KR101486237B1 - 액체의 기체 공급 장치를 포함하는 생물 반응기 - Google Patents

액체의 기체 공급 장치를 포함하는 생물 반응기 Download PDF

Info

Publication number
KR101486237B1
KR101486237B1 KR20130070305A KR20130070305A KR101486237B1 KR 101486237 B1 KR101486237 B1 KR 101486237B1 KR 20130070305 A KR20130070305 A KR 20130070305A KR 20130070305 A KR20130070305 A KR 20130070305A KR 101486237 B1 KR101486237 B1 KR 101486237B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid
gas
gas supply
concentration
partition
Prior art date
Application number
KR20130070305A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140147301A (ko
Inventor
강석중
정우철
최병대
Original Assignee
경상대학교산학협력단
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경상대학교산학협력단 filed Critical 경상대학교산학협력단
Priority to KR20130070305A priority Critical patent/KR101486237B1/ko
Publication of KR20140147301A publication Critical patent/KR20140147301A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101486237B1 publication Critical patent/KR101486237B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/26—Conditioning fluids entering or exiting the reaction vessel
    • 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
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/24—Recirculation of gas
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

본 발명은 이산화탄소, 산소, 공기 등의 기체를 미세 조류 등 미생물의 배양 등을 위한 액체에 공급할 수 있게 하는 액체의 다단 기체 공급 장치에 관한 것으로서, 액체에 기체를 공급하는 액체의 다단 기체 공급 장치에 있어서, 일측에 액체 투입구가 설치되고, 타측에 액체 배출구가 설치되며, 내부에 액체 수용 공간이 형성되는 몸체; 상기 몸체 내부에 설치되고, 상기 액체 투입구 보다 낮은 위치에 액체 통로가 형성되는 제 1 칸막이; 상기 액체 통로를 지난 액체에 기체를 공급하는 기체 공급부; 및 상기 액체에 용해되지 않은 기체를 재순환시키는 기체 재순환부;를 포함할 수 있다.

Description

액체의 기체 공급 장치를 포함하는 생물 반응기{Bioreactor comprising apparatus for providing gases to liquid}
본 발명은 생물 반응기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이산화탄소, 산소, 공기 등의 기체를 미세 조류 등 미생물의 배양을 위한 배양액 등의 액체에 공급할 수 있게 하는 액체의 다단 기체 공급 장치를 포함하는 생물 반응기에 관한 것이다.
일반적으로, 광합성 생물인 미세 조류는 이산화탄소를 흡수해서 광합성 작용에 의해 비타민류, 아미노산, 색소류, 단백질, 다당류, 지방산, 친환경 오일 성분 등의 유용 성분을 제조하거나, 양식의 사료용, 바이오디젤 원료 등으로 이용하기 위하여 배양되고 있다.
또한, 이런 종류의 미세 조류는 지구 온난화의 원인 중 하나인 이산화탄소를 처리하는 수단으로도 이용될 수 있고, 최근에는 대량으로 배양시킬 수 있는 배양조 등이 연구되고 있다.
그러나, 종래에는 액체의 표면에만 공기중의 이산화탄소가 접촉되는 것으로서, 액체 내부에 이산화탄소 등 미세 조류를 배양하기 유리한 기체를 다량으로 충분히 용해시킬 수 있는 방법이 없었기 때문에 미세 조류의 배양 효율이 크게 떨어지고, 배양 속도나 배양량을 증대시킬 수 없었던 문제점이 있었다.
한편, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 일본공개번호 2009-539373호에 제시된 바와 같이, 배양 용기 중 용존 산소를 증대시키는 기술이 개발되었으나, 용해되지 않고 남은 기체가 낭비되고, 기체가 외부로 누출되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 이산화탄소 등 배양에 도움을 주는 기체를 액체 수중에 기포 상태로 분사하여 액체에 기체를 충분히 강제로 용해시킴으로써 기체를 포화도에 이르게 하여 용해도를 극대화시키고, 공기실과 고농도 기체실을 분리하여 기체 용존 효율을 높일 수 있으며, 기체를 재순환시켜서 기체 사용량을 절감할 수 있게 하는 액체의 다단 기체 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 액체의 다단 기체 공급 장치는, 액체에 기체를 공급하는 액체의 다단 기체 공급 장치에 있어서, 일측에 액체 투입구가 설치되고, 타측에 액체 배출구가 설치되며, 내부에 액체 수용 공간이 형성되는 몸체; 상기 몸체 내부에 설치되고, 상기 액체 투입구 보다 낮은 위치에 액체 통로가 형성되는 제 1 칸막이; 상기 액체 통로를 지난 액체에 기체를 공급하는 기체 공급부; 및 상기 액체에 용해되지 않은 기체를 재순환시키는 기체 재순환부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 몸체는, 상기 제 1 칸막이에 의해서 액체 상방에 공기가 존재하는 공기실과 액체 상방에 상기 기체가 고농도로 존재하는 기체실로 구획되며, 상기 액체 투입구는, 상기 몸체의 전면 상방에 형성되며, 상기 액체에 의해서 상기 기체실의 기체와 공기실의 공기가 서로 분리되도록 상기 제 1 칸막이의 액체 통로는, 상기 제 1 칸막이의 하단부에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 기체 농도가 상대적으로 높은 액체와 상대적으로 낮은 액체가 서로 혼합되지 않도록 상기 몸체 내부에 설치되고, 상방이 개방된 제 2 칸막이;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 기체 재순환부는, 상기 몸체 내부 상방에 설치되어 상기 기체를 수거하는 기체 수거관; 수거된 기체를 상기 기체 공급 장치로 재순환시키는 기체 재순환 라인; 상기 기체 재순환 라인에 설치되는 블로워; 및 상기 기체 재순환 라인에 설치되어 기체를 액체 수중에 분사하는 기체 분사관;을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 기체 공급부는, 기체 저장소에 저장된 기체를 공급하는 기체 공급 라인; 상기 기체 공급 라인에 설치되어 기체 흐름을 단속하는 밸브; 및 상기 기체 공급 라인에 설치되어 기체를 액체 수중에 분사하는 기체 분사관;을 포함하고, 기체가 포함된 액체을 미세 조류 배양조로 이송하는 액체 배출관;을 더 포함하고, 상기 몸체 내부에 설치되어 상기 액체을 가열하는 히터; 상기 몸체 내부에 설치되어 상기 액체을 냉각시키는 냉각 장치; 상기 몸체 내부에 설치되어 상기 액체을 교반하는 교반 장치; 상기 액체의 기체 농도를 측정하는 농도 측정 센서; 및 상기 농도 측정 센서의 측정치에 따라 상기 밸브에 제어신호를 인가하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 액체에 배양대상이 되는 미생물의 배양에 필요한 기체, 예컨대 미세 조류나 식물세포의 경우 이산화탄소를 효율적으로 주입함으로써, 액체의 기체 용존율을 높임으로써, 배양 생산성을 크게 높일 수 있고, 기체 사용량을 절감하여 전체 배양에 소요되는 비용을 낮출 수 있다. 아울러, 본 발명의 액체의 다단 기체 공급 장치는 동물세포나 식물세포의 배양을 위한 생물반응기에 적용이 가능하여 이산화탄소는 물론 산소나 공기와 같은 세포의 성장에 필요한 기체의 공급에 유용하게 사용될 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 액체의 다단 기체 공급 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 액체의 다단 기체 공급 장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 액체의 다단 기체 공급 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 액체의 다단 기체 공급 장치(100)를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 액체의 다단 기체 공급 장치(100)를 나타내는 사시도이다.
먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 액체의 다단 기체 공급 장치(100)는, 미세 조류를 포함하는 식물 세포를 배양하기에 유리한 이산화탄소 등의 기체(1)를 액체(W)에 공급하여 기체 용존율이 높은 액체을 제조하는 장치로서, 크게 몸체(10)와, 제 1 칸막이(11)와, 제 2 칸막이(12)와, 기체 공급부(20) 및 기체 재순환부(18)를 포함할 수 있다.
여기서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(10)는, 일측에 액체 투입구(10a)가 설치되고, 타측에 액체 배출구(10b)가 설치되고, 내부에 액체 수용 공간이 형성되는 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 콘크리트나 철근 콘트리트 구조물로 이루어진 육면체의 벽체(10-1)를 갖는 전체적으로 박스 형상이고, 상기 제 1 칸막이(11)에 의해서 액체(W) 상방에 공기가 존재하는 공기실(A)과 액체 상방에 상기 기체(1)이 고농도로 존재하는 기체실(B)로 구획될 수 있다.
이러한, 상기 몸체(10)의 형상은 도시된 육면체 이외에도 튜브형태나, 원기둥형이나 다각면체 등 매우 다양하게 이루어질 수 있고, 상기 몸체(10)의 재질 역시, 상술된 콘트리크나 철근 콘트리트 구조물 이외에도 강철판, 스테인레스 강판, 합성 수지, 유리 섬유나 탄소 섬유가 내장된 복합 재질 등 다양한 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 몸체(10)의 상기 액체 투입구(10a)는, 상기 몸체(10)의 전면(10-2) 상방에 형성되어, 상기 액체 투입구(10a)를 통해서 상기 몸체(10)의 내부로 유입되는 액체(W)들은 자연 낙하되어 상기 몸체(10)의 하부에 수용될 수 있다.
또한, 상기 제 1 칸막이(11)는, 상기 액체(W)에 의해서 상기 기체실(B)의 기체와 공기실(A)의 공기가 서로 분리되도록 상기 몸체(10) 내부에 설치되는 구조물로서, 상기 액체 투입구(10a) 보다 낮은 위치에 액체 통로(P)가 형성될 수 있고, 상기 제 1 칸막이(11)의 액체 통로(P)는, 상기 제 1 칸막이(11)의 하단부에 형성될 수 있다.
따라서, 상기 액체 투입구(10a)를 통해서 상기 몸체(10) 내부의 공기실(A)로 유입되어 상기 몸체(10)의 하부로 자연 낙하된 상기 액체(W)은 상기 제 1 칸막이(11)의 하부에 형성된 상기 액체 통로(P)를 통해서 상기 몸체(10) 내부의 기체실(B)로 유입될 수 있다.
그러므로, 상기 몸체(10) 내부의 기체실(B)의 기체(1)는 상기 제 1 칸막이(11)에 의해서 차단되어 상기 공기실(A)로 유입될 수 없기 때문에 기체(1)가 외부로 누출되어 낭비되는 것을 원천적으로 방지할 수 있다.
이러한, 상기 제 1 칸막이(11)의 재질 역시, 상술된 콘트리크나 철근 콘트리트 구조물 이외에도 강철판, 스테인레스 강판, 합성 수지, 유리 섬유나 탄소 섬유가 내장된 복합 재질 등 다양한 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제 2 칸막이(12)는, 기체 농도가 상대적으로 높은 액체(상기 액체 배출구(10b)측 액체)와 기체 농도가 상대적으로 낮은 액체(상기 공기실(A)측 액체)가 서로 혼합되지 않도록 상기 몸체(10) 내부에 설치되는 것으로서, 상기 액체(W)을 여러 구역으로 나누어서 수용하기 위하여 상기 액체(W)이 위로 통과될 수 있도록 상방이 개방된 형태의 구조물일 수 있다.
여기서, 상기 제 2 칸막이(12)의 재질 역시, 상술된 콘트리크나 철근 콘트리트 구조물 이외에도 강철판, 스테인레스 강판, 합성 수지, 유리 섬유나 탄소 섬유가 내장된 복합 재질 등 다양한 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 기체 공급부(20)는, 상기 액체 통로(P)를 지난 액체(W)에 기체(1)을 공급하는 장치로서, 상기 기체(1)는 이산화탄소, 산소, 공기 또는 이들 중 적어도 둘 이상을 포함하는 혼합 기체일 수 있다.
여기서, 상기 기체 공급부(20)는, 기체 저장소(21)에 저장된 기체(1)을 공급하는 기체 공급 라인(22)과, 상기 기체 공급 라인(22)에 설치되어 기체 흐름을 단속하는 밸브(23) 및 상기 기체 공급 라인(22)에 설치되어 기체(1)을 액체(W) 수중에 미세한 기체 방울의 형태로 분사하는 기체 분사관(24)을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 사상에 따른 액체의 다단 기체 공급 장치(100)는, 상기 액체 배출구(10b)에 설치되고, 기체(1)가 포함된 액체(W)을 배양조(1000)로 이송하는 액체 배출관(16)을 더 포함할 수 있다. 배양조(1000)는 통상의 경주로형 연못일 수 있고, 선택적으로 폐쇄형의 원통형 또는 관형 생물 반응기일 수 있다(미도시).
따라서, 이러한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 액체의 다단 기체 공급 장치(100)의 액체 제조 과정을 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 액체 투입구(10a)를 통해서 상기 몸체(10) 내부의 공기실(A)로 유입되어 상기 몸체(10)의 하부로 자연 낙하된 상기 액체(W)은 상기 제 1 칸막이(11)의 하부에 형성된 상기 액체 통로(P)를 통해서 상기 몸체(10) 내부의 기체실(B)로 유입되고, 상기 기체실(B)의 바닥에 설치되는 상기 기체 분사관(24)에 의해서 액체(W) 수중에 미세한 기체 방울 형태로 분사되는 기체(1)가 액체(W) 내부에 용해되어 양질의 액체(W)을 제조할 수 있고, 상기 액체 배출관(16)을 이용하여 상기 액체(W)을 미세 조류 배양조(1000)로 이송시킬 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기체 재순환부(18)는, 상기 몸체(10) 내부 상방에 설치되어 상기 기체(1)을 수거하는 기체 수거관(13)과, 수거된 기체(1)를 상기 기체 공급 장치(20)로 재순환시키는 기체 재순환 라인(15)과, 상기 기체 재순환 라인(15)에 설치되는 블로워(14) 및 상기 기체 재순환 라인(15)에 설치되어 기체(1)을 액체(W) 수중에 미세한 기체 방울의 형태로 분사하는 기체 분사관(17)을 포함할 수 있다. 이외에도 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기체 재순환부(18)는 상기 기체 공급부(20)와 연결되어 설치되는 것도 가능하다.
따라서, 상기 액체(W)에 용해되지 않고 공기 중으로 확산된 상기 기체(1)를 버리지 않고, 상기 재순환 라인을 따라 재순환시킴으로써 기체(1)의 낭비를 방지할 수 있다.
실제 본 발명자들은 액체에 공급한 이산화탄소의 상당부분이 액체에 용해되지 않고 다시 공기중으로 확산되어, 용존효율이 높지 않음을 확인하였고, 이렇게 공기중으로 확산된 이산화탄소를 강제적으로 액체에 재차 공급할 경우, 이산화탄소의 용존효율이 크게 향상됨을 확인하였다.
실험예 1: 실험실 규모에서의 배양
실험실 규모의 미세조류 배양에서 이산화탄소 공급시 단순공급장치와 다단 기체공급장치를 비교하였다. 배양에 사용된 미세조류는 난노크로롭시스 속 조류(Nannochloropsis sp.)를 사용하였으며, 1.2 m(지름) X 1.0 m(높이)의 원형 FRP 수조로 배양하였다. 배지종류, 배지농도, 수온, 광주기, 조도 등 모두 동일하게 하였으며 미세조류 배양에 있어 이산화탄소 공급시 일반 에어스톤을 이용한 단순공급장치와 다단 기체공급장치를 사용하였을 때 증식되는 미세조류의 양을 측정한 결과는 단순공급장치를 사용하였을 경우 1 mL 당 세포수 6.29 X 107 ~ 6.41 X 107 cell 사이였다. 하지만 다단 기체공급장치를 이용한 구에서는 1 mL 당 1.49 X 108 ~ 1.51 X 108 cell로 두 배 이상 증가되었다.
표 1
(104 cells/mL)
Figure 112013054600485-pat00001

실시예 2: 현장 규모에서의 배양
현장 규모의 미세조류 배양에서 이산화탄소 공급시 단순공급장치와 다단 기체공급장치를 비교하였다. 배양한 미세조류는 난노크로롭시스 속 조류(Nannochloropsis sp.)를 사용하였으며, 100 m(가로) X 10 m(세로) X 0.4 m(높이)의 총 배양수량 400톤 규모의 수량에서 배양하였다. 배지종류, 배지농도, 수온, 광주기, 조도 등 모두 동일하게 하였으며 미세조류 배양에 있어 이산화탄소 공급시 일반 에어스톤을 이용한 단순공급장치와 다단 기체공급장치를 사용하였을 때 증식되는 미세조류의 양을 측정한 결과는 단순공급장치를 사용하였을 경우에는 1 mL 당 세포수가 6.05 X 107 ~ 6.12 X 107 cell 이었다. 하지만 다단 기체공급장치를 사용하였을 경우에는 1 mL 당 1.20 X 108 ~ 1.21 X 108 cell로 거의 두 배에 육박하게 증가되었다.
표 2
(104 cells/mL)
Figure 112013054600485-pat00002

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 액체의 다단 기체 공급 장치는 이산화탄소 외에도 산소의 공급을 필요로 하는 호기성 세포의 배양이나, 공기의 공급을 필요로 하는 세포를 위한 액체에 각각 산소와 공기를 효율적으로 공급하는데 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 액체의 다단 기체 공급 장치(200)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 액체의 다단 기체 공급 장치(200)는, 상기 몸체(10) 내부에 설치되어 상기 액체(W)을 가열하는 히터(30)와, 상기 몸체(10) 내부에 설치되어 상기 액체(W)을 냉각시키는 냉각 장치(40)와, 상기 몸체(10) 내부에 설치되어 상기 액체(W)을 교반하는 교반 장치(50)와, 상기 액체(W)의 기체 농도를 측정하는 농도 측정 센서(S) 및 상기 농도 측정 센서(S)의 측정치에 따라 상기 밸브(23)에 제어신호를 인가하는 제어부(60)를 더 포함할 수 있다.
따라서, 작업자는 상기 히터(30)와, 상기 냉각 장치(40)를 이용하여 상기 액체(W)의 온도를 최적의 상태로 유지할 수 있고, 상기 교반 장치(50)를 이용하여 상기 액체(W)을 보다 균일하게 교반할 수 있으며, 상기 농도 측정 센서(S) 및 제어부(60)를 이용하여 최적의 기체 농도를 정밀하게 맞추어 고품질의 액체(W)을 생산할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100, 200: 액체의 다단 기체 공급 장치
1: 기체
10: 몸체
10-1: 벽체
10-2: 전면
10a: 액체 투입구
10b: 액체 배출구
11: 제 1 칸막이
12: 제 2 칸막이
P: 액체 통로
20: 기체 공급부
A: 공기실
B: 기체실
13: 기체 수거관
14: 블로워
15; 기체 재순환 라인
16: 액체 배출관
17: 기체 분사관
18: 기체 재순환부
22: 기체 공급 라인
23: 밸브
24: 기체 분사관
1000: 미세 조류 배양조
30: 히터
40: 냉각 장치
50: 교반 장치
S: 농도 측정 센서
60: 제어부

Claims (5)

  1. 일측의 상방에 액체 투입구가 설치되고, 타측에 액체 배출구가 설치되며, 상기 액체 투입구 보다 낮은 위치에 액체 통로가 형성되는 제1칸막이가 내부에 설치되어 액체 상방에 공기가 존재하는 공기실과 액체 상방에 상기 기체가 고농도로 존재하는 기체실로 구획되며, 기체 농도가 상대적으로 높은 상기 액체 통로 측 액체와 상대적으로 낮은 상기 액체 통로를 통과한 액체가 서로 혼합되지 않도록 상기 몸체 내부에 설치되고 상방이 개방된 제2칸막이가 설치되는, 액체 수용 공간이 형성되는 몸체,
    상기 몸체 내부에 설치되고, 상기 액체 투입구 보다 낮은 위치에 액체 통로가 형성되는 제 1 칸막이,
    상기 액체 통로를 지난 기체농도가 상대적으로 낮은 액체에 기체를 공급하는 기체 공급부; 및
    상기 제2칸막이를 통과한 상기 액체 배출구 측의 액체에 용해되지 않은 기체를 재순환시키는 기체 재순환부,
    를 포함하는 액체의 다단 기체 공급 장치;
    상기 액체 배출구에 설치되고 기체가 포함된 배양액을 이송하는 액체 배출관; 및
    미세조류 배양을 위한 배양조를 포함하는 생물 반응기에 있어서,
    상기 액체는 배양액인 생물 반응기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기체 재순환부는,
    상기 몸체 내부 상방에 설치되어 상기 기체를 수거하는 기체 수거관;
    수거된 기체를 상기 기체 공급 장치로 재순환시키는 기체 재순환 라인;
    상기 기체 재순환 라인에 설치되는 블로워; 및
    상기 기체 재순환 라인에 설치되어 기체를 액체 수중에 분사하는 기체 분사관;
    을 더 포함하는 생물 반응기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기체 공급부는, 기체 저장소에 저장된 기체를 공급하는 기체 공급 라인; 상기 기체 공급 라인에 설치되어 기체 흐름을 단속하는 밸브; 및 상기 기체 공급 라인에 설치되어 기체를 액체 수중에 분사하는 기체 분사관;을 포함하고,
    기체가 포함된 액체을 미세 조류 배양조로 이송하는 액체 배출관;을 더 포함하고,
    상기 몸체 내부에 설치되어 상기 액체을 가열하는 히터;
    상기 몸체 내부에 설치되어 상기 액체을 냉각시키는 냉각 장치;
    상기 몸체 내부에 설치되어 상기 액체을 교반하는 교반 장치;
    상기 액체의 기체 농도를 측정하는 농도 측정 센서; 및
    상기 농도 측정 센서의 측정치에 따라 상기 밸브에 제어신호를 인가하는 제어부;
    를 더 포함하는 생물반응기.
KR20130070305A 2013-06-19 2013-06-19 액체의 기체 공급 장치를 포함하는 생물 반응기 KR101486237B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130070305A KR101486237B1 (ko) 2013-06-19 2013-06-19 액체의 기체 공급 장치를 포함하는 생물 반응기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130070305A KR101486237B1 (ko) 2013-06-19 2013-06-19 액체의 기체 공급 장치를 포함하는 생물 반응기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140147301A KR20140147301A (ko) 2014-12-30
KR101486237B1 true KR101486237B1 (ko) 2015-01-26

Family

ID=52592572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20130070305A KR101486237B1 (ko) 2013-06-19 2013-06-19 액체의 기체 공급 장치를 포함하는 생물 반응기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101486237B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101963968B1 (ko) * 2017-09-13 2019-03-29 한국해양과학기술원 재순환 루프를 포함하는 회분식 또는 연속식 배양기 및 이를 이용한 배양 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006341225A (ja) * 2005-06-10 2006-12-21 Chugoku Electric Power Co Inc:The 気液混合装置
KR20110043755A (ko) * 2008-08-26 2011-04-27 파나소닉 전공 주식회사 공기 용해수 생성 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006341225A (ja) * 2005-06-10 2006-12-21 Chugoku Electric Power Co Inc:The 気液混合装置
KR20110043755A (ko) * 2008-08-26 2011-04-27 파나소닉 전공 주식회사 공기 용해수 생성 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140147301A (ko) 2014-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fu et al. Photo-bioreactor design for microalgae: A review from the aspect of CO2 transfer and conversion
KR101148194B1 (ko) 투명 필름으로 이루어진 광합성 생물 반응기
US20160319234A1 (en) Continuously controlled hollow fiber bioreactor
US20210079325A1 (en) Large scale mixotrophic production systems
EP2524962A1 (en) Algae culture system
KR20110094830A (ko) 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기와, 이를 이용한 미세조류 배양 및 수확 방법
US8986985B2 (en) Photobioreactor
US20120164712A1 (en) Production of algae
KR101486237B1 (ko) 액체의 기체 공급 장치를 포함하는 생물 반응기
KR101418297B1 (ko) 미세조류 반응장치 및 배양방법
CN107709537B (zh) 微藻的生产方法和设备
US20160145552A1 (en) Floating photobioreactor system comprising a floating photobioreactor and an integrated paddle wheel and an airlift and methods of use
DE102019003798A1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Eintrag von Kohlendioxid in Photobioreaktoren
CN102373150A (zh) 光生物反应器和光生物培养系统
CN102373151A (zh) 光生物反应器和光生物培养系统
CN102783405B (zh) 一种气提式循环水藻类培养系统
CN102344888B (zh) 循环式光生物反应器
KR101125711B1 (ko) 분사 장비를 구비한 광생물반응기 및 이를 이용한 미세조류의 배양 방법
CN109251847A (zh) 利用阳光培养光合微生物的装置及方法
AU2012379589B2 (en) Trap type carbon replenishing device for culturing microalgae of opened pool and carbon replenishing method thereof
WO2014044883A1 (es) Fotobiorreactor combinado tipo air-lift para la producción de biomasa
WO2018086326A1 (zh) 光合生物反应器
CN106190777B (zh) 一种组合式微藻培养采收装置和方法
TW201408192A (zh) 具有二氧化碳捕集功能之微藻養殖裝置及方法
CN204474655U (zh) 一种微藻的固定化养殖装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180112

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191220

Year of fee payment: 6