包括光源和定时器，光源为荧光灯，光照装置5固定于灯管支架8。

该装置使用方法如下：

微藻培养之前，该设备先用75%酒精润洗、浸泡8~10小时，倒出75%酒精（可重复使用）；然后用无菌水冲洗3~5次，以保持设备处于无菌状态；打开胶塞32，接种无菌培养液35和藻种，使用该装置可培养小球藻、聚球藻、栅藻、杜氏盐藻等微藻藻种，不同藻种的接种量不同，如小球藻的接种量为3.5~5×10⁷个细胞/mL。接种好后，将培养装置3放置在培养装置底座7上，盖紧橡胶塞32。

打开气瓶1和/或气泵2，通过调节螺旋止水夹12控制CO₂浓度为0.5~1%，所通气体通过气体流量计13和滤器14后进入加湿器，在本实施例中滤器14为微孔滤膜（孔径为0.22μm），混合气体由连通管11通入培养装置3。在与培养液接触前，本实施例利用三通15和支管16设计了树状进气装置，通过气头17将气体分散于培养装置3的底部。

调整好通气装置后，打开光照装置5，调整好光强和光周期，开始进行微藻的高密度培养，培养周期为30~40天。培养结束后，停止通气和光照，测定微藻密度和生产效率，其中小球藻的培养密度和生长效率最高，分别达到23.4g/L和0.59g/L/d。

然后，打开培养装置上的胶塞32即可取出藻液进行后续加工处理。

Claims

1.一种微藻高密度培养设备，其特征在于：包括通气装置、培养装置（3）、温度控制装置（4）和光照装置（5），所述通气装置与培养装置（3）连接，所述培养装置（3）和光照装置（5）设于温度控制装置（4）内。

2.根据权利要求1所述的一种微藻高密度培养设备，其特征在于：所述通气装置包括气源、连通管（11）和气头（17），所述气源和气头（17）通过连通管（11）连接。

3.根据权利要求2所述的一种微藻高密度培养设备，其特征在于：还包括加湿器（6），所述加湿器（6）设于连通管（11）上。

4.根据权利要求2所述的一种微藻高密度培养设备，其特征在于：所述气源选自气瓶（1）和气泵（2）中的一种或两种。

5.根据权利要求2所述的一种微藻高密度培养设备，其特征在于：还包括流量计（13），所述流量计（13）设于连通管（11）上；还包括滤器（14），所述滤器（14）设于连通管（11）上。

6.根据权利要求2所述的一种微藻高密度培养设备，其特征在于：还包括三通（15），所述三通（15）设于连通管（11）上。

7.根据权利要求2所述的一种微藻高密度培养设备，其特征在于：还包括螺旋止水夹（12），所述螺旋止水夹（12）设于连通管（11）上。

8.根据权利要求1所述的一种微藻高密度培养设备，其特征在于：所述培养装置（3）包括顶部开口的筒体（31）和与开口配套的胶塞（32），所述胶塞上设有进气口（33）和排气口（34）。

9.根据权利要求1所述的一种微藻高密度培养设备，其特征在于：所述光照装置（5）包括光源和定时器，所述光源为荧光灯。

10.根据权利要求1所述的一种微藻高密度培养设备，其特征在于：所述温度控制装置（4）为生化培养箱。