JP5324532B2 - Circulating photobioreactor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a circulating optical bioreactor. <P>SOLUTION: A first culture part includes a culture tank to which a culture solution is fed, and a first light source connected to the culture tank to emit light into the culture tank. A second culture part includes culture piping which is disposed as pipes outside the culture tank and to which the culture solution is fed from the culture tank, and a second light source connected to the culture piping to emit light into the culture piping. A pump part is connected between the first culture part and the second culture part to circulate the culture solution between the first culture part and the second culture part. <P>COPYRIGHT: (C)2012,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、培養装置に係り、特に、循環型の光生物反応器に関する。   The present invention relates to a culture apparatus, and more particularly to a circulating photobioreactor.
現在、全世界的に耕作されている農作物類は、人類の主な食糧供給源として使われて来たが、農地面積当たりの収穫量が多くなく、太陽エネルギーの利用率が極めて低い。これに比べて、水中で太陽エネルギーと二酸化炭素、少量含有された無機塩類で生育することができる微細光合性藻類は、農作物の生育が不可能な地域でも生育が可能であり、農作物と比較して単位耕作面積当たり20倍以上のタンパク質を得ることができるだけではなく、多種の有用物質と微生物あるいは動植物細胞から生産が不可能な天然の珍しい物質の生産が可能である。特に、細胞の大きさが大きな藻類は、容易に沈澱されて多様な方法によって抽出及び分離することが可能であり、主なエネルギー源として太陽エネルギーを使うことで、地球上に照射される太陽エネルギーの効率的な利用が可能であり、炭素源として二酸化炭素を使い、副産物として酸素を放出する光合性過程を有しており、大気汚染を低める機能も有している。   Currently, crops that are cultivated all over the world have been used as the main food source for human beings, but the yield per farmland is not large and the utilization rate of solar energy is very low. Compared to this, fine photosynthetic algae that can grow in water with solar energy, carbon dioxide, and small amounts of inorganic salts can grow in areas where crops cannot grow. Thus, it is possible not only to obtain 20 times or more protein per unit cultivation area, but also to produce various kinds of useful substances and natural rare substances that cannot be produced from microorganisms or animal and plant cells. In particular, algae with large cell size can be easily precipitated and extracted and separated by various methods, and solar energy irradiated on the earth can be obtained by using solar energy as a main energy source. It can be used efficiently, has a photosynthesis process that uses carbon dioxide as a carbon source and releases oxygen as a by-product, and has a function of reducing air pollution.
これにより、主にクロレラ(Chlorella)属、ドナリエラ(Dunaliella)属、スピルリナ(Spirulina)属、この中でも、スピルリナ属の光合性微細藻類(以下、便宜上、「スピルリナ」と称する)は、他の光合性微細藻類に比べて細胞の大きさが大きく、アルカリ汚染性の環境でも容易に成長することができる藻類であって、食品、医薬、工業用製品などの多様な製品に応用されており、研究が活発に進められている。一方、大韓民国は、四季が明らかで季節による温度変化及び日照量の差が激しい気候的な特性のために、スピルリナの野外培養よりは室内培養と関連した技術が開発されている。   As a result, mainly the genus Chlorella, the genus Dunaliella, and the genus Spirulina, among these, the photosynthesis microalgae of the genus Spirulina (hereinafter referred to as “Spirulina” for convenience) have other photosynthesis properties. Compared to microalgae, the size of the cells is large, and algae that can grow easily even in an alkali-contaminated environment, has been applied to various products such as foods, pharmaceuticals, and industrial products. It is being actively promoted. On the other hand, South Korea has developed a technique related to indoor culture rather than outdoor culture of Spirulina because of the climatic characteristics that the seasons are obvious and the temperature changes and the amount of sunshine vary greatly.
例えば、特許文献1には、自動調節加熱器及び通気装置が備えられた培養槽、前記培養槽を支持するための装備が備えられた支持枠、前記支持枠の側面に付着された培養水供給用の配管、培養水を循環させるゴム管及び培養水を循環させる水ポンプを含む連鎖培養装置が開示されている。特許文献2には、培養容器を横に配された内部筒と外部筒とからなる二重円筒状に成形すると同時に、少なくとも外部筒を可視光線を透過する透明材料で構成し、ガス注入口を培養容器内の下部に開口させた微細藻類の培養装置が開示されている。特許文献3には、接種物が培養される接種物の培養槽が微細藻類培養のための大量培養槽の内部に一体に設けられた水路式微細藻類の屋外培養槽が開示されている。しかし、これらの培養装置を使ってスピルリナを培養する場合、培養装置の表面に増殖されたスピルリナが過度に固着されて、経時的に培養効率が低下し、雑菌の汚染によって、意図した培養産物を得ることができないという短所があった。   For example, Patent Document 1 discloses a culture tank equipped with an automatically adjusting heater and an aeration device, a support frame equipped with equipment for supporting the culture tank, and a culture water supply attached to a side surface of the support frame. A chain culture apparatus including a pipe for use, a rubber pipe for circulating culture water, and a water pump for circulating culture water is disclosed. In Patent Document 2, a culture vessel is formed into a double cylinder formed of an inner cylinder and an outer cylinder arranged horizontally, and at the same time, at least the outer cylinder is made of a transparent material that transmits visible light, and a gas inlet is provided. An apparatus for culturing microalgae opened at the lower part in a culture vessel is disclosed. Patent Document 3 discloses an outdoor culture tank for water channel type microalgae in which an inoculum culture tank in which an inoculum is cultured is integrally provided inside a large-scale culture tank for microalgae culture. However, when spirulina is cultivated using these culture devices, the spirulina grown on the surface of the culture device is excessively fixed, and the culture efficiency decreases over time. There was a disadvantage that it could not be obtained.
これら問題点を克服するために、培養槽を密封し、流入される空気にフィルターを備えて雑菌の汚染を防止する技術が開発された。例えば、特許文献4には、空気濾過及び紫外線殺菌装置、エアポンプ、濾過装置、案内管、フィルター、ニードル弁及び培養器を含む微細藻類の屋外大量培養装置が開示されており、特許文献5には、上部に蓋を備えて内部にpHセンサーと分散器とが設けられた培養水槽、蛍光灯が備えられた培養水槽枠、pH調節器、エアポンプ及び二酸化炭素培養タンクを含む微細藻類用の高密度培養装置が開示されている。   In order to overcome these problems, a technique has been developed in which a culture tank is sealed and a filter is provided in the air that flows in to prevent contamination of germs. For example, Patent Literature 4 discloses an outdoor mass culture apparatus for microalgae including an air filtration and ultraviolet sterilizer, an air pump, a filtration device, a guide tube, a filter, a needle valve, and an incubator. High density for microalgae, including a culture tank with a lid on the top and a pH sensor and disperser inside, a culture tank frame with a fluorescent lamp, a pH controller, an air pump and a carbon dioxide culture tank A culture apparatus is disclosed.
大韓民国特許登録第235182号Korean Patent Registration No. 235182 大韓民国特許登録第609736号Korean Patent Registration No. 609736 大韓民国特許登録第679989号Korea Patent Registration No. 679989 大韓民国特許公開第2002−0057882号Korean Patent Publication No. 2002-0057882 大韓民国特許登録第420492号Korean Patent Registration No. 442092
しかし、前述した従来の装置を使って雑菌の汚染を防止することはできたが、培養装置の表面に増殖された光合性微細藻類が過度に固着されて、経時的に培養効率が低下するという問題点は相変らず解決されていない実情である。このような問題を解決することができれば、光合性微細藻類の培養効率が著しく増大して、より経済的に光合性微細藻類を生産することが期待されるが、いまだには何らの成果が報告されていない。本発明は、光合性微細藻類の固着を減少させて光合性微細藻類の培養効率を増大させることができる光生物反応器を提供する。   However, although it was possible to prevent contamination by various bacteria using the above-described conventional apparatus, the photosynthesis microalgae grown on the surface of the culture apparatus are excessively fixed, and the culture efficiency decreases over time. The problem is the situation that has not been solved. If such problems can be solved, the cultivation efficiency of photosynthesis microalgae is expected to increase significantly, and photosynthesis microalgae are expected to be produced more economically. However, no results have been reported yet. Not. The present invention provides a photobioreactor capable of increasing the culture efficiency of photosynthesis microalgae by reducing the fixation of photosynthesis microalgae.
本発明者は、培養装置の表面に増殖された光合性微細藻類が過度に固着される問題点を解決しようと鋭意研究努力した結果、光合性微細藻類を循環式で培養する場合、光合性微細藻類の培養液が光に露出される面積が極大化され、培養液の循環によって培養装置の表面に増殖された光合性微細藻類が過度に固着されないということを確認し、本発明を完成した。   As a result of earnest research efforts to solve the problem that the photosynthesis microalgae grown on the surface of the culture apparatus are excessively fixed, the present inventors have determined that when the photosynthesis microalgae are cultured in a circulating manner, The area where the algae culture solution was exposed to light was maximized, and it was confirmed that the photosynthesis microalgae grown on the surface of the culture apparatus were not excessively fixed by circulation of the culture solution, thereby completing the present invention.
本発明の一形態による光生物反応器が提供される。第1培養部は、培養液が供給される培養タンク、前記培養タンクの内部に光を照射するように、前記培養タンクに結合された第1光源を含むように提供される。第2培養部は、前記培養タンクの外部に管状に配され、前記培養タンクから培養液が供給される培養配管、前記培養配管の内部に光を照射するように、前記培養配管に結合された第2光源を含むように提供される。ポンプ部は、前記第1培養部及び前記第2培養部の間で培養液を循環させるように、前記第1培養部及び前記第2培養部の間に連結される。   A photobioreactor according to an aspect of the present invention is provided. The first culture unit is provided to include a culture tank to which a culture solution is supplied and a first light source coupled to the culture tank so as to irradiate the inside of the culture tank. The second culture unit is arranged in a tubular shape outside the culture tank, and is coupled to the culture pipe so as to irradiate light into the culture pipe supplied with the culture solution from the culture tank. Provided to include a second light source. The pump unit is connected between the first culture unit and the second culture unit so as to circulate a culture solution between the first culture unit and the second culture unit.
本発明の他の形態による光生物反応器が提供される。第1培養部は、培養液が供給される培養タンク、及び前記培養タンクに結合された第1培養液流入口、第1培養液排出口及び第1光源を含む。第2培養部は、前記培養タンクの外部に管状に配され、前記培養タンクから培養液が供給される培養配管、及び前記培養配管に結合された第2培養液流入口、第2培養液排出口及び第2光源を含む。前記第1培養部及び前記第2培養部の間で培養液が循環されるように、前記第1培養液排出口は、前記第2培養液流入口に連結され、前記第1培養液流入口は、前記第2培養液排出口に連結される。   A photobioreactor according to another aspect of the present invention is provided. The first culture unit includes a culture tank to which a culture solution is supplied, a first culture solution inlet connected to the culture tank, a first culture solution discharge port, and a first light source. The second culture unit is arranged in a tubular shape outside the culture tank, a culture pipe to which a culture solution is supplied from the culture tank, a second culture solution inlet connected to the culture pipe, and a second culture solution drain An outlet and a second light source are included. The first culture solution outlet is connected to the second culture solution inlet so that the culture solution is circulated between the first culture unit and the second culture unit. Is connected to the second culture medium outlet.
本発明の実施形態による光生物反応器を使えば、培養装置の表面に光合性微細藻類の固着を防止して、光合性微細藻類の培養効率を増大させることができる。これにより、光合性微細藻類の培養効率が向上して、経済性を確保することができる。   If the photobioreactor according to the embodiment of the present invention is used, it is possible to prevent the photosynthetic microalgae from sticking to the surface of the culture apparatus and increase the culture efficiency of the photosynthesis microalgae. Thereby, the culture | cultivation efficiency of photosynthesis microalgae improves and it can ensure economical efficiency.
本発明の循環型の光生物反応器の一実施形態を示す概要図である。It is a schematic diagram showing one embodiment of the circulation type photobioreactor of the present invention. 本発明の循環型の光生物反応器に含まれた培養部の一実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of the culture part contained in the circulation type photobiological reactor of this invention. 本発明の循環型の光生物反応器に含まれた配管部の一実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows one Embodiment of the piping part contained in the circulation type photobiological reactor of this invention. 本発明の循環型の光生物反応器の培養配管に備えられた酸素排出器の一実施形態を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the oxygen exhaust device with which the culture piping of the circulation type photobiological reactor of this invention was equipped. 二つのポンプ部に培養物を供給する二つの培養液排出口と二つの培養配管から培養物が流入される二つの培養液流入口とが備えられた培養部の他の実施形態を示す平面図である。The top view which shows other embodiment of the culture | cultivation part provided with the two culture solution discharge ports which supply a culture medium to two pump parts, and the two culture solution inflow ports into which a culture solution flows in from two culture pipings. It is.
本発明者は、スピルリナを含む光合性微細藻類を培養するに当って、培養装置の表面に光合性微細藻類が過度に固着される原因を把握しようと多様な研究を行った。その結果、光合性微細藻類が過度に固着される原因は、二つに把握されたが、一つは、光合性微細藻類を培養するに当って、明条件と暗条件とを規則的に付与することによって、光合性微細藻類の成長だけではなく、個体数の増殖がともに隋伴されるものであり、他の一つは、光合性微細藻類の培養時に培養液がほとんど流動されないか、または培養液の流動が制限されて培養液の流動程度が少ない部位で光合性微細藻類の固着が始まり、これより固着された領域が拡張されるものである。   The present inventor conducted various studies to grasp the cause of excessive fixation of the photosynthesis microalgae on the surface of the culture apparatus when culturing the photosynthesis microalgae containing spirulina. As a result, two causes of excessive fixation of photosynthesis microalgae have been grasped. One is that light conditions and dark conditions are regularly provided when culturing photosynthesis microalgae. As a result, not only the growth of the photosynthesis microalgae but also the growth of the population is accompanied, and the other one is that the culture solution hardly flows during the culture of the photosynthesis microalgae, or The fixation of the photosynthesis microalgae begins at a site where the flow of the culture solution is limited and the flow rate of the culture solution is small, and the fixed region is expanded.
本発明者は、このような原因を除去するために、光合性微細藻類の培養時に明条件のみを付与することで、光合性微細藻類の個体数の増殖速度を低下させ、培養液を十分に流動させることができる培養装置を考案しようとしたが、攪拌機が備えられた培養タンク形態の光生物反応器を使う場合、攪拌機の撹拌速度を増加させても、培養液を十分に流動させることができないということを確認した。   In order to eliminate such a cause, the present inventor only reduces the growth rate of the population of the photosynthesis microalgae by providing only bright conditions during the cultivation of the photosynthesis microalgae, Although an attempt was made to devise a culture apparatus that can be made to flow, when using a photobiological reactor in the form of a culture tank equipped with a stirrer, the culture solution can flow sufficiently even if the stirring speed of the stirrer is increased. I confirmed that I couldn't.
これにより、単純に攪拌機を使う方式ではない他の方式で光合性微細藻類を含む培養液を流動させようとしたが、培養液自体を循環させる方式を利用する場合、単純に攪拌機を使う方式よりも培養液を十分に流動させることができるということを確認した。これを具現するために、本発明者は、光生物反応器に光源が付着された培養配管及びポンプを備えた光生物反応器を考案するに至った。前記光生物反応器は、従来の光生物反応器とは異なって、培養配管及びポンプを用いて培養液を一定速度で循環させる方式で培養液を流動させることができ、前記培養配管に結合された光源を利用することによって、前記培養液に容易に明条件を付与すると同時に、光合性微細藻類の培養時に十分な日照量を供給することができた。   As a result, we tried to make the culture solution containing photosynthesis microalgae flow in another method that is not simply a method using a stirrer, but when using a method in which the culture solution itself is circulated, a simpler method is used. It was also confirmed that the culture solution can be sufficiently fluidized. In order to realize this, the present inventors have devised a photobioreactor including a culture pipe and a pump in which a light source is attached to the photobioreactor. Unlike the conventional photobioreactor, the photobioreactor can flow the culture solution in a manner that circulates the culture solution at a constant speed using a culture pipe and a pump, and is coupled to the culture pipe. By using a light source, it was possible to easily provide bright conditions to the culture solution and to supply a sufficient amount of sunlight during the cultivation of the photosynthesis microalgae.
以下、本発明の実施形態による光生物反応器の構成を添付した図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, a configuration of a photobiological reactor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態による光生物反応器を示す概路図である。図1に示されたように、光生物反応器は、第1培養部100、ポンプ部200及び第2培養部300を含みうる。第1培養部100、ポンプ部200及び第2培養部300は、互いに連通されており、培養液が、第1培養部100→ポンプ部200→第2培養部300→第1培養部100の順序で循環しながら、光合性微細藻類を培養できるようにする。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a photobioreactor according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the photobioreactor may include a first culture unit 100, a pump unit 200, and a second culture unit 300. The first culture unit 100, the pump unit 200, and the second culture unit 300 are in communication with each other, and the culture solution is in the order of the first culture unit 100 → the pump unit 200 → the second culture unit 300 → the first culture unit 100. Cultivate photosynthetic microalgae while circulating in
第2培養部300は、第1培養部100から離隔して配されうる。第1培養部100は、図1に示したように、円筒形で提供されることがあるが、この実施形態が、これに制限されるものではない。例えば、第1培養部100の形状は、多角筒状に多様に変形されうる。第2培養部300は、管状に提供され、例えば、多様な形状に成形された配管を含みうる。   The second culture unit 300 may be spaced apart from the first culture unit 100. As shown in FIG. 1, the first culture unit 100 may be provided in a cylindrical shape, but this embodiment is not limited thereto. For example, the shape of the first culture unit 100 can be variously modified into a polygonal cylinder. The second culture unit 300 is provided in a tubular shape, and may include, for example, piping formed into various shapes.
ポンプ部200は、培養液が第1培養部100及び第2培養部300の間で循環するように構成することができる。例えば、ポンプ部200は、第1培養部100と第2培養部300との間に存在し、第1培養部100の第1培養液排出口132と連通される第3培養液流入口210、ポンプ220及び第2培養部300の第2培養液流入口310と連通する第3培養液排出口230を備えることができる。これにより、第1培養部100から流入された培養液が第2培養部300に伝達され、結果的に、培養液が、第1培養部100→ポンプ部200→第2培養部300→第1培養部100の順序で循環する。この際、前記ポンプ部200は、流速調節器(flow rate controller)を追加的に備えることが望ましいが、前記流速調節器は、ポンプ部200のポンプ220に内蔵されることができ、ポンプに電気的に連結されていれば、培養タンク101または培養配管330に付着されうる。流速調節は、効率的な光合性微細藻類の培養に非常に重要な要素である。流速があまりにも遅い場合には、多細胞性の螺旋形の微細藻類であるスピルリナのような藻類が培養配管330の内壁に付着されることができ、流速運動性(hydrodynamics)条件が合わなくて、脱気、ガス交換及び光の照射などが円滑でなくて、光合性微細藻類の生産性が落ちる短所があり、反対に流速があまりにも早い場合には、微細藻類内部の有用物質の損失が発生するためである。したがって、流速は、1〜50cm/sに調節されることが望ましく、さらに望ましくは、10〜40cm/s、最も望ましくは、20〜30cm/sに調節されるが、これに制限されるものではない。   The pump unit 200 can be configured such that the culture solution circulates between the first culture unit 100 and the second culture unit 300. For example, the pump unit 200 exists between the first culture unit 100 and the second culture unit 300, and is connected to the first culture solution outlet 132 of the first culture unit 100. A third culture medium outlet 230 communicating with the pump 220 and the second culture medium inlet 310 of the second culture unit 300 may be provided. As a result, the culture solution flowing from the first culture unit 100 is transmitted to the second culture unit 300. As a result, the culture solution is changed from the first culture unit 100 → the pump unit 200 → the second culture unit 300 → first. Circulate in the order of the culture unit 100. At this time, the pump unit 200 may additionally include a flow rate controller. However, the flow rate controller may be built in the pump 220 of the pump unit 200, and the pump may be electrically connected to the pump. Can be attached to the culture tank 101 or the culture pipe 330. Flow rate regulation is a very important factor for efficient cultivation of photosynthesis microalgae. If the flow rate is too slow, algae such as spirulina, which is a multicellular spiral microalgae, can be attached to the inner wall of the culture pipe 330 and the hydrodynamics conditions are not met. Degassing, gas exchange and light irradiation are not smooth, and there is a disadvantage that productivity of photosynthesis microalgae decreases.On the other hand, if the flow rate is too high, the loss of useful substances inside the microalgae This is because it occurs. Accordingly, the flow rate is preferably adjusted to 1 to 50 cm / s, more preferably 10 to 40 cm / s, and most preferably 20 to 30 cm / s, but is not limited thereto. Absent.
図2は、本発明の光生物反応器に含まれた第1培養部100の一実施形態を示す断面図である。図2に示されたように、第1培養部100には、円筒形培養タンク101、接種注入口110、ガス注入口111、センサー装着ポート120、第1培養液流入口131、第1培養液排出口132及び最終排出口133、圧力調節弁112及び培養液供給器134、第1光源140及び攪拌機150、及び温度調節器160が結合されうる。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of the first culture unit 100 included in the photobiological reactor of the present invention. As shown in FIG. 2, the first culture unit 100 includes a cylindrical culture tank 101, an inoculation inlet 110, a gas inlet 111, a sensor mounting port 120, a first culture fluid inlet 131, and a first culture fluid. The discharge port 132 and the final discharge port 133, the pressure control valve 112 and the culture solution supplier 134, the first light source 140 and the stirrer 150, and the temperature controller 160 may be combined.
例えば、接種注入口110は、培養タンク101の上部に結合され、ガス注入口111及びセンサー装着ポート120は、培養タンク101の下部に結合され、圧力調節弁112及び培地注入口134は、培養タンク101の上部に結合されうる。しかし、このような配置は、例示的に提供され、培養タンク101の形状などの変形によって多様に変形されうる。   For example, the inoculation inlet 110 is coupled to the upper part of the culture tank 101, the gas inlet 111 and the sensor mounting port 120 are coupled to the lower part of the culture tank 101, and the pressure control valve 112 and the culture medium inlet 134 are the culture tank. 101 can be coupled to the top. However, such an arrangement is provided by way of example, and can be variously modified by changing the shape of the culture tank 101 or the like.
接種注入口110は、接種液(inoculum)を培養タンク101に注入するように提供され、ガス注入口111は、多様なガス、例えば、窒素と二酸化炭素との混合ガスを培養タンク101内に注入するように提供されることがある。これにより、培養タンク101の内部圧力を外部より高い陽圧に維持させることによって、光合性微細藻類の培養中に外部から由来された雑菌の流入を防止することができる。この際、陽圧の範囲は、特にこれに制限されるものではないが、通常的な微細藻類の培養時に使われる0.1〜1.0kg/cmfであることが望ましい。 The inoculation inlet 110 is provided to inject an inoculum into the culture tank 101, and the gas inlet 111 injects various gases, for example, a mixed gas of nitrogen and carbon dioxide, into the culture tank 101. May be offered to do. Thereby, by maintaining the internal pressure of the culture tank 101 at a higher positive pressure than the outside, it is possible to prevent inflow of germs derived from the outside during the cultivation of the photosynthesis microalgae. At this time, the range of the positive pressure is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 1.0 kg / cm 2 f used in normal microalgae culture.
前記センサー装着ポート120には、培養中である培養物の培養状態を確認するために、多様なセンサー装置、例えば、pHセンサー、二酸化炭素濃度センサー、溶存酸素濃度センサー及び温度センサーが装着されうる。   Various sensor devices such as a pH sensor, a carbon dioxide concentration sensor, a dissolved oxygen concentration sensor, and a temperature sensor can be attached to the sensor attachment port 120 in order to confirm the culture state of the culture being cultured.
一方、前記第1培養液流入口131を通じて前記第2培養部300から移動した培養液が第1培養部100に流入され、第1培養液排出口132を通じて第1培養部100からポンプ部200に培養液が流出され、培養が終了した後、培養物は、最終排出口133を通じて第1培養部100の外部に放出される。   Meanwhile, the culture medium that has moved from the second culture unit 300 through the first culture solution inlet 131 flows into the first culture unit 100, and passes from the first culture unit 100 to the pump unit 200 through the first culture solution outlet 132. After the culture solution is flowed out and the culture is completed, the culture is discharged to the outside of the first culture unit 100 through the final discharge port 133.
また、圧力調節弁112は、光合性微細藻類の培養時に発生する酸素の圧力によって開閉される一方向(one−way)弁であって、前記培養部の内部圧力が外部圧力に比べて陽圧に維持される場合には、弁が開放されてガスを外部に排出するが、内部圧力が低下する場合には、弁が閉鎖されてガスの排出が停止されるように構成することができる。   In addition, the pressure control valve 112 is a one-way valve that is opened and closed by the pressure of oxygen generated during the cultivation of the photosynthesis microalgae, and the internal pressure of the culture unit is positive compared to the external pressure. When the internal pressure is maintained, the valve is opened and the gas is discharged to the outside. However, when the internal pressure is reduced, the valve is closed and the gas discharge is stopped.
前記培地注入口134は、末端が球型である棒状の管(tube)であって、球型の末端の表面には、多数の細孔が存在するスプレーボール状に提供されることがある。これを通じて新鮮な培地を微細な水流で第1培養部100に分散供給し、ことによって、培地注入口134は、培養部の内部で発生した泡を除去する役割を果たすこともでき、培養が完全に終了して培養物を排出した後、第1培養部100、ポンプ部200及び第2培養部300の内部を洗浄するための洗浄剤を供給する用途としても使われる。   The medium injection port 134 is a rod-shaped tube having a spherical end, and may be provided in the form of a spray ball having a large number of pores on the surface of the spherical end. Through this, a fresh medium is distributed and supplied to the first culture unit 100 with a fine water flow, whereby the medium injection port 134 can also serve to remove bubbles generated inside the culture unit, and the culture is completely completed. And after the culture is discharged, it is also used for supplying a cleaning agent for cleaning the inside of the first culture unit 100, the pump unit 200, and the second culture unit 300.
前記第1光源140は、光合性微細藻類の培養時に光合性を行うことができる光を発光する装置であって、自然光と似ている三波長または五波長の光を発散するが、この際、光源の照度及び明暗周期は、培養条件によって自動変動させることが望ましい。例えば、第1光源140は、培養タンク101の内部に配置される。他の例として、培養タンク101が光を透過させる材質で構成されているか、培養タンク101の一部分に光を透過することができる採光窓が備えられた場合には、第1光源140は、培養タンク101の外面に配置されることもある。   The first light source 140 is a device that emits light capable of performing photosynthesis when cultivating photosynthesis microalgae, and emits light having three or five wavelengths similar to natural light. It is desirable to automatically vary the illuminance and light / dark cycle of the light source depending on the culture conditions. For example, the first light source 140 is disposed inside the culture tank 101. As another example, when the culture tank 101 is made of a material that transmits light, or a daylighting window capable of transmitting light is provided in a part of the culture tank 101, the first light source 140 is used for the culture. It may be disposed on the outer surface of the tank 101.
前記攪拌機150は、培養タンク101の内部下端に備えられ、光合性微細藻類の初度培養時に培養液を混合する役割を果たし、本培養時にも、培養部に残留する培養物と培養液流入口から流入された培養物とを混合する役割を行う。前記温度調節器160は、第1培養部100の外部に付着されて、その温度を調節する役割を行える。温度調節器160は、特にこれに制限されるものではないが、適正温度の水をジャケット(jacket)で循環させることで、所望の培養温度を調節することができるウォータージャケット(water jacket)である。同時に、前記第1培養部100には、その内部を確認することができる視窓がさらに備えられることもある。   The stirrer 150 is provided at the inner bottom of the culture tank 101 and plays a role of mixing the culture solution during the initial culture of the photosynthesis microalgae. From the culture solution remaining in the culture section and the culture solution inlet port even during the main culture. It performs the role of mixing the flowed culture. The temperature controller 160 may be attached to the outside of the first culture unit 100 to adjust its temperature. The temperature controller 160 is not particularly limited, but is a water jacket that can adjust a desired culture temperature by circulating water at an appropriate temperature through the jacket. . At the same time, the first culture unit 100 may further include a viewing window through which the inside can be confirmed.
図3は、本発明の管状の光生物反応器に含まれた第2培養部300の一実施形態を示す平面図である。図3に示されたように、前記第2培養部300には、ポンプ部(図1の200)の第3培養液排出口230と連通される第2培養液流入口310、培養配管330及び前記培養部の第1培養液流入口131と連通される第2培養液排出口340が備えられている。   FIG. 3 is a plan view showing an embodiment of the second culture unit 300 included in the tubular photobioreactor of the present invention. As shown in FIG. 3, the second culture unit 300 includes a second culture solution inlet 310, a culture pipe 330, and a third culture solution discharge port 230 connected to the pump unit (200 in FIG. 1). A second culture medium outlet 340 communicated with the first culture medium inlet 131 of the culture unit is provided.
第2光源320は、第2培養部300の一部または全体に付着されて備えられうる。例えば、第2光源320は、培養配管330の長手方向に沿って伸張するように培養配管330の外面に結合されうる。前記第2培養部300の培養配管330は、内部に光合性微細藻類を含む培養液を循環させながら、第2光源320から光が供給されて、前記光合性微細藻類が光合性を行うことができる環境を提供する役割ができる。これにより、培養配管330は、第2光源320から発散された光が透過することができる材質で構成され、例えば、培養配管330の全体が光を透過することができる材質で構成されることもでき、光源が備えられた部分のみ光が透過することができる材質で構成することもできる。選択的に、第2光源320は、培養配管内に配置されるが、この場合、前記第2光源320は、培養配管の内壁に設けられることが望ましく、LED素子で構成されることが望ましい。この場合、培養配管は、不透明材質で構成することができる。また、培養時の便宜をはかるために、前記培養配管330の一側端に、センサー装置、例えば、pHセンサー、二酸化炭素濃度センサー、溶存酸素濃度センサー、温度センサーなどをさらに備えることもできる。同時に、前記培養配管330は、培養液が光に露出される面積を極大化するように、細長形管状に構成されることが望ましいが、このように、細長形管状に構成される場合、培養配管330の効率的な配置のために、多重で折れた形態で構成することが望ましい。この場合、第2光源320は、培養配管330の折れた構造の間に多重で提供されることがある。前記培養配管の内部直径は、3〜30cmであることが望ましく、さらに望ましくは、5〜25cmであり、最も望ましくは、10〜20cmである。前記培養配管の内部直径は、効率的な光合性微細藻類の培養のための重要な要素であって、内部直径があまりにも大きい場合には、光の照射が不十分で生産性が落ちてしまい、内部直径があまりにも小さい場合には、適切な流速(flow rate)の調節と規模拡大(scale−up)が困難な短所がある。   The second light source 320 may be attached to a part or the whole of the second culture unit 300. For example, the second light source 320 may be coupled to the outer surface of the culture pipe 330 so as to extend along the longitudinal direction of the culture pipe 330. The culture pipe 330 of the second culture unit 300 is supplied with light from the second light source 320 while circulating a culture solution containing the photosynthesis microalgae therein, and the photosynthesis microalgae performs photosynthesis. Can play a role to provide an environment that can Accordingly, the culture pipe 330 is made of a material that can transmit light emitted from the second light source 320. For example, the entire culture pipe 330 may be made of a material that can transmit light. It is also possible to use a material that allows light to pass through only the portion provided with the light source. Optionally, the second light source 320 is disposed in the culture pipe. In this case, the second light source 320 is preferably provided on the inner wall of the culture pipe, and is preferably configured by an LED element. In this case, the culture pipe can be made of an opaque material. In addition, for convenience during culture, a sensor device such as a pH sensor, a carbon dioxide concentration sensor, a dissolved oxygen concentration sensor, or a temperature sensor may be further provided at one end of the culture pipe 330. At the same time, the culture pipe 330 is preferably formed in an elongated tube shape so as to maximize the area where the culture solution is exposed to light. In order to efficiently arrange the pipes 330, it is desirable to configure the pipes 330 in a multiple and folded form. In this case, the second light source 320 may be provided in a multiple manner between the folded structures of the culture pipe 330. The inner diameter of the culture pipe is preferably 3 to 30 cm, more preferably 5 to 25 cm, and most preferably 10 to 20 cm. The internal diameter of the culture pipe is an important factor for efficient cultivation of the photosynthesis microalgae. If the internal diameter is too large, the light irradiation is insufficient and the productivity is lowered. If the inner diameter is too small, it is difficult to adjust the flow rate and scale-up.
本発明の一実施形態によれば、本発明の第2培養部300の培養配管330は、一つのフレーム(frame)上に直線部と屈曲部とを含む平行に多重で折れた形態で構成され、このように、折れた形態が多段に重畳されるように構成することもできる。また、前記フレームは、前記第2光源320と培養配管330とを固定するための枠であって、前記第2光源320に電力を供給するための電源供給装置をさらに含むこともできる。同時に、前記培養配管330に備えられた第2光源320は、光合性微細藻類の培養時に光合性を行うことができる光を発散する役割を行い、前記第2光源320から発散される光の波長は、特にこれに制限されるものではないが、自然光と似ている三波長または五波長が望ましく、光源の照度及び明暗周期は、培養条件によって自動変動させることが望ましい。   According to an embodiment of the present invention, the culture pipe 330 of the second culture unit 300 of the present invention is configured in a form that is folded in parallel and includes a straight part and a bent part on a single frame. In this way, the folded form can be configured to be superimposed in multiple stages. In addition, the frame may be a frame for fixing the second light source 320 and the culture pipe 330, and may further include a power supply device for supplying power to the second light source 320. At the same time, the second light source 320 provided in the culture pipe 330 plays a role of diverging light capable of photosynthesis during the cultivation of the photosynthesis microalgae, and the wavelength of the light emitted from the second light source 320. Although it is not particularly limited to this, three or five wavelengths similar to natural light are desirable, and it is desirable that the illuminance and light-dark cycle of the light source are automatically varied depending on the culture conditions.
一方、培養配管330は、直線部位と屈曲部位とを含む多重の折れた形態で構成されるので、前記屈曲部位に光生物の培養時に生産される酸素が排出されずに累積されることもある。前記累積された酸素を強制に排出するために、前記屈曲部位に酸素排出器をさらに備えることによって、一定レベル以上に酸素が累積されれば、自動で酸素排出器(図4参照)が作動して累積された酸素を外部に排出することが望ましい。   On the other hand, since the culture pipe 330 is configured in multiple folded forms including a straight part and a bent part, oxygen produced during the cultivation of photobiology may be accumulated in the bent part without being discharged. . In order to forcibly discharge the accumulated oxygen, if the oxygen is accumulated to a certain level or more by further providing an oxygen ejector at the bent portion, the oxygen ejector (see FIG. 4) automatically operates. It is desirable to discharge the accumulated oxygen to the outside.
図4は、本発明の光生物反応器の培養配管330に備えられた酸素排出器の一実施形態を示す概路図である。図4に示されたように、酸素排出器は、接地センサー351、前記接地センサーと電気的に連結された流量調節器(MFC、mass flow controller)352及び前記流量調節器と連結された弁353で構成されるが、前記接地センサー351の一側の末端の培養液に浸漬させて通電させる。   FIG. 4 is a schematic diagram showing an embodiment of an oxygen discharger provided in the culture pipe 330 of the photobioreactor of the present invention. As shown in FIG. 4, the oxygen discharger includes a ground sensor 351, a flow controller (MFC) 352 electrically connected to the ground sensor, and a valve 353 connected to the flow controller. However, it is energized by immersing it in a culture solution at one end of the ground sensor 351.
前記培養配管330の屈曲部位に酸素が累積されてガス層を形成すれば、前記接地センサー351が培養液から外に押し出され、前記接地センサーが培養液の外に押し出されば、通電が維持されずに断電され、このように断電された場合には、流量調節器352と連結された弁353が作動されて一定量の酸素を排出させる。一定量の酸素が排出されて接地センサー351が再び培養液に浸漬されれば通電されて、流量調節器352と連結された弁353の作動が中止される。   If oxygen is accumulated at the bent portion of the culture pipe 330 to form a gas layer, the ground sensor 351 is pushed out of the culture solution, and if the ground sensor is pushed out of the culture solution, current is maintained. In the case where the power is cut off, the valve 353 connected to the flow rate regulator 352 is operated to discharge a certain amount of oxygen. When a certain amount of oxygen is exhausted and the ground sensor 351 is immersed again in the culture solution, it is energized and the operation of the valve 353 connected to the flow rate regulator 352 is stopped.
一方、本発明の他の実施形態によれば、本発明の管状の光生物反応器は、一つの培養部と、二つ以上のポンプ部及び配管部とを含むこともできる。   Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, the tubular photobioreactor of the present invention may include one culture unit, two or more pump units, and a piping unit.
図5は、二つのポンプ部に培養物を供給する二つの第1培養液排出口132、二つの培養配管330から培養物が流入される二つの第1培養液流入口131及び一つの培養液放出口133が備えられた培養部の他の実施形態を示す平面図である。図5に示されたように、一つの培養部と、二つ以上のポンプ部及び配管部とを含む管状の光生物反応器を使えば、一つの培養部が、二つ以上の配管部に培養物を供給するので、より効率的に培養することができる。   FIG. 5 shows two first culture liquid outlets 132 for supplying cultures to two pump units, two first culture liquid inlets 131 through which cultures flow from two culture pipes 330, and one culture liquid. It is a top view which shows other embodiment of the culture part with which the discharge port 133 was provided. As shown in FIG. 5, if a tubular photobioreactor including one culture section and two or more pump sections and piping sections is used, one culture section is connected to two or more piping sections. Since the culture is supplied, the culture can be performed more efficiently.
以下、本発明の管状の光生物反応器の作用及び効果を添付した図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, operations and effects of the tubular photobioreactor of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
まず、第1培養部100の第1培養液流入口131、第1培養液排出口132及び培養液放出口133を閉鎖した後、接種注入口1110または培地注入口134を通じて、培養タンク101に光合性微細藻類の種菌が接種された培養液を注入し、第1光源140に光を供給し、温度調節器160を通じて適正温度を維持しながら攪拌機150を駆動させて、光合性微細藻類の初度培養を実施する。前記第1培養部100のセンサー装着ポート120に装着された各種センサーを用いて、培養状態を点検しながら適切な時期に初度培養を終了する。   First, after closing the first culture fluid inlet 131, the first culture fluid outlet 132, and the culture fluid outlet 133 of the first culture unit 100, the culture tank 101 is optically coupled through the inoculation inlet 1110 or the medium inlet 134. The inoculum of inoculated microalgae seeds is injected, light is supplied to the first light source 140, and the stirrer 150 is driven while maintaining an appropriate temperature through the temperature controller 160, so that the photosynthesis microalgae is cultured for the first time. To implement. The initial culture is terminated at an appropriate time using various sensors mounted on the sensor mounting port 120 of the first culture unit 100 while checking the culture state.
その後、培地注入口134を通じて、初度培養が終了した培養タンク101に新鮮な培地を注入しながら、攪拌機150を駆動し続けて、初度培養が終了した培養液と前記培養液とを混合し、初度培養物と同じ体積の前記培養液が注入された時点で、第1培養液流入口131と第1培養液排出口132とを開放して、前記混合された培養液をポンプ部200の第3培養液流入口210に伝達する。前記ポンプ部200の第3培養液流入口210に混合された培養液が伝達されれば、ポンプ部200のポンプ220を駆動して、前記培養液を第3培養液排出口230を通じて第2培養部300の第2培養液流入口310に伝達し、第2培養部300の第2培養液流入口310に伝達された前記培養液は、ポンプ220によって、培養配管330、第2培養液排出口340及び第1培養部100の第1培養液流入口131に順次に伝達されて、培養タンク101に伝達されることによって、培養液が循環され始める。このように、培養液の循環が始まれば、培養配管330に付着された第2光源320から光を培養配管330に供給して、培養液に含まれた光合性微細藻類が光合性を始める。この際、ポンプ部200のポンプ220は、追加的に流速調節器を備えることが望ましく、前記流速調節器によって培養配管330を循環する培養液の流速が調節される。循環される培養液の流速の調節は、非常に重要である。これは、速度があまりにも遅い場合に、光合性微細藻類、特に、スピルリナのような多細胞性の螺旋形の微細藻類は、培養配管330の内壁によく付着し、不適切な流速運動性によって脱気、気体交換などが不良で、光合性効率が非常に落ちてしまい、速度があまりにも早い場合に、微細藻類内部の有用物質の損失をもたらすからである。したがって、流速は、1〜50cm/sに調節されることが望ましく、さらに望ましくは、10〜40cm/sに調節され、最も望ましくは、20〜30cm/sに調節される。   Thereafter, while injecting a fresh medium into the culture tank 101 after the initial culture through the medium injection port 134, the stirrer 150 is continuously driven to mix the culture liquid after the initial culture with the culture liquid. When the culture medium having the same volume as the culture is injected, the first culture liquid inlet 131 and the first culture liquid outlet 132 are opened, and the mixed culture liquid is supplied to the third portion of the pump unit 200. It is transmitted to the culture fluid inlet 210. When the mixed culture medium is transmitted to the third culture solution inlet 210 of the pump unit 200, the pump 220 of the pump unit 200 is driven to supply the culture solution to the second culture through the third culture solution outlet 230. The culture medium transmitted to the second culture fluid inlet 310 of the unit 300 and transmitted to the second culture fluid inlet 310 of the second culture unit 300 is supplied to the culture pipe 330 and the second culture fluid outlet by the pump 220. 340 and the first culture fluid inlet 131 of the first culture unit 100 are sequentially transmitted to the culture tank 101, so that the culture fluid starts to circulate. As described above, when the circulation of the culture solution starts, light is supplied from the second light source 320 attached to the culture pipe 330 to the culture pipe 330, and the photosynthesis microalgae contained in the culture solution starts photosynthesis. At this time, it is desirable that the pump 220 of the pump unit 200 is additionally provided with a flow rate adjuster, and the flow rate of the culture medium circulating through the culture pipe 330 is adjusted by the flow rate adjuster. The adjustment of the flow rate of the circulated culture solution is very important. This is because when the speed is too slow, photosynthesis microalgae, especially multicellular spiral microalgae such as Spirulina, adhere well to the inner wall of the culture pipe 330 and are caused by improper flow velocity motility. This is because degassing, gas exchange, etc. are poor, the photosynthesis efficiency is very low, and when the speed is too high, the loss of useful substances inside the microalgae is caused. Accordingly, the flow rate is desirably adjusted to 1 to 50 cm / s, more desirably 10 to 40 cm / s, and most desirably 20 to 30 cm / s.
このような循環式光合性微細藻類の培養を行いながら、第1培養部100のガス注入口111を通じて、二酸化炭素及び窒素の混合ガスを持続的に注入して、第1培養部100の培養タンク101に約0.1〜1.0kg/cmfの陽圧がかかるようにして、外部から由来された雑菌の汚染を防止し、前記混合ガスに含まれた二酸化炭素の分圧を調節して培養液のpHを調節する。 While culturing such circulating photosynthesis microalgae, a mixed gas of carbon dioxide and nitrogen is continuously injected through the gas injection port 111 of the first culture unit 100 to culture the culture tank of the first culture unit 100 101 is applied with a positive pressure of about 0.1 to 1.0 kg / cm 2 f to prevent contamination of germs derived from the outside and adjust the partial pressure of carbon dioxide contained in the mixed gas. To adjust the pH of the culture solution.
同時に、光合性微細藻類の培養時に光合性によって発生する酸素は、第1培養部100の培養タンク101で培地と分離されて培養タンクの上部に移動し、圧力調節弁112を通じて外部に排出される。この際、本発明の第2培養部300の培養配管330が、一つのフレーム上に直線部と屈曲部とを含む平行に多重で折れた形態で構成される場合、前記培養配管330の屈曲部位に酸素が累積されて、第1培養部100の培養タンク101に伝達されないこともあるので、前記屈曲部位に酸素排出器を装着して、培養配管330内に累積された酸素を除去することが望ましい。   At the same time, oxygen generated by photosynthesis during the cultivation of the photosynthesis microalgae is separated from the medium in the culture tank 101 of the first culture unit 100, moves to the upper part of the culture tank, and is discharged to the outside through the pressure control valve 112. . At this time, when the culture pipe 330 of the second culture unit 300 of the present invention is configured to be folded in parallel and includes a straight part and a bent part on one frame, the bent part of the culture pipe 330 is formed. Oxygen is accumulated in the first culture unit 100 and may not be transmitted to the culture tank 101 of the first culture unit 100. Therefore, it is possible to remove the oxygen accumulated in the culture pipe 330 by attaching an oxygen discharger to the bent portion. desirable.
前述した循環式光合性微細藻類の培養が終了すれば、第1培養部100の最終排出口133を開放して、最終培養された光合性微細藻類を収得する。このように、循環式光合性微細藻類の培養が終了した後、培養配管330の全体表面面積に対する光合性微細藻類が固着された培養配管330の表面面積の比率を算出した結果、5%未満であるということが分かり、本発明の管状の光生物反応器を使う場合、培養配管に沿って備えられた光源で明条件のみを持続的に維持して、光合性微細藻類の個体数の増殖速度を低下させ、培養液が、培養部、循環ポンプ及び配管部を循環させて培養液の流動が極大化されることによって、光合性微細藻類が培養装置の表面に固着されて培養収率が低下する問題点を解決することができた。   When the above-described cultivation of the circulating photosynthesis microalgae is completed, the final outlet 133 of the first culture unit 100 is opened to obtain the finally cultured photosynthesis microalgae. Thus, after culture | cultivation of circulation type photosynthesis microalgae was complete | finished, as a result of calculating the ratio of the surface area of the culture piping 330 to which photosynthesis microalgae adhered with respect to the whole surface area of the culture piping 330, it was less than 5%. When using the tubular photobioreactor according to the present invention, the growth rate of the population of photosynthesis microalgae is maintained by maintaining only the light conditions with the light source provided along the culture pipe. And the culture fluid circulates through the culture section, circulation pump and piping section to maximize the flow of the culture liquid, so that the photosynthesis microalgae adheres to the surface of the culture apparatus and the culture yield decreases. I was able to solve the problem.
本発明の光生物反応器によって培養可能な光合性微細藻類は、特に制限されるものではないが、クロレラ属、ドナリエラ属、スピルリナ属の微細藻類であることが望ましく、スピルリナ属の微細藻類であることがさらに望ましい。   The photosynthesis microalgae that can be cultured by the photobioreactor of the present invention is not particularly limited, but is preferably a microalga of the genus Chlorella, Donariella, or Spirulina, and is a microalga of the genus Spirulina. More desirable.
本発明は、循環型の光生物反応器関連の分野に適用可能である。   The present invention is applicable to the field related to the circulation type photobioreactor.

Claims (16)

  1. 培養液が供給される円筒形の培養タンクと、前記培養タンクの内部に光を照射するように、前記培養タンクに結合された第1光源とを含む第1培養部と、
    前記培養タンクの外部に多重で折れた管状に配され、前記培養タンクから培養液が供給される、直径が3〜30cmである培養配管と、前記培養配管の内部に光を照射するように、前記培養配管の長手方向に沿って伸張されるように配された第2光源と、前記培養配管の屈曲部位に備えられた酸素排出器とを含む第2培養部と、
    前記第1培養部及び前記第2培養部の間で培養液を循環させるように、前記第1培養部及び前記第2培養部の間に連結されたポンプ部と、
    を含む、光生物反応器。
    A first culture unit including a cylindrical culture tank to which a culture solution is supplied, and a first light source coupled to the culture tank so as to irradiate the inside of the culture tank;
    Arranged in a tube folded multiple times outside the culture tank, the culture solution is supplied from the culture tank , the culture pipe having a diameter of 3 to 30 cm, and so that the inside of the culture pipe is irradiated with light, wherein comprises a second light source disposed so as to be stretched along the longitudinal direction of the culture pipe, an oxygen ejector provided in the bent portion of the culture pipe, a second culture part,
    A pump unit connected between the first culture unit and the second culture unit so as to circulate a culture solution between the first culture unit and the second culture unit;
    A photobiological reactor.
  2. 前記第1光源は、前記培養タンクの内部に配される、請求項1に記載の光生物反応器。   The photobiological reactor according to claim 1, wherein the first light source is arranged inside the culture tank.
  3. 前記第1培養部は、前記培養タンクに結合され、前記ポンプ部と連結された少なくとも一つの第1培養液流入口及び少なくとも一つの第1培養液排出口をさらに含み、
    前記第2培養部は、前記ポンプ部を通じて前記少なくとも一つの第1培養液排出口及び前記少なくとも一つの第1培養液流入口にそれぞれ連結された少なくとも一つの第2培養液流入口及び少なくとも一つの第2培養液排出口をさらに含む、請求項1または請求項に記載の光生物反応器。
    The first culture unit further includes at least one first culture fluid inlet and at least one first culture fluid outlet coupled to the culture tank and connected to the pump unit,
    The second culture unit includes at least one second culture medium inlet and at least one first culture medium inlet connected to the at least one first culture medium outlet and the at least one first culture medium inlet through the pump unit. The photobioreactor according to claim 1 or 2 , further comprising a second culture medium discharge port.
  4. 前記第1培養部は、前記培養タンクの内部に培養液を供給するための培養液供給器及び前記培養タンクから培養液を放出するための培養液放出口をさらに含む、請求項1〜請求項のうち何れか一項に記載の光生物反応器。 The first culture unit further includes a culture solution supplier for supplying a culture solution to the inside of the culture tank and a culture solution discharge port for releasing the culture solution from the culture tank. 4. The photobiological reactor according to any one of 3 .
  5. 前記培養液供給器は棒状の管であり、前記培養液供給器の末端が球型であって、前記球型の末端の表面には、多数の細孔が存在するスプレーボール状である、請求項に記載の光生物反応器。 The culture broth is a rod-shaped tube, and the end of the broth is in a spherical shape, and the surface of the spherical end is in the shape of a spray ball having many pores. Item 5. The biobiological reactor according to Item 4 .
  6. 前記第1培養部は、前記培養タンク内に培養液を混ぜるための攪拌機をさらに含む、請求項1〜請求項のうち何れか一項に記載の光生物反応器。 The photobioreactor according to any one of claims 1 to 5 , wherein the first culture unit further includes a stirrer for mixing the culture solution in the culture tank.
  7. 前記第1培養部は、前記培養タンク内の圧力調節のための圧力調節弁をさらに含む、請求項1〜請求項のうち何れか一項に記載の光生物反応器。 The photobioreactor according to any one of claims 1 to 6 , wherein the first culture unit further includes a pressure control valve for adjusting the pressure in the culture tank.
  8. 前記圧力調節弁は、光生物培養時に発生する酸素の圧力によって開閉される一方向弁である、請求項に記載の光生物反応器。 The photobiological reactor according to claim 7 , wherein the pressure control valve is a one-way valve that is opened and closed by a pressure of oxygen generated during photobiological culture.
  9. 前記第1培養部は、前記培養タンク内の温度調節のための温度調節器をさらに含む、請求項1〜請求項のうち何れか一項に記載の光生物反応器。 The photobioreactor according to any one of claims 1 to 8 , wherein the first culture unit further includes a temperature controller for adjusting a temperature in the culture tank.
  10. 前記第1培養部は、前記培養タンクに結合された多数のセンサー装着ポートをさらに含む、請求項1〜請求項のうち何れか一項に記載の光生物反応器。 The photobioreactor according to any one of claims 1 to 9 , wherein the first culture unit further includes a plurality of sensor mounting ports coupled to the culture tank.
  11. 前記第1培養部は、前記培養タンク内にガスの注入を許容するように、前記培養タンクに結合されたガス注入口をさらに含む、請求項1〜請求項10のうち何れか一項に記載の光生物反応器。 The first culture unit, said to permit the injection of gas into the culture tank, further comprising a combined gas inlet to the culture tank, according to any one of claims 1 to claim 10 Photobioreactor.
  12. 前記酸素排出器は、前記培養配管の屈曲部に結合された接地センサーと、前記接地センサーと電気的に連結された流量制御器と、前記流量制御器と結合された弁とを含む、請求項に記載の光生物反応器。 The oxygen discharger includes a grounding sensor coupled to a bent portion of the culture pipe, a flow controller electrically connected to the grounding sensor, and a valve coupled to the flow controller. 2. The photobiological reactor according to 1.
  13. 前記ポンプ部は、流速調節器を含む、請求項1〜請求項12のうち何れか一項に記載の光生物反応器。 The photobioreactor according to any one of claims 1 to 12 , wherein the pump unit includes a flow rate regulator.
  14. 培養液が供給される円筒形の培養タンクと、前記培養タンクに結合された第1培養液流入口と、第1培養液排出口と、第1光源とを含む第1培養部と、
    前記培養タンクの外部に多重で折れた管状に配され、前記培養タンクから培養液が供給される、直径が3〜30cmである培養配管と、前記培養配管に結合された第2培養液流入口と、前記培養配管の屈曲部位に備えられた酸素排出器と、第2培養液排出口と、前記培養配管の長手方向に沿って伸張されるように配された第2光源とを含む、第2培養部と、を含み、
    前記第1培養部及び前記第2培養部の間で培養液が循環されるように、前記第1培養液排出口は、前記第2培養液流入口に連結され、前記第1培養液流入口は、前記第2培養液排出口に連結される、光生物反応器。
    A first culture unit including a cylindrical culture tank to which a culture solution is supplied; a first culture solution inlet coupled to the culture tank; a first culture solution discharge port; and a first light source;
    A culture pipe with a diameter of 3 to 30 cm, which is arranged in a multiple folded tube outside the culture tank and is supplied with the culture liquid from the culture tank, and a second culture liquid inlet connected to the culture pipe And a second light source disposed so as to extend along the longitudinal direction of the culture pipe , an oxygen discharger provided at a bent portion of the culture pipe, a second culture medium discharge port, and a second light source 2 culture parts,
    The first culture solution outlet is connected to the second culture solution inlet so that the culture solution is circulated between the first culture unit and the second culture unit. Is a photobioreactor connected to the second culture medium outlet.
  15. 前記第1培養部及び前記第2培養部の間で培養液を循環させるように、前記第1培養部及び前記第2培養部の間に結合されたポンプ部をさらに含む、請求項14に記載の光生物反応器。 15. The apparatus according to claim 14 , further comprising a pump unit coupled between the first culture unit and the second culture unit so as to circulate a culture solution between the first culture unit and the second culture unit. Photobioreactor.
  16. 前記ポンプ部は、
    前記第1培養液排出口及び前記第2培養液流入口の間の第3培養液流入口と、
    前記第1培養液流入口及び前記第2培養液排出口の間の第3培養液排出口と、
    流速調節器と、
    を含む、請求項15に記載の光生物反応器。
    The pump part is
    A third culture fluid inlet between the first culture fluid outlet and the second culture fluid inlet;
    A third culture fluid outlet between the first culture fluid inlet and the second culture fluid outlet;
    A flow rate regulator;
    The photobioreactor of claim 15 , comprising:
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