JPWO2010116946A1 - Microalgae culture equipment - Google Patents
Microalgae culture equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2010116946A1 JPWO2010116946A1 JP2011508345A JP2011508345A JPWO2010116946A1 JP WO2010116946 A1 JPWO2010116946 A1 JP WO2010116946A1 JP 2011508345 A JP2011508345 A JP 2011508345A JP 2011508345 A JP2011508345 A JP 2011508345A JP WO2010116946 A1 JPWO2010116946 A1 JP WO2010116946A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- culture
- tank
- tank body
- light
- culture solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/12—Unicellular algae; Culture media therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/02—Photobioreactors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M31/00—Means for providing, directing, scattering or concentrating light
- C12M31/10—Means for providing, directing, scattering or concentrating light by light emitting elements located inside the reactor, e.g. LED or OLED
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Botany (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Virology (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
培養タンク内に光を照射する照明装置の光源を培養タンクの外部に配置して、その光源の交換作業や保守点検作業を容易に行えるようにすると共に、光源から放出される熱によって培養タンク内の培養液の温度が上昇することを抑制し、更に、光源を培養タンクの外部に配置しても、培養タンクの内部全体にわたって必要十分な量の光を照射することができるようにする。培養タンク(1)内に光を照射する照明装置の光源(6)が、培養タンク(1)の内部に配置されずに、そのタンク本体(2)を水平方向に貫通するように設けられた透光性パイプ(4、4…)の内部に抜き差し自在に差し込まれて、培養タンク(1)の外部に配置されている。(図1)The light source of the illuminating device that irradiates the inside of the culture tank is placed outside the culture tank so that the light source can be easily replaced and maintained and the inside of the culture tank is heated by the heat emitted from the light source. The temperature of the culture medium is suppressed from rising, and even if the light source is arranged outside the culture tank, the entire inside of the culture tank can be irradiated with a necessary and sufficient amount of light. The light source (6) of the illuminating device that irradiates light into the culture tank (1) is provided so as to penetrate the tank body (2) in the horizontal direction without being arranged inside the culture tank (1). It is inserted in the translucent pipe (4, 4,...) So as to be freely inserted and removed, and is arranged outside the culture tank (1). (Figure 1)
Description
本発明は、微細藻類を培養する培養タンクと、そのタンク内に光を照射する照明装置とを備えた微細藻類の培養装置に関する。 The present invention relates to a microalgae culturing apparatus comprising a culture tank for culturing microalgae and a lighting device for irradiating light in the tank.
この種の培養装置によって商業的に大量培養される微細藻類としては、淡水性単細胞緑藻の一種であるヘマトコッカス藻 (Haematococcus pluvialis)などがある。ヘマトコッカス藻は、2本の鞭毛を有する直径20μm程度の微細な植物プランクトンであって、その増殖期においては、光合成を司るクロロフィルの含量が多く、体色が緑色を呈しているが、成熟期になると、体内に赤色の天然色素であるアスタキサンチン(astaxanthine)を生成・蓄積して、体色が緑色から褐色に変化し、更には赤色へと変化する。 Examples of microalgae that are commercially cultured in large quantities with this type of culture apparatus include Haematococcus pluvialis, a kind of freshwater single-cell green algae. Haematococcus algae is a fine phytoplankton with two flagellas and a diameter of about 20 μm. In its growth phase, it has a high content of chlorophyll responsible for photosynthesis and its body color is green. Then, astaxanthin (astaxanthine), a red natural pigment, is produced and accumulated in the body, and the body color changes from green to brown, and further to red.
赤色色素のアスタキサンチンを蓄積したヘマトコッカス藻の乾燥加工品は、マダイなどの赤色養殖魚の色揚げ剤や鶏卵の卵黄着色剤として、養殖魚や鶏の配合飼料に添加使用されている。また、ヘマトコッカス藻から抽出したアスタキサンチンは、生物の体内に発生する活性酸素を抑制して紫外線や脂質過酸化から生体を防御する抗酸化力に優れていることから、化粧品や健康補助食品、健康飲料等に使用されており、近年その需要が著しく増大している。 A dried processed product of Haematococcus algae that accumulates red pigment astaxanthin is used as a color deepening agent for red cultured fish such as red sea bream and egg yolk coloring agent for chicken eggs and added to cultured fish and chicken feed. In addition, astaxanthin extracted from Haematococcus algae suppresses active oxygen generated in the body of living organisms and is superior in antioxidant power to protect the body from ultraviolet rays and lipid peroxidation. It is used for beverages and the like, and its demand has increased remarkably in recent years.
このアスタキサンチンの需要増大に伴って、高品質のヘマトコッカス藻を効率的に大量培養することが可能な培養装置の開発が進められている。微細藻類を培養する従来装置としては、屋外に設置した開放型の培養タンク内に太陽光を照射して微細藻類の光合成を促進させる屋外型(オープンポンド方式)と、屋内に設置した密閉型の培養タンク内に人工照明光を照射して微細藻類の光合成を促す屋内型とがある。 With the increasing demand for astaxanthin, development of a culture apparatus capable of efficiently mass-culturing high-quality Haematococcus algae has been promoted. Conventional devices for cultivating microalgae include an outdoor type (open pond method) that irradiates sunlight in an open culture tank installed outdoors and promotes photosynthesis of microalgae, and a sealed type installed indoors. There is an indoor type that promotes photosynthesis of microalgae by irradiating artificial light in the culture tank.
しかし、太陽光に依存する屋外型の培養装置は、微細藻類の光合成が日照時間に左右され、その日照時間が季節や天候によって著しく変動するため、微細藻類の品質や生産量が一定しないという問題があり、更に、雨、風や野生生物などの外的要因により培養タンク内に異物等が入り込んで培養液が汚染されるリスクが大きいという問題もあった。 However, outdoor-type culture devices that rely on sunlight have the problem that the quality and production of microalgae are not constant because the photosynthesis of microalgae depends on the sunshine hours, and the sunshine hours vary significantly depending on the season and weather. Furthermore, there is a problem that there is a high risk that the culture solution is contaminated by foreign matters entering the culture tank due to external factors such as rain, wind and wildlife.
これに対し、密閉型の培養タンク内に人工照明光を照射する屋内型の培養装置は、微細藻類の光合成を促す光の照射時間が季節や天候の変化によって変動することがなく、その照射時間を一定に制御することができるから、微細藻類の品質や生産量が安定し、また、外的要因によって培養タンク内の培養液が汚染されるリスクも小さいという利点がある。 In contrast, an indoor culture device that irradiates artificial illumination light in a closed culture tank does not change the irradiation time of light that promotes photosynthesis of microalgae due to changes in seasons and weather, and the irradiation time Therefore, there is an advantage that the quality and production amount of microalgae are stabilized, and the risk that the culture solution in the culture tank is contaminated by external factors is small.
この屋内型の培養装置としては、培養タンクの外部から当該タンク内に光を照射する外部照射型と、培養タンクの内部から光を照射する内部照射型とがある。外部照射型の培養装置は、培養タンクのタンク本体が透明プラスチックや透明ガラス等の光透過性材料で形成されて、そのタンク本体の周りを囲うように、蛍光ランプやナトリウムランプ等で成る照明装置の光源が多数配置されたものが一般的である(特許文献1参照)。また、内部照射型の培養装置は、照明装置の光源もしくはその光源から光ファイバで伝送される光を放射する光放射体を収納した多数本の細長い透明ケースが、培養タンク内を密閉する当該タンクの上蓋に取付支持されて、培養液を充たした培養タンクのタンク本体内に一定の間隔で垂れ下がるように配置されたものが一般的である(特許文献2、3及び4参照)。
As this indoor culture apparatus, there are an external irradiation type in which light is irradiated into the tank from the outside of the culture tank, and an internal irradiation type in which light is irradiated from the inside of the culture tank. The external irradiation type culturing device is an illuminating device comprising a fluorescent lamp, a sodium lamp, etc. so that the tank body of the culture tank is formed of a light transmissive material such as transparent plastic or transparent glass and surrounds the tank body. In general, a large number of light sources are arranged (see Patent Document 1). In addition, the internal irradiation type culture apparatus is a tank in which a plurality of elongated transparent cases containing a light source of a lighting device or a light emitter that emits light transmitted from the light source through an optical fiber seals the culture tank. In general, it is attached to and supported by the upper lid of the culture tank and is arranged so as to hang down at regular intervals within the tank body of the culture tank filled with the culture solution (see
しかしながら、外部照射型の培養装置は、緑色の体色を呈する微細藻類の培養濃度が高まって培養液中における光透過損失が増大すると、培養タンクの外部から照射する光がタンクの中程まで届き難くなって、微細藻類の光合成が低下するおそれがあるから、大容量の培養タンクを用いて微細藻類の高濃度培養・大量培養を行うことが困難であるという欠点があった。 However, when the culture concentration of microalgae with a green body color is increased and the light transmission loss in the culture medium is increased, the external irradiation type culture device reaches the middle of the tank with the light irradiated from the outside of the culture tank. Since there is a risk that the photosynthesis of microalgae may be reduced, it is difficult to perform high-concentration culture / mass culture of microalgae using a large-capacity culture tank.
これに対し、内部照射型の培養装置は、例えば図5に示すように、照明装置の光源から光ファイバ41で伝送される光を放射する多数本の細長い発光担体(光放射体)42、42…が、培養タンク43内を密閉する当該タンクの上蓋44から培養液で充たされたタンク本体45内に垂直に垂れ下がるように配置されて、そのタンク本体45の内部から培養液中に光を照射する構成となっているので、タンク本体45が大容量のものであっても、その中程から胴部45a側にかけて略均等に光を照射することが可能である(特許文献2の図1参照)。
On the other hand, the internal irradiation type culture apparatus, as shown in FIG. 5, for example, has a number of elongated light emitting carriers (light emitters) 42, 42 that emit light transmitted from the light source of the illumination apparatus through the
また、図6に示す内部照射型の培養装置は、培養タンク61が、ポリカーボネート樹脂製のタンク本体62と、プラスチック製あるいは金属製の上蓋63とで形成されて、当該上蓋63には、透明なアクリル樹脂で形成された多数本の細長い円筒状の光源収納ケース64、64…が、等間隔で垂直に垂れ下がるように取り付けられている。そして、それら各ケース64の内部には、照明装置の光源となる多数の発光ダイオード(LED)が、直列的に接続されてケース64の長手方向に並ぶように配置された状態で収納されている。また、上蓋63の上面には、光源収納ケース64、64…内に収納されたLED光源を点灯させる制御装置65が設置されている(特許文献3の図3参照)。
In the internal irradiation type culture apparatus shown in FIG. 6, the
上記の如く構成された図6の培養装置は、同図(a)の如く、培養タンク61の上蓋63を閉じて、その上蓋63から垂れ下がるように取り付けられた多数本の光源収納ケース64、64…をタンク本体62内の培養液中に配置し、それらケース64、64…内に収納された照明装置のLED光源から放射される光をタンク本体62内に照射する。
The culture apparatus of FIG. 6 configured as described above has a large number of light
しかし、LED光源を収納するケース64、64…は、細長い円筒状のケースであるから、その円筒部64aの光放射面積に比べて、下端部64bの光放射面積が著しく小さい。そのため、光源収納ケース64の円筒部64aからタンク本体62の胴部62a方向へ照射される光量に比べて、光源収納ケース64の下端部64bからタンク本体62の底部62b方向へ照射される光量が著しく少ないので、タンク本体62内の光照射密度を全体的に均一なものとすることができず、タンク本体62の底部62b側のゾーンは、他のゾーンに比べて光照射密度が低いという欠点がある。
However, since the
また、光源収納ケース64、64…内に収納された光源の交換作業や保守点検作業を行うときは、図6(b)の如く、培養タンク61の上蓋63をタンク本体62から離脱させて上方に持ち上げるようにして開放し、その上蓋63に取り付けられた多数本の光源収納ケース64、64…を一括的にタンク本体62内から取り出さなければならないので、作業労力の負担が大きいという欠点がある。特に、微細藻類を大量培養するために培養タンク61の容量を大きくすると、上蓋63が大型化すると同時に、その上蓋63に取り付ける光源収納ケース64の使用本数も多くなって、上蓋63全体の重量が重くなるから、光源の交換作業や保守点検作業に要する労力の負担が著しく大きいものとなる。
Further, when performing replacement work or maintenance inspection work of the light sources stored in the light
また、光源の交換作業や保守点検作業を行っている間は、培養タンク61の上蓋63が開放された状態となっているから、そのタンク内に微細藻類の繁殖を阻害する有害微生物や有害細菌等が侵入して培養液が汚染されるおそれがある。また、培養タンク61の外部に取り出された光源収納ケース64、64…の表面にゴミや埃、汚れ等の異物が付着して、その異物が、光源収納ケース64、64…を培養タンク61内に再設置する際にタンク本体62内に持ち込まれて培養液が汚染されるおそれもある。
Further, since the
また、例えばヘマトコッカス藻の繁殖に適した培養温度は、15〜25℃程度とされているが、上蓋63で密閉された培養タンク61の内部に照明装置の光源を収納したケース64、64…内が配置されていると、その光源から放出される熱が培養タンク61の内部にこもって、培養液の温度が著しく上昇することがあるから、培養液の温度を適温に保つ冷却装置の負荷が大きくなって、冷却コストが嵩むという欠点がある。
Further, for example, the culture temperature suitable for the growth of Haematococcus algae is about 15 to 25 ° C., but
なお、図6の培養装置が有する上記のような欠点は、内部照射型の従来装置に共通する欠点であり、図5の培養装置も同様の欠点を有している。また、内部照射型の培養装置は、培養タンクの内部から培養液中に光を照射するが、その培養液が停滞していると、微細藻類に光が均一に当たらないため、培養液を攪拌・流動させる必要がある。そこで従来は、培養タンク内の培養液を攪拌・流動させるために、培養タンク内から培養液の一部をポンプで抜き出して再び培養タンク内に戻すように循環させる方法や、微細藻類の光合成に必要な炭酸ガス(CO2)を含むガスを培養タンク内に通気して培養液中に気泡を生じさせる方法、あるいは培養タンク内に回転翼を設ける方法等を用いている。Note that the above-described drawbacks of the culture apparatus of FIG. 6 are common to the internal irradiation type conventional apparatus, and the culture apparatus of FIG. 5 has the same drawbacks. In addition, the internal irradiation type culture device irradiates light into the culture solution from the inside of the culture tank. If the culture solution is stagnant, the light is not uniformly applied to the microalgae.・ It needs to flow. Therefore, conventionally, in order to stir and flow the culture solution in the culture tank, a part of the culture solution is pumped out from the culture tank and circulated so as to be returned to the culture tank, or for photosynthesis of microalgae. For example, a method in which a gas containing necessary carbon dioxide (CO 2 ) is passed through the culture tank to generate bubbles in the culture solution, or a method in which a rotor blade is provided in the culture tank is used.
例えば図5の培養装置は、培養タンク43内に配置された発光担体(光放射体)42、42…の下方に、ブロアー47によって送給されるCO2を含んだガスを培養液中に通気する通気管48が設置され、当該通気管48のノズル49、49…から放出されるガスの気泡が培養液中を立ち昇って培養液を攪拌するようになっている。For example, in the culture apparatus of FIG. 5, a gas containing CO 2 supplied by a
しかしながら、微細藻類が増殖してその培養濃度が高まると、培養液の流動性が低下するため、その培養液中に気泡を立ち昇らせるのみでは、必要十分な撹拌効果が得られなくなる。なお、気泡の発生量を多くすれば、培養液の撹拌効果が向上するが、気泡の発生源となるガスを過剰に通気すると、微細藻類の生育を却って阻害するおそれがあるから、培養液中に大量の気泡を発生させることは好ましくない。 However, when the microalgae grow and the culture concentration increases, the fluidity of the culture solution decreases. Therefore, it is not possible to obtain a necessary and sufficient stirring effect only by raising air bubbles in the culture solution. If the amount of bubbles generated is increased, the agitation effect of the culture solution is improved, but if the gas that is the source of bubbles is excessively ventilated, there is a risk that the growth of microalgae may be obstructed, so that It is not preferable to generate a large amount of bubbles.
また、図5の培養装置には、培養タンク43内の培養液をタンク本体45の底部45bに設けられた排水口46から抜き出す培養液引き抜きポンプ50と、当該ポンプで抜き出された培養液中から微細藻類を分離してその藻体を外部に排出する固液分離機51と、当該固液分離機で微細藻類が分離された培養液に培地を補給する培養液調整槽52と、その培養液を培養タンク43内に供給する培養液供給ポンプ53とを備えた培養液循環径路54が設けられているが、当該循環径路54を通じて培養タンク43に供給される培養液は、培養タンク43の上部に開口した供給口55からタンク本体45内に落とし込まれるだけであるから、その培養液によって培養タンク43のタンク本体45内に充たされた培養液を全体的に流動させることは困難である。
Further, the culture apparatus of FIG. 5 includes a culture
なお、上述の回転翼によって培養液を攪拌・流動させる方法は、その回転翼によって培養液中の微細藻類にダメージを与えるおそれがあると同時に、回転翼を設置する培養タンクの構造が煩雑になってその設備も嵩むという欠点がある。 In addition, the method of stirring and flowing the culture solution with the above-described rotor blade may damage microalgae in the culture solution with the rotor blade, and at the same time, the structure of the culture tank in which the rotor blade is installed becomes complicated. The disadvantage is that the equipment is also bulky.
本発明は、外部照射型と内部照射型の培養装置が有する上述の欠点を一挙に解消することを目的としており、その目的を達成するために、培養タンク内に光を照射する照明装置の光源(もしくは光放射体)を培養タンクの外部に配置して、培養タンクを密閉状態にしたまま、前記光源の交換作業や保守点検作業を迅速且つ容易に行えるようにすると共に、前記光源から放出される熱によって培養タンク内の培養液の温度が上昇することを抑制し、更に、前記光源を培養タンクの外部に配置しても、培養タンクの内部全体にわたって必要十分な量の光を照射することができるようにすることを主たる技術的課題としている。 The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the external irradiation type and internal irradiation type culture apparatuses at once, and in order to achieve the object, the light source of the illumination apparatus that irradiates the culture tank with light. (Or a light emitter) is arranged outside the culture tank so that the culture tank can be kept in a sealed state so that the light source can be replaced and maintained and inspected quickly and easily. The temperature of the culture solution in the culture tank is prevented from rising due to the heat generated, and even if the light source is arranged outside the culture tank, a sufficient amount of light is irradiated over the entire inside of the culture tank. The main technical challenge is to be able to
上記課題を解決するために、本発明は、微細藻類を培養する培養タンクと、当該タンク内に光を照射する照明装置とを備えた微細藻類の培養装置において、前記培養タンクに、そのタンク本体を水平方向に貫通する多数本の透光性パイプが互いに間隔をあけて上下左右に並ぶように設けられ、前記照明装置の光源もしくは光放射体が、前記透光性パイプの開口端からその内部に抜き差し自在に差し込まれていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a microalgae culture apparatus comprising a culture tank for culturing microalgae and an illumination device for irradiating light in the tank. A plurality of translucent pipes penetrating horizontally in the horizontal direction are provided so as to be lined up and down and left and right at intervals, and the light source or the light emitter of the illuminating device is disposed from the open end of the translucent pipe to the inside thereof. It is characterized in that it is inserted in and out freely.
本発明によれば、培養タンク内に光を照射する照明装置の光源もしくは光放射体が、培養タンクの内部に配置されずに、当該培養タンクのタンク本体を水平方向に貫通するように設けられた透光性パイプの開口端からその内部に抜き差し自在に差し込まれて、培養タンクの外部に配置されているから、培養タンクを密閉状態にしたまま、前記光源もしくは光放射体の交換作業や保守点検作業を迅速且つ容易に行うことができると同時に、その作業を行なう際に、培養タンクの内部に有害微生物や異物等が侵入して培養液が汚染されることを防止することができる。また、前記光源もしくは光放射体から放出される熱の一部を前記透光性パイプの開口端から大気中に逃がして、その熱による培養液の温度上昇を抑制することができる。 According to the present invention, the light source or the light emitter of the lighting device that irradiates light into the culture tank is provided so as to penetrate the tank body of the culture tank in the horizontal direction without being arranged inside the culture tank. The light-transmitting pipe is inserted into the inside of the translucent pipe so that it can be inserted and removed freely, and is placed outside the culture tank. Therefore, the light source or light emitter can be replaced or maintained while the culture tank is kept sealed. The inspection work can be performed quickly and easily, and at the same time, when the work is performed, it is possible to prevent harmful microorganisms or foreign substances from entering the culture tank and contaminating the culture solution. In addition, a part of the heat emitted from the light source or the light emitter can be released into the atmosphere from the open end of the translucent pipe, and the temperature rise of the culture solution due to the heat can be suppressed.
また、前記光源もしくは光放射体が、培養タンクの外部に配置されていても、その光源もしくは光放射体から放射される光は、培養タンクのタンク本体を水平方向に貫通するように設けられた前記各透光性パイプの外周部からその周方向に沿って全方位的に放射されるので、培養タンク内の培養液中における微細藻類の培養濃度が高くても、その内部全体にわたって必要十分な量の光を照射することができる。したがって、大容量の培養タンクを用いて高品質の微細藻類を高効率・高濃度で大量培養することが可能となるという優れた効果がある。 Further, even if the light source or the light emitter is disposed outside the culture tank, the light emitted from the light source or the light radiator is provided so as to penetrate the tank body of the culture tank in the horizontal direction. Since it is omnidirectionally radiated from the outer peripheral part of each translucent pipe along the circumferential direction, even if the culture concentration of microalgae in the culture solution in the culture tank is high, it is necessary and sufficient over the entire interior. An amount of light can be irradiated. Therefore, there is an excellent effect that high-quality microalgae can be cultured in large quantities with high efficiency and high concentration using a large-capacity culture tank.
また、本発明によれば、培養タンクのタンク本体が不透明な材料で作られたものであっても、タンク本体の外部からその内部に光を照射することができるので、成形加工が容易で材料費も安いステンレス鋼板等の金属板で製作した安価な培養タンクを用いることができる。また、表面が光反射性を有するステンレス鋼板等の金属板によって培養タンクのタンク本体を製作すれば、当該タンク本体の内部に照射される光がその内面で反射して、タンク本体内の光照射密度が全体的に均一化するという効果も得られる。 Further, according to the present invention, even if the tank body of the culture tank is made of an opaque material, the inside of the tank body can be irradiated with light from the outside, so that the molding process is easy and the material An inexpensive culture tank made of a metal plate such as a stainless steel plate that is inexpensive can be used. In addition, if the tank body of the culture tank is made of a metal plate such as a stainless steel plate having a light reflecting surface, the light irradiated to the inside of the tank body is reflected on the inner surface, and light irradiation in the tank body is performed. There is also an effect that the density is uniformized as a whole.
本発明に係る培養装置の実施形態は、ヘマトコッカス藻などの微細藻類を培養する培養タンクと、当該タンク内に光を照射する照明装置とを備え、培養タンクには、そのタンク本体を水平方向に貫通する多数本の透光性パイプが互いに間隔をあけて上下左右に並ぶように設けられ、培養タンク内に光を照射する照明装置の光源(もしくは光源から光ファイバ等で伝送される光を放射する光放射体)が、前記各透光性パイプの開口端からその内部に抜き差し自在に差し込まれている。 An embodiment of a culture apparatus according to the present invention includes a culture tank for culturing microalgae such as Haematococcus algae, and an illumination device for irradiating light into the tank, and the culture tank has its tank body in a horizontal direction. A large number of translucent pipes penetrating through the light source are arranged so as to be lined up and down and left and right, and the light source of the illumination device that irradiates light into the culture tank (or the light transmitted from the light source through an optical fiber, etc. A radiating light radiator) is detachably inserted into the inside from the open end of each of the translucent pipes.
培養タンクのタンク本体を水平方向に貫通する前記透光性パイプは、その両端がタンク本体の外方へ突出した状態に設けられている。また、当該パイプは、光透過性に優れ、機械的強度や耐熱性にも優れたポリメチルメタアクリレートや、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の透明プラスチックによって円筒パイプに成形されている。そして、その円筒パイプに成形された透光性パイプの内部に差し込む照明装置の光源が、直管型の蛍光ランプで形成されている。 The translucent pipe that penetrates the tank body of the culture tank in the horizontal direction is provided in a state in which both ends thereof protrude outward from the tank body. In addition, the pipe is formed into a cylindrical pipe with polymethyl methacrylate having excellent light transmittance and excellent mechanical strength and heat resistance, and transparent plastic such as polycarbonate, polyethylene, polypropylene, and polystyrene. And the light source of the illuminating device inserted in the inside of the translucent pipe shape | molded by the cylindrical pipe is formed with the straight tube | pipe type fluorescent lamp.
培養タンクは、角筒状の胴部と排水口が設けられた角型漏斗状の底部とを有するタンク本体と、当該タンク本体内を密閉する上蓋とで構成されて、タンク本体の角筒状胴部の一面とその対向面を貫通するように前記各透光性パイプが設けられ、その貫通部がパッキン等のシーリング材によってシールされている。 The culture tank is composed of a tank body having a square tubular body and a square funnel-shaped bottom provided with a drain, and an upper lid for sealing the inside of the tank body. The translucent pipes are provided so as to penetrate one surface of the body portion and the opposite surface, and the through portion is sealed with a sealing material such as packing.
また、培養タンクには、そのタンク本体の底部に設けられた排水口から培養液の一部を循環ポンプで抜き出して再びタンク本体内に還流させる培養液循環径路が設けられると共に、当該循環径路を通じて還流する培養液をタンク本体の胴部側からタンク本体内の培養液中に吐出する少なくとも一対の培養液吐出ノズルが、互いに対向して培養液をすれ違い方向に吐出させ得るように配置されて、タンク本体の胴部に取り付けられている。 In addition, the culture tank is provided with a culture solution circulation path for extracting a part of the culture solution from a drain port provided at the bottom of the tank body with a circulation pump and returning it to the tank body again. At least a pair of culture solution discharge nozzles for discharging the refluxed culture solution from the trunk side of the tank body into the culture solution in the tank body are disposed so as to face each other and discharge the culture solution in a passing direction, It is attached to the body of the tank body.
また、前記培養液吐出ノズルは、多数本の透光性パイプが上下左右に並ぶように設けられている透光性パイプの設置ゾーンを挟んでその上方側と下方側に少なくとも一対ずつ配置され、下方側に配置された培養液吐出ノズルは、その先端部がタンク本体の底部側に向けられている。 Further, the culture medium discharge nozzle is disposed at least one pair on the upper side and the lower side across the installation zone of the translucent pipe provided so that a large number of translucent pipes are arranged vertically and horizontally, The tip of the culture solution discharge nozzle disposed on the lower side is directed to the bottom side of the tank body.
図1〜図4に示す実施例の培養装置は、ヘマトコッカス藻などの微細藻類を培養する培養タンク1が、角筒状の胴部2aと角型漏斗状の底部2bとを有するタンク本体2と、当該タンク本体2の内部を密閉する上蓋3とで構成されている。タンク本体2と上蓋3は、プラスチックに比べて成形加工が容易で加工コストも安いステンレス鋼板等の金属板で製作されており、タンク本体2は、胴部2aと底部2bの角隅部を湾曲面に形成することにより、その角隅部に微細藻類が停滞することを防止している。
The culture apparatus according to the embodiment shown in FIGS. 1 to 4 includes a
そして、培養タンク1には、そのタンク本体2を水平方向に貫通する多数本の透光性パイプ4、4…が互いに一定の間隔をあけて上下左右に並ぶように設けられている。透光性パイプ4は、光透過性と耐熱性に優れた高強度のアクリル系樹脂によって円筒パイプに成形され、タンク本体2の角筒状胴部2aの一面とその対向面を貫通するように設けられて、その貫通部がパッキン等のシーリング材(図示せず)によってシールされている。また、透光性パイプ4は、その長さがタンク本体2の角筒状胴部2aの幅員よりも長く形成されて、当該パイプの両端がタンク本体2の外方へ一定長さ突出して設けられている。
The
培養タンク1のタンク本体2内に光を照射する照明装置5は、タンク本体2を水平方向に貫通するように設けられた透光性パイプ4、4…の開口端からその内部に抜き差し自在に差し込まれる直管型の蛍光ランプで成る光源6、6…と、それら光源6、6…を全灯点灯および部分点灯させるように制御する点灯制御装置7とで構成されて、微細藻類の生育・繁殖状況に応じて光源の点灯数を調整できるようになっている。
The illuminating
また、培養タンク1には、タンク本体2内の培養液Wの一部を底部2bに設けられた排水口8から循環ポンプ9で抜き出して再びタンク本体2内に還流させる培養液循環径路10が設けられている。
Further, the
培養液循環径路10には、その径路10を形成する配管10aとタンク本体2内の培養液Wを外部に排出するドレーン配管11とをタンク本体2の底部2aに設けられた排水口8に対して切換接続する電磁三方弁12と、タンク本体2内の培養液Wの温度を検出する電子温度計13から出力される温度検出信号に基づいて培養液の温度を調節する温度調節器14と、微細藻類の光合成に必要なCO2や微細藻類の生育・繁殖に必要な窒素等の栄養素を培養液中に補給する培地補給装置15と、ダイアフラムポンプ等の往復ポンプで成る循環ポンプ9が介装されている。In the culture
そして、培養タンク1のタンク本体2には、培養液循環径路10を通じて還流する培養液をタンク本体2の胴部2a側からタンク本体2内の培養液W中に吐出する各一対の培養液吐出ノズル16R、16Lおよび17R、17Lが、図4の如く、各々互いに対向して培養液をすれ違い方向に吐出させ得るように配置されて、タンク本体2の胴部2aに取り付けられている。
Then, a pair of culture medium discharges for discharging the culture solution refluxed through the culture
培養液吐出ノズル16R、16Lは、透光性パイプ4、4…が設置されたゾーンの上方側に配置され、そのゾーンの下方側に培養液吐出ノズル17R、17Lが配置されている。また、培養液吐出ノズル17R、17Lは、その先端部がタンク本体2の底部2b側に向けられている。
The culture
なお、実施例の如く、培養タンク1が熱伝導性の良い金属製のタンクである場合は、培養液循環径路10に設けた温度調節器14に代えて、図2に示すように、培養タンク1のタンク本体2に冷却ジャケット18を装着させ、当該冷却ジャケット18でタンク本体2内の培養液Wを直接冷却するようにしてもよい。
In the case where the
以上の如く構成された実施例の培養装置は、培養タンク1のタンク本体2内に光を照射する照明装置5の光源6、6…が、タンク本体2の内部に配置されずに、当該タンク本体2を水平方向に貫通するように設けられた透光性パイプ4、4…の開口端からその内部に抜き差し自在に差し込まれて、培養タンク1の外部に配置されているから、培養タンク1の上蓋3を閉じてタンク本体2内を密閉状態にしたまま、培養タンク1の外部から光源6、6…の交換作業や保守点検作業を迅速且つ容易に行うことができ、その作業を行なう際に、培養タンク1の内部に有害微生物や異物等が侵入してタンク本体2内の培養液Wが汚染されるおそれもない。
In the culture apparatus of the embodiment configured as described above, the
また、透光性パイプ4の内部に差し込まれた光源6から放出される熱の一部が、透光性パイプ4の開口端から大気中に放散されて、その熱による培養液の温度上昇が抑制されるから、培養液を冷却する温度調節器14や冷却ジャケット18の負荷が軽減される。また、実施例の如く、透光性パイプ4の両端をタンク本体2の外方へ突出させた構成にすると、放熱効果が高まって、培養液の温度上昇を抑制する効果も高まる。
Moreover, a part of the heat emitted from the
また、光源6から放射される光は、培養タンク1のタンク本体2を水平方向に貫通するように設けられた各透光性パイプ4の外周部からその周方向に沿って全方位的に放射されるので、タンク本体2の中程から、その胴部2a側、底部2b側および液面側に向けて略均等に光が照射されることとなる。
The light emitted from the
また、タンク本体2は、表面が光反射性を有するステンレス鋼板等の金属板で製作されているから、その内部に照射される光が反射して、タンク本体2内の光照射密度が全体的に均一化する。したがって、タンク本体2内の培養液W中における微細藻類の培養濃度が高くても、その内部全体にわたって必要十分な量の光を均一に照射することができる。
Further, since the
更に、タンク本体2内の培養液Wは、培養液循環径路10を通じて循環せられるのみならず、当該循環径路10を通じてタンク本体2内の培養液W中に還流する培養液が、互いに対向して配置された培養液吐出ノズル16R、16L(17R、17L)から、図4の実線矢印の如く、すれ違い方向に吐出されることにより、タンク本体2内の培養液W中に、図4に破線で示すような旋回流ないし渦流が生じて、培養液Wが全体的に攪拌・流動せられるので、その培養液W中の微細藻類に光を均一に当てることができる。
Furthermore, the culture medium W in the
また、タンク本体2は、胴部2aと底部2bの角隅部が湾曲面に形成されて、その角隅部に微細藻類が停滞することが防止されると同時に、培養液吐出ノズル17R、17Lからタンク本体2の底部2b側に吐出される培養液の液流によって、その底部2bに微細藻類が沈降・沈積することも防止される。
In addition, the
また、培養液を回転翼によって攪拌・流動させる従来方法は、その回転翼によって培養液中の微細藻類にダメージを与えるおそれがあるが、実施例の如く、培養液吐出ノズル16R、16L(17R、17L)から培養液を吐出して生ずる旋回流ないし渦流によって攪拌・流動させる方法は、微細藻類にダメージを与えるおそれがない。また、培養液を循環させるポンプとして回転ポンプを用いると、微細藻類にダメージを与えるおそれがあるが、実施例の循環ポンプ9は、ダイアフラムポンプ等の往復ポンプを用いているから、微細藻類にダメージを与えるおそれが少ない。
Further, the conventional method of stirring and flowing the culture solution with the rotor blades may damage microalgae in the culture solution with the rotor blades, but as in the examples, the culture
したがって、本発明によれば、大容量の培養タンクを用いて高品質の微細藻類を高効率・高濃度で大量培養することが可能となる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to culture a large amount of high-quality microalgae with high efficiency and high concentration using a large-capacity culture tank.
なお、実施例の培養装置は、透光性パイプ4の内部に差し込む光源6が、直管型の蛍光ランプであるが、これに限らず、例えば、多数の発光ダイオードが透光性パイプ4の内部に対して抜き差し自在な細長い配線基板の長さ方向に沿って直列的に接続されたLEDランプであってもよい。また、実施例では、透光性パイプ4の内部に光源6が差し込まれているが、これに限らず、例えば、金属蒸気放電ランプ等の高輝度光源から光ファイバで伝送される光を放射する光放射体が差し込まれるものであってもよい。また、透光性パイプ4は、プラスチックパイプに限らず、ガラスパイプを用いることもできる。また、培養タンク1は、金属製のものに限らず、プラスチック製のものであってもよい。
In the culture apparatus of the embodiment, the
本発明は、高品質の微細藻類を高効率・高濃度で大量培養することができる培養装置を提供するものである。 The present invention provides a culture apparatus capable of mass-culturing high-quality microalgae with high efficiency and high concentration.
1…培養タンク
2…タンク本体
2a…タンク本体の胴部
2b…タンク本体の底部
3…上蓋
4…透光性パイプ
5…照明装置
6…光源
8…タンク本体の排水口
9…循環ポンプ
10…培養液循環径路
W…培養液
16R、16L…一対の培養液吐出ノズル
17R、17L…一対の培養液吐出ノズル
DESCRIPTION OF
Claims (6)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009091674 | 2009-04-06 | ||
JP2009091674 | 2009-04-06 | ||
PCT/JP2010/056008 WO2010116946A1 (en) | 2009-04-06 | 2010-04-01 | Microalgae cultivation device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2010116946A1 true JPWO2010116946A1 (en) | 2012-10-18 |
Family
ID=42936230
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011508345A Pending JPWO2010116946A1 (en) | 2009-04-06 | 2010-04-01 | Microalgae culture equipment |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPWO2010116946A1 (en) |
WO (1) | WO2010116946A1 (en) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5828238B2 (en) * | 2011-02-01 | 2015-12-02 | 株式会社Ihi | Apparatus and method for culturing microalgae |
JP5713762B2 (en) * | 2011-03-31 | 2015-05-07 | Jfeメカニカル株式会社 | Seaweed onshore aquaculture device and seaweed onshore aquaculture method |
DE102012214493A1 (en) * | 2012-08-14 | 2014-02-20 | Air-Lng Gmbh | Photobioreactor for the cultivation of phototrophic organisms |
KR101450090B1 (en) * | 2013-04-30 | 2014-10-14 | 한국과학기술연구원 | Light Irradiation Device, Cultivation Device and Cultivation Method for Photosynthetic Microorganisms |
WO2015004816A1 (en) * | 2013-07-12 | 2015-01-15 | Trans Algae株式会社 | Microalgal culturing tank |
WO2015011842A1 (en) * | 2013-07-24 | 2015-01-29 | Trans Algae株式会社 | Microalgae-harvesting method and microalgae-harvesting trailer |
JP2020014385A (en) * | 2016-11-14 | 2020-01-30 | 株式会社フラウス | Algae culture apparatus |
CN108715793A (en) * | 2018-04-24 | 2018-10-30 | 佛山市瑞生海特生物科技有限公司 | A kind of green alga kind by heating wire offer isoperibol grows pipeline |
KR102348299B1 (en) | 2019-06-18 | 2022-01-11 | 한국과학기술연구원 | Cultivating device for photosynthetic microoranisms using exhaust gas and cultivating method using thereof |
IL272146B (en) * | 2020-01-20 | 2020-07-30 | Brevel Ltd | Closed photobioreactors for microorganism cultivation |
JP7216859B1 (en) | 2022-06-30 | 2023-02-01 | 三菱化工機株式会社 | Cooling mechanism for algae culture device and cooling method using the same |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5786290A (en) * | 1980-11-18 | 1982-05-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Cultivating method and apparatus |
JPS6353299U (en) * | 1986-09-26 | 1988-04-09 | ||
JPH0646827A (en) * | 1992-07-29 | 1994-02-22 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Culture device |
JPH1098964A (en) * | 1996-09-25 | 1998-04-21 | Sanyo Electric Co Ltd | Culture device |
JP2000228973A (en) * | 1999-02-10 | 2000-08-22 | Research Institute Of Innovative Technology For The Earth | Alga-culturing apparatus |
JP2002000256A (en) * | 2000-06-20 | 2002-01-08 | Sanyo Electric Co Ltd | Culture apparatus for algae |
JP2008148677A (en) * | 2006-12-16 | 2008-07-03 | Fumito Arai | Method for producing micromagnetic tool, and method for producing the micromagnetic tool device |
WO2008145719A1 (en) * | 2007-06-01 | 2008-12-04 | Wacker Chemie Ag | Photoreactor |
-
2010
- 2010-04-01 WO PCT/JP2010/056008 patent/WO2010116946A1/en active Application Filing
- 2010-04-01 JP JP2011508345A patent/JPWO2010116946A1/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5786290A (en) * | 1980-11-18 | 1982-05-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Cultivating method and apparatus |
JPS6353299U (en) * | 1986-09-26 | 1988-04-09 | ||
JPH0646827A (en) * | 1992-07-29 | 1994-02-22 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Culture device |
JPH1098964A (en) * | 1996-09-25 | 1998-04-21 | Sanyo Electric Co Ltd | Culture device |
JP2000228973A (en) * | 1999-02-10 | 2000-08-22 | Research Institute Of Innovative Technology For The Earth | Alga-culturing apparatus |
JP2002000256A (en) * | 2000-06-20 | 2002-01-08 | Sanyo Electric Co Ltd | Culture apparatus for algae |
JP2008148677A (en) * | 2006-12-16 | 2008-07-03 | Fumito Arai | Method for producing micromagnetic tool, and method for producing the micromagnetic tool device |
WO2008145719A1 (en) * | 2007-06-01 | 2008-12-04 | Wacker Chemie Ag | Photoreactor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2010116946A1 (en) | 2010-10-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2010116946A1 (en) | Microalgae cultivation device | |
US4952511A (en) | Photobioreactor | |
US9688951B2 (en) | Algae growth system | |
CA2394518C (en) | Photobioreactor | |
ES2621335T3 (en) | Reactor with integrated lighting | |
US20140065687A1 (en) | Bioreactor System and Related Bio-Stimulation Methods | |
ES2770336T3 (en) | Method of efficient delivery of photon energy to cultures in a liquid medium | |
GB2469085A (en) | Photobioreactor with multiple LED arrays for homogenous illumination | |
US20200283710A1 (en) | Illumination for a photobioreactor | |
KR101905084B1 (en) | Light cultivating apparatus for culturing microalgae of self-circulating type | |
CA2858204A1 (en) | Low-cost photobioreactor | |
JP4519542B2 (en) | Incubator | |
KR100818203B1 (en) | Split-column circulating photobioreactor and method for culturing photosynthetic microorganisms using the same | |
EP2725092A1 (en) | Device for breeding phototropic micro-organisms | |
JP5658938B2 (en) | Algae culture equipment | |
US20210002595A1 (en) | Culture tank | |
US20140113362A1 (en) | Closed Algae Cultivation System | |
KR101975457B1 (en) | Multi-layer jacketed intra-light unit and photobioreactor having the intra-light unit | |
KR20130128869A (en) | Apparatus for producing of microalgae | |
CN106010939A (en) | Alga culture device | |
CZ27242U1 (en) | Photobioreactor for culturing algae, particularly micro algae | |
US20230380389A1 (en) | Submersible life support device for aquatic ecosystems | |
IT202000017794A1 (en) | CULTURE SYSTEM FOR PHOTOSYNTHETIC MICROORGANISMS WITH ARTIFICIAL LIGHT | |
JP2006014628A (en) | Culture apparatus | |
TWI608095B (en) | Closed algae cultivation system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130621 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130813 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140501 |