KR20200077684A - Flow Control type continuous microalgae cultivating device and cultivating method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 연속식 미세조류 배양장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배양 단계별로 배양챔버들이 개폐 가능한 격벽으로 구분되어 설치되고, 배양 단계마다 배양챔버들이 기울어진 후 격벽이 순차적으로 개방되면 각 배양챔버에 수용된 미세조류가 다음 배양챔버로 유동되도록 한 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치 및 배양방법에 관한 것이다. The present invention relates to a continuous microalgae culture apparatus, and more specifically, the culture chambers are divided and installed into partition walls that can be opened and closed in each culture step, and when the culture chambers are inclined for each culture step, the culture walls are sequentially opened, and then each culture chamber is opened. It relates to a flow-control-type continuous microalgae culture apparatus and a culture method for allowing the microalgae contained in the flow to the next culture chamber.
일반적으로, 미세조류는 지구상에 가장 오래된 생물로 그 수가 수 천종에 달하나 이 가운데 약 0.1% 정도의 생리활성이 알려져 있고, 극히 일부만이 산업적 규모로 배양되고 있으며, 그 중 클로렐라(chlorella)나 스피루리나(spirulina)와 같은 미세조류는 식이보조제, 건강보조식품, 수산양식용사료, 대체의약품 및 에너지 자원 등의 다양한 소재물질로 개발되고 있다.In general, microalgae are the oldest living organisms on the planet, reaching thousands of species, but about 0.1% of them are known for their physiological activity, and only a few are cultivated on an industrial scale, including chlorella and spirulina. Microalgae such as (spirulina) are being developed as a variety of material materials such as dietary supplements, health supplements, aquaculture feeds, alternative medicines and energy resources.
한편, 식물체에서 생산되는 생리활성물질은 2차 대사산물로 세포의 성장이 완료된 다음 외부로부터 자신을 방어하기 위해 생산하는 항산화, 항염증, 항진균, 항균 및 항암 작용을 하는 물질로 알려져 있다. 식물로부터 생산되는 카로티노이드도 대표적인 2차 대사산물이며 미세조류로부터 생산된 사례가 보고되어 있다. 또한, 미세조류에서 생산되는 생리활성물질 생산은 균주의 대수성장기가 아닌 성장이 중지된 휴지기에서 생산된다고 알려져 있으므로, 생리활성물질의 최대 생산을 위해서는 대수기에서 세포배양을 최대화하는 1차 배양과, 휴지기에 최대 세포수를 이용하여 생리활성물질 생산을 최대화하는 2차 배양의 2단계 성장 구성이 필수적이다. 이에 종균 접종에 배양조건은 삼투압 및 전단응력에 크게 영향을 받아 세포에 충격을 최소화하는 배양조건이 제공되어야 하고, 이를 감안하여 연속 흐름식 배양장치의 개발이 활발히 진행되고 있다. Meanwhile, physiologically active substances produced by plants are secondary metabolites, and are known to have antioxidant, anti-inflammatory, anti-fungal, anti-cancer and anti-cancer activities that are produced to defend themselves from the outside after cell growth is completed. Carotenoids produced from plants are also representative secondary metabolites, and cases produced from microalgae have been reported. In addition, it is known that the production of physiologically active substances produced from microalgae is produced in the resting period, where growth is stopped, rather than the logarithmic growth period of the strain. For maximum production of physiologically active substances, primary culture to maximize cell culture in logarithmic period, It is essential to construct a two-stage growth of secondary culture that maximizes the production of bioactive substances using the maximum number of cells during the resting period. Therefore, the culture conditions for seed inoculation are greatly influenced by osmotic pressure and shear stress, and culture conditions for minimizing the impact on cells should be provided. In view of this, development of a continuous flow type culture apparatus is actively being conducted.
이러한 종래의 배양장치에 대해 간략히 설명하자면, 도 1에서 보듯이 다수의 제1수직관(10), 다수의 제1수직관(10)에 미세조류를 공급하도록 제1수직관(10)의 하단에 설치된 제1수평관(20), 제1수직관(10)의 이웃하게 배치된 다수의 제2수직관(30), 다수의 제2수직관(30)이 통하도록 제2수직관(30)의 하단에 설치된 제2수평관(40)과, 서로 이웃한 어느 하나의 제1수직관(10)과 제2수직관(30)을 연결하여 설치된 연결관(50)을 포함하여 이루어진다. 따라서, 제1수평관(20)에서 공급된 미세조류가 제1수직관(10)에 공급되고, 제1수직관(10)에서 배양된 미세조류가 연결관(50)을 통해 제2수평관(40) 및 제2수직관(30)에 공급될 수 있다. 이후, 배양이 완료되면 어느 하나의 제2수직관(30)을 통해 배출될 수 있다. Briefly described with respect to such a conventional culture device, as shown in Figure 1, a plurality of first
하지만, 초기의 미세조류를 제1수평관(10)에 공급하거나, 제1수직관(10)에서 제2수직관(20)으로 미세조류를 이동시키거나, 배양이 완료된 미세조류를 배출하기 위해서는 펌프를 포함한 이송장치가 요구되므로, 배양장치의 제작 및 유지 관리 비용이 많이 요구되는 문제점이 있다. However, in order to supply the initial microalgae to the first
또한, 각 수직관의 미세조류의 배양 정도가 무시된 채, 일괄적으로 이동 및 배출되어 최종 제품의 품질이 낮아지고, 실시간 제어를 통한 대량 생산이 어렵다는 다른 문제점이 있다. In addition, there is another problem that the quality of the final product is lowered and mass production through real-time control is difficult due to the collective movement and discharge of the microalgae of each vertical tube while ignoring it.
상기된 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 미세조류의 배양 단계에 따라 바닥의 표면적이 증가하는 다수의 배양챔버가 순차적으로 배치되고, 배양챔버들이 경사지면서 격벽이 순차적으로 개방되면 중력에 의해 당해 배양챔배에서 배양 중인 미세조류가 다음 단계의 배양챔버로 이동함으로써, 단계별 배양을 통해 대량 생산이 가능하도록 제작된 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치 및 배양방법을 제공함에 있다. The object of the present invention was devised to solve the above-described problem is that a number of culture chambers in which the surface area of the bottom increases in accordance with the cultivation stage of the microalgae are sequentially arranged, and when the culture chambers are inclined and the barrier ribs are opened sequentially, gravity is applied. It is to provide a flow-control type continuous microalgae culture apparatus and a culture method that is manufactured to enable mass production through step-by-step culture by moving the microalgae being cultured in the culture chamber to the next culture chamber.
상술된 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치는 미세조류를 배양하도록 제작된 연속식 배양장치에서, 격벽수단과, 이 격벽수단에 의해 배양공간들이 미세조류의 배양 과정별로 구분된 배양챔버를 구비하는 배양부;를 포함할 수 있다. In order to achieve the above object, the flow-controlled continuous microalgae culture apparatus according to the present invention is a continuous culture apparatus designed to cultivate microalgae, a partition wall means, and the culture spaces of the microalgae are cultured by the partition wall means. It may include; a culture unit having a culture chamber divided by each.
이때, 격벽수단은 당해 배양공간의 미세조류를 다음 배양공간으로 이동시키기 위해 승강격벽을 승강시켜 이웃한 배양공간들을 개폐시키도록 설치되거나, 이동격벽을 이동시키면서 미세조류를 밀어서 당해 배양공간에서 다음 배양공간의 위치로 이동시키도록 설치될 수 있다. At this time, the partition wall means is installed to open and close the adjacent culture spaces by elevating the lifting bulkhead to move the microalgae of the culture space to the next culture space, or by pushing the microalgae while moving the moving bulkhead, the next culture in the culture space It can be installed to move to the location of the space.
또한, 배양공간들은 배양 과정별로 바닥 표면적이 다를 수 있다. In addition, the floor spaces of the culture spaces may be different for each culture process.
또한, 격벽수단은 다수의 배양공간으로 구분하면서 승강하도록 설치된 승강격벽에 인접하도록 배치되고, 당해 배양공간의 미세조류를 다음 배양공간으로 밀어내도록 설치된 이동부재를 더 구비할 수 있다. In addition, the partition wall means is arranged to be adjacent to the lifting partition installed to elevate while being divided into a plurality of culture spaces, and may further include a moving member installed to push the microalgae of the culture space to the next culture space.
또한, 배양챔버가 안착되면서 배양챔버의 일측부위가 축회전하도록 설치된 베이스;와 배양챔버를 경사지게 축회전시키도록 설치된 승강수단;을 더 포함할 수 있다. 이때, 당해 배양공간의 미세조류가 중력에 의해 다음 배양공간으로 이동할 수 있다. In addition, while the culture chamber is seated, one side of the culture chamber may be further provided with a base installed to rotate axially; and a lifting means installed to axially rotate the culture chamber; At this time, the microalgae of the culture space can be moved to the next culture space by gravity.
격벽수단은 다수의 배양공간으로 구분하도록 배치된 이동격벽을 자력으로 이동시키도록 설치된 자성체를 더 구비할 수 있다. The partition wall means may further include a magnetic body installed to move the moving partition wall arranged to be divided into a plurality of culture spaces by magnetic force.
이때, 이동격벽과 자성체는 미세조류를 밀어 배양 과정별로 이동시키고, 미세조류를 배출시키면 최초 배양공간을 구획하기 위해 이동하도록 설치될 수 있다.At this time, the moving bulkhead and the magnetic material may be installed to move the microalgae by culture process, and when the microalgae are discharged, the first culture space may be moved.
한편, 본 발명에 따른 유동 제어형 연속식 미세조류의 배양방법은 다수의 배양공간에서 미세조류를 단계별로 배양하는 방법에서, 종균이 접종된 미세조류를 격벽수단에 의해 배양챔버에 마련된 최초 배양공간에 공급하는 공급단계; 최초 배양공간의 미세조류를 다음 배양공간으로 이동시키고, 최초 배양공간에 종균이 접종된 미세조류를 공급하는 이동 및 공급단계; 이동 및 공급 단계를 반복하는 반복단계;와 배양이 끝난 미세조류를 최후 배양공간에서 배출하는 배출단계;를 포함할 수 있다. On the other hand, the method for culturing a flow-controlled continuous microalgae according to the present invention is a method of culturing microalgae in a plurality of culture spaces step-by-step, in which the microalgae inoculated with seed germs are first cultured in a culture chamber by a partition wall means. Supply step of supplying; A moving and feeding step of moving the microalgae of the first culture space to the next culture space, and supplying the microalgae inoculated with the seed bacteria to the first culture space; It may include a repeating step of repeating the moving and supplying step; and the discharge step of discharging the microalgae that have been cultured in the final culture space.
이때, 격벽수단은 승강격벽을 순차적으로 상승시켜 이웃한 배양공간이 순차적으로 통하게 하고, 이동부재를 왕복 이동시켜 당해 배양공간의 미세조류를 다음 배양공간으로 이동시키거나, 이동격벽들이 이동하면서 미세조류를 밀어 다음 배양공간으로 이동시킬 수 있다. At this time, the partition wall means sequentially raises and lowers the partition wall so that adjacent culture spaces pass sequentially, and the moving member is reciprocated to move the microalgae of the culture space to the next culture space or the microalgae as the moving bulkheads move. It can be moved to the next culture space by pushing.
또한, 배양챔버를 경사지게 하고, 승강격벽을 상승시켜 중력에 의해 미세조류가 당해 배양공간에서 다음 배양공간으로 이동할 수 있다.In addition, the culture chamber is inclined, and the lifting bulkhead is raised to allow the microalgae to move from the culture space to the next culture space by gravity.
그리고 이동격벽이 자성체에 의해 배양챔버의 바닥에 접촉하여 구름이동 또는 미끄럼이동할 수 있다. In addition, the moving bulkhead may contact the bottom of the culture chamber by a magnetic material to move or slide.
전술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 접종 초기성장, 대수증식기, 2차 대사산물생산의 최소 3개, 일례로 6개의 배양공간을 구비하고, 배양공간마다 조명수단이 설치됨으로써, 배양공간마다 최적의 조도, 파장 및 온도를 제공할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention as described above, the initial growth of the inoculation, logarithmic growth period, at least three of the secondary metabolite production, provided with six culture spaces, for example, by providing a lighting means for each culture space, optimal for each culture space It has the effect of providing illuminance, wavelength and temperature.
또한, 조명수단이 파장별 LED가 조합된 복합구조의 LED 모듈을 구비함으로써, 배양 과정마다 최적인 파장으로 변경하여 제공하고, 배양공간마다 다수의 센서가 설치되어 미세조류의 성장에 필요한 광원, 세포성장, 온도, 습도, 이산화탄소, 조도, 파장 등을 측정하여 항상 최적인 상태를 유지하도록 할 수 있는 효과가 있다. In addition, by providing the LED module of a complex structure in which the LEDs for each wavelength are combined with the lighting means, the light source and cells necessary for the growth of microalgae are provided by changing and providing the optimal wavelength for each culture process. It has the effect of measuring growth, temperature, humidity, carbon dioxide, illuminance, wavelength, etc. to maintain an optimal state at all times.
또한, 단계별로 배양이 완료되면, 당해 배양공간에서 격벽수단에 의해 다음 배양공간으로 미세조류가 이동하여 다음 단계의 배양이 제공되고, 미세조류에 따라 배양단계가 세분화되어 n개의 배양공간의 제공을 제공할 수 있는 효과가 있다. In addition, when the culture is completed step by step, the microalgae are moved from the culture space to the next culture space by the partition means, and the culture of the next stage is provided, and the culture stage is subdivided according to the microalgae to provide n culture spaces. There is an effect that can be provided.
그리고 이동격벽 및 자성체의 경우, 배양공간의 바닥 표면적의 크기를 임의로 변경할 수 있어 생산량을 극대화할 수 있는 효과가 있다. In addition, in the case of the moving bulkhead and the magnetic material, the size of the bottom surface area of the culture space can be arbitrarily changed to maximize production.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은 종래의 배양장치가 개략적으로 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치가 개략적으로 도시된 측면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 배양챔버가 도시된 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 배양장치의 작동 상태가 도시된 측면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 다른 실시 예가 도시된 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치가 개략적으로 도시된 측면도이다.
도 6은 도 2의 배양장치를 이용한 미세조류의 배양방법이 도시된 구성도이다.
도 7 내지 도 10은 도 6에 도시된 배양방법에서 미세조류의 이동 과정이 축약되어 개략적으로 도시된 도면이다. The following drawings attached in this specification are intended to illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the present invention, so the present invention is limited only to those described in those drawings. And should not be interpreted.
1 is a schematic view showing a conventional culture apparatus.
2 is a side view schematically showing a flow control type continuous microalgae culture apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of the culture chamber shown in FIG. 2.
Figure 4 is a side view showing the operating state of the culture device shown in Figure 2;
5A to 5C are side views schematically illustrating a flow-controlled continuous microalgae culture apparatus according to another embodiment.
6 is a block diagram showing a method of culturing microalgae using the culture apparatus of FIG. 2.
7 to 10 is a view schematically showing the process of microalgae is abbreviated in the culture method shown in FIG. 6.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily implement the present invention. However, in the detailed description of the operating principle of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.
<구성><Configuration>
본 발명에 따른 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치는 1개의 배양챔버에 다수의 격벽수단이 일정 간격으로 배치되어 다수의 배양공간이 마련되고, 배양공간마다 배양 단계별로 미세조류가 증식될 수 있다. 일례로, 격벽수단은 판형상이면서 승강하는 승강격벽과, 판형상이면서 좌우방향으로 왕복이동하는 이동부재를 포함할 수 있다. 또한, 다른 예로 격벽수단은 원기둥 또는 역"T"자 형상이면서 구름 이동 또는 미끄럼 이동하는 이동격벽과, 이동격벽을 자력으로 이동시키는 자성체를 포함할 수 있다.In the flow-controlled continuous microalgae culture apparatus according to the present invention, a plurality of partitioning means are arranged at regular intervals in one culture chamber, and a plurality of culture spaces are provided, and microalgae can be proliferated in each culture step in each culture space. In one example, the partition wall means may include a plate-like and elevating partition, and a plate-shaped and movable member reciprocating in the left and right directions. In addition, as another example, the partition wall means may include a cylindrical or inverted "T" shape, a moving partition wall that moves or slides, and a magnetic body that moves the partition wall with magnetic force.
단계별 증식이 완료되면, 배양챔버를 경사지게 위치시켜 중력과 더불어 이동부재의 왕복 이동을 통해 어느 배양 단계의 배양챔버에서 다음 배양 단계의 배양챔버로 미세조류를 이동시키도록 제작될 수 있다. 이때, 배양챔버는 종균이 접종된 미세조류를 배양하고, 이 미세조류를 증식시키며, 증식된 미세조류를 휴지기로 유도하여 2차 대사산물인 생리활성물질을 생성하도록 적어도 4개 이상의 배양공간이 마련될 수 있다.When the step-by-step propagation is completed, the culture chamber may be positioned to be inclined to move the microalgae from the culture chamber of a certain culture step to the culture chamber of the next culture step through reciprocating movement of the moving member with gravity. At this time, the culture chamber is provided with at least 4 or more culture spaces to cultivate the microalgae inoculated with seed germs, propagate the microalgae, and induce the proliferated microalgae into a resting period to generate a physiologically active substance as a secondary metabolite. Can be.
또한, 일 실시 예의 배양 공정 및 방법에 대해 간략히 설명하자면, 종균이 접종된 미세조류가 1차 배양공간에 공급되어 일정 기간 1차 배양될 수 있다. 1차 배양 후 배양챔버가 기울어지면 승강격벽이 개방되고, 이동부재가 왕복 이동하면서 1차 배양된 미세조류가 1차 배양공간에서 2차 배양공간으로 이동될 수 있다. 이후, 승강격벽이 폐쇄되고, 배양챔버가 수평으로 복귀된 후 1차 배양공간에 종균이 접종된 미세조류가 공급될 수 있다. 이러한 동작 또는 공정을 반복한 후 최후 배양공간까지 미세조류가 이동하여 배양이 끝나면 배양챔버가 기울어지고, 승강격벽이 개방되면 이동부재가 왕복 이동하면서 완전 배양된 미세조류가 수확될 수 있다. 물론, 승강격벽이 다시 폐쇄되고, 다음 배양챔버로 이전 배양챔버의 미세조류를 이송하는 동작 및 공정이 반복되며, 최초 배양공간에 종균이 접종된 미세조류가 공급됨으로써, 연속적으로 미세조류를 배양 및 수확할 수 있다. 이러한 동작 또는 공정이 반복되어 대량으로 미세조류를 배양하여 수확할 수 있다. In addition, to briefly describe the culture process and method of an embodiment, the microalgae inoculated with the seed bacteria may be supplied to the primary culture space and primary culture for a certain period of time. After the primary culture, when the culture chamber is inclined, the lifting bulkhead is opened, and as the moving member reciprocates, the primary cultured microalgae can be moved from the primary culture space to the secondary culture space. Thereafter, the lifting bulkhead is closed, and the culture chamber is returned to the horizontal, and then the microalgae inoculated with the seed bacteria in the primary culture space may be supplied. After repeating such an operation or process, the microalgae move to the last culture space, and when the culture is finished, the culture chamber is inclined, and when the lifting bulkhead is opened, the moving member reciprocates and the fully cultured microalgae can be harvested. Of course, the lifting bulkhead is closed again, the operation and process of transferring the microalgae of the previous culture chamber to the next culture chamber is repeated, and by supplying the microalgae inoculated with the seed into the initial culture space, the microalgae are continuously cultured and Can be harvested. This operation or process can be repeated to cultivate microalgae in large quantities and harvest.
다른 실시 예의 배양공정 및 방법에 대해 간략히 설명하자면, 배양챔버에 다수의 이동격벽과 자성체들이 이격되어 배양공간들을 마련하도록 설치되고, 종균이 접종된 미세조류가 최초 배양공간에 공급되어 일정 기간 1차 배양될 수 있다. 이차 배양 후 이동격벽과 자성체들이 이동하여 미세조류가 2차 배양 공간으로 이동될 수 있다. 이때, 다른 이동격벽과 자성체가 배양챔버 내부로 배치되어 1차 배양공간을 마련되고, 이 1차 배양공간에 종균이 접종된 미세조류가 공급될 수 있다. 이러한 동작 및 공정이 반복되고, 마지막 배양이 끝나면 이동격벽과 자성체가 이동하면서 미세조류를 배양챔버 외부로 배출시킬 수 있다. 이 공정이 반복되어 대량으로 미세조류를 배양하여 수확할 수 있다. To briefly describe the culture process and method of another embodiment, a plurality of moving bulkheads and magnetic bodies are spaced apart from each other in a culture chamber to provide culture spaces, and microalgae inoculated with seed germs are supplied to the first culture space for a first period of time. Can be cultured. After the secondary culture, the moving bulkhead and the magnetic bodies move, so that the microalgae can be moved to the secondary culture space. At this time, another moving bulkhead and a magnetic body are disposed inside the culture chamber to prepare a primary culture space, and microalgae inoculated with seed bacteria may be supplied to the primary culture space. This operation and process is repeated, and when the last culture is completed, the moving bulkhead and the magnetic body may be moved to discharge microalgae to the outside of the culture chamber. By repeating this process, microalgae can be cultivated and harvested.
또한, 각 단계의 배양공간에서 미세조류가 배양되면 세포가 증식되므로, 다음 배양단계의 배양공간은 이전 배양단계의 배양공간보다 바닥 표면적이 대략 5 ~ 20% 정도 넓을 수 있다. 또한, 각 배양공간마다 배양 단계에 따라 광원, 조도 또는 조명량, 온도, 이산화탄소, 산성도과 전기전도도(ph/Ec) 등을 포함한 다양한 배양 조건이 최적의 상태로 조정되어 공급될 수 있다. In addition, when the microalgae are cultured in the culture space of each stage, the cells proliferate, so that the culture space of the next culture stage may have a surface area of approximately 5 to 20% wider than the culture space of the previous culture stage. In addition, various culture conditions, including light source, illuminance or illumination amount, temperature, carbon dioxide, acidity and electrical conductivity (ph/Ec), may be adjusted and supplied in an optimal state according to the culture step for each culture space.
<실시 예><Example>
발명의 바람직한 실시 예에 따른 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치는 도 2와 도 4에서 보듯이, 베이스(1000), 배양부(2000)와 승강수단(3000)을 포함하여 이루어진다. The flow control type continuous microalgae culture apparatus according to a preferred embodiment of the present invention includes a
먼저, 베이스(1000)는 배양부(2000)가 안착되고, 배양부(2000)를 승강시키는 승강수단(3000)이 설치된다. 이때, 베이스(1000)에는 배양부(2000)의 일측 부위가 회전축(1100)으로 결합되고, 배양부(2000)가 회전축(1100)을 중심으로 축회전 가능하도록 설치될 수 있다. First, the
한편, 배양부(2000)는 종균이 접종된 미세조류를 대수증식기의 성장단계를 거쳐 2차 대사산물인 생리활성물질을 생성하도록 구성될 수 있다. 이러한 배양부(2000)는 배양챔버(2100)와 조명수단(2200)을 구비할 수 있다. On the other hand, the
여기서, 배양챔버(2100)는 도 2와 도 3에서 보듯이, 배양 단계별로 미세조류를 수용하여 배양하도록 제작된다. 이 배양챔버(2100)는 대략 긴 길이의 수조 형태일 수 있다. 배출부측 일면은 배양이 완료된 미세조류를 외부로 배출하기 위해 상부를 축으로 회전하여 배양공간(2110)을 개폐하도록 설치될 수 있다. 이러한 배양챔버(2100)는 다수의 배양공간(2110)과 격벽수단(2120)을 구비할 수 있다. Here, the
배양공간(2110)은 배양 단계별로 미세조류를 수용하도록 다수 마련될 수 있다. 이들 배양공간(2110)은 종균이 접종된 미세조류의 1차 배양, 미세조류를 증식시키는 2차 배양과, 2차 대사산물인 생리활성물질을 생성하는 3차 배양 등의 3단계의 배양을 위해 적어도 4개 이상이 마련될 수 있다. 일례로, 배양공간(2110)은 도 2와 도 4에서 보듯이 최초 미세조류가 배양되는 제1배양공간(2111)에서 최후로 미세조류가 배양되는 제6배양공간(2116)의 6개가 마련될 수 있다. 이 배양공간(2110)은 필요한 만큼 마련될 수 있다. The
또한, 배양공간(2110)들은 미세조류의 1차 배양, 2차 배양 및 3차 배양이 진행됨에 따라 바닥 표면적이 넓어지고, 이는 격벽수단(2120)들의 설치 위치에 따라 조정될 수 있다. 일례로, 제1배양공간(2111)에서 제6배양공간(2116)으로 갈수록 바닥 표면적이 대략 5 ~ 20% 정도씩 더 넓어질 수 있다. 이는 배양될수록 더 많은 세포가 증식하기 위한 조건을 마련하기 위함이다. 또한, 바닥 표면적은 각 배양공간(2110)들 마다 다를 수 있고, 몇 개씩 세트별로 다를 수도 있다. In addition, the
격벽수단(2120)은 승강격벽(2121)과 이동부재(2122)를 구비할 수 있다. The partition wall means 2120 may include a lifting
승강격벽(2121)은 배양챔버(2100)를 3개 이상 또는 6개로 나누어 다수의 배양공간(2110)이 마련되도록 다수 설치될 수 있다. 이 승강격벽(2121)은 배양챔버(2100) 내면의 가이드홈을 따라 승강하여 이웃한 배양챔버(2100)들을 차단하거나 개방하도록 설치될 수 있다. 따라서, 승강격벽(2121)들이 하강하여 각 배양공간(2110)이 차단되면 배양공간(2110)들마다 미세조류의 유동이 차단되어 각 배양공간(2110) 내에서 배양이 진행될 수 있다. 또한, 승강격벽(2121)들이 순차적으로 상승하여 각 배양공간(2110)이 순차적으로 개방되면 이전 배양단계의 배양공간(2110)에서 다음 배양단계의 배양공간(2110)으로 미세조류가 이동할 수 있다. 이때, 배양공간(2110)들은 미세조류가 중력에 의해 이동하도록 승강수단(3000)에 의해 기울어진 배양챔버(2100)와 함께 기울어진 상태가 될 수 있다. 또한, 이웃한 이전 배양공간(2110)과 다음 배양공간(2110)이 개방된 상태에서 이동부재(2122)가 다음 배양챔버(2100)측으로 이동하면서 이전 배양챔버(2100)의 미세조류를 온전히 다음 배양챔버(2100)로 밀어내면 승강격벽(2121)이 하강하여 이전 배양공간(2110)과 다음 배양공간(2110)을 차단하도록 설치될 수 있다. 이러한 승강격벽(2121)은 일례로 도 2에서와같이 제1승강격벽(2121) 내지 제6승강격벽(2121)이 설치될 수 있다. 이외에도 승강격벽(2121)은 하강하여 배양챔버(2100)를 개방하고, 상승하여 배양챔버(2100)를 페쇄하도록 설치될 수도 있다. The lifting
이동부재(2122)는 배양챔버(2100)의 경사 각도에 따라 이전 배양공간(2110)에 잔류할 수 있는 미세조류를 밀어서 다음 배양공간(2110)으로 강제 이동시키도록 설치될 수 있다. 이 이동부재(2122)는 일측 승강격벽(2121)에서 타측 승강격벽(2121)으로 왕복 이동하도록 설치될 수 있다. 일례로, 일측 승강격벽(2121)과 접촉되고, 타측 승강격벽(2121)까지 이동 후 복귀하도록 설치될 수 있다. 이러한 이동부재(2122)는 판 형상일 수 있고, 배양챔버(2100)의 바닥을 쓸면서 이동하기 용이하도록 하단 부위가 굴절되거나 하단부위에 별도의 부재가 부착될 수 있다. 또한, 이동부재(2122)는 일례로 6개의 배양공간(2110)마다 설치될 수 있고, 마지막 배양공간(2110)을 제외한 5개의 배양공간(2110)마다 설치될 수 있다. The moving
그리고 조명수단(2200)은 각 배양공간(2110)에 미세조류의 배양을 위해 적절한 조도 및 조명량 등을 포함한 설정된 조건에 맞춰 조명을 제공하도록 설치될 수 있다. 이러한 조명수단(2200)은 각 배양공간(2110)마다 상면 및/또는 측면 및/또는 하면에 설치되고, LED를 포함한 광원을 구비할 수 있다. 일례로, 조명수단(2200)은 제1배양공간(2111) 내지 제6배양공간(2116) 마다 설치된 제1광원(2210) 내지 제6광원(2220)을 구비할 수 있다. 이 제1광원(2210) 내지 제6광원(2220)은 각 배양공간(2110)의 배양 단계에 따라 다른 최적의 조명 조건을 제공할 수 있다. 일례로, 제1광원(2210) 내지 제6광원(2220)은 순차적으로 조도가 대략 5 ~ 20% 정도씩 상승하도록 LED의 개수를 더 설치될 수 있다. 또한, 제1광원(2210) 내지 제6광원(2220)은 배양챔버(2100)의 상면에 배치된 패널에 설치되거나, 배양챔버(2100)의 측면에 설치되거나, 배양챔버의 하면에 설치될 수 있다. In addition, the lighting means 2200 may be installed in each
또한, 조명수단(2200)은 LED 설계 및 모듈 등을 제작하여 과정별 미세조류 성장에 최적화된 파장과 조도 제어를 위하여 파장별 LED가 조합된 복합구조 LED 모듈을 구비할 수 있다. 또한, LED에서 발생하는 발열은 에너지 절감을 위하여 온도 제어를 위한 냉각수와 연동하여 제어하는 방식으로 구성할 수 있다. In addition, the
한편, 승강수단(3000)은 배양챔버(2100)를 축회전시키도록 설치될 수 있다. 이 승강수단(3000)은 도 2와 도 4에서 보듯이, 배양챔버(2100)의 하부에 1개 또는 일정 간격으로 2개 이상 배치되고, 베이스(1000)에 회전축(1100)으로 결합된 배양챔버(2100)를 축회전시키도록 설치될 수 있다. 이때, 배양챔버(2100)의 기울기는 승강격벽(2121)의 개방 및 이동부재(2122)에 의해 미세조류 전량이 당해 배양공간(2110)에서 다음 배양공간(2110)으로 밀린 상태에서 미세조류가 넘치지 않을 정도일 수 있다. 이러한 승강수단(3000)은 실린더 및 실린더로드를 포함한 일반적인 다양한 장치일 수 있고, 배양챔버(2100)의 하부 또는 상부 또는 측부에 설치될 수 있다. On the other hand, the lifting means 3000 may be installed to rotate the
한편, 본 발명에 따른 배양장치는 각 배양공간(2110)에 다양한 배양 조건을 측정하도록 설치된 다수의 센서를 더 포함할 수 있다. 이들 센서의 출력은 아날로그 및 디지털 출력으로 다채널 DAC 보드를 통하여 통합적으로 수집하고, 정보에 따라 광원, 세포성장, 온도, 습도, 이산화탄소, 조도, 파장 등을 제어하여 최적화된 배양환경을 구현할 수 있다. Meanwhile, the culture apparatus according to the present invention may further include a plurality of sensors installed to measure various culture conditions in each
<다른 실시 예><Other embodiments>
이하에서는 다른 실시 예에 따른 본 발명의 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치에 대해 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 도 2의 실시 예와 비교하여 설명하기로 한다. Hereinafter, the flow control type continuous microalgae culture apparatus of the present invention according to another embodiment will be described in comparison with the embodiment of FIG. 2 with reference to FIGS. 5A to 5C.
도 5a와 도 5b를 보면, 배양부(2000)는 전면과 후면이 개폐되는 배양챔버(2100)와, 배양챔버(2100) 내에 다수의 배양공간(2110)을 마련하기 위해 설치된 격벽수단(2120)을 포함할 수 있다. 5A and 5B, the
배양챔버(2100)는 격벽수단(2120)에 의해 밀려온 미세조류를 외부로 배출하기 위해 제6배양공간(2116)측 일면이 축회전하도록 설치될 수 있다. 또한, 배양챔버(2100)는 격벽수단((2120)의 무한궤도 형태의 이동을 위해 제1배양공간(2111)측의 전면과 제6배양공간(2116)측의 후면이 축회전하도록 설치될 수 있다. The
격벽수단(2120)은 배양공간(2110)을 나누기 위해 배양챔버(2100) 내에 배치되는 이동격벽(213)과, 이동격벽(213)을 이동시키기 위해 배양챔버(2100) 외면에 배치되는 자성체(2124)를 구비할 수 있다. The partition wall means 2120 includes a moving partition wall 213 disposed in the
여기서, 이동격벽(213)은 원기둥형상, 역"T"자 형상 및 패널형상을 포함하여 배양공간(2110)을 나누기 위한 다양한 형상일 수 있고, 자성체(2124)의 자력에 의해 이동할 수 있는 강철(鋼鐵)재질일 수 있다. 이때, 원기둥형상은 배양챔버(2100)의 바닥과의 마찰을 면적을 줄이면서 구름 운동이나 미끄럼 운동이 용이하고, 역"T"자 형상은 자성체(2124)와의 자력 면적을 늘리면서 무게를 줄여서 배양챔버(2100)의 바닥과의 마찰 저항을 줄일 수 있다. 또한, 이동격벽(213)과 자성체(2124)는 1개씩 세트를 이루고, 배양공간(2110) 개수만큼 설치될 수 있다. 또, 이동격벽(213)은 자성체(2124)가 이동하면 자력에 의해 함께 이동하도록 배치될 수 있다. 또한, 격벽수단(2120)은 도면에서 보듯이, 무한궤도로 이동하도록 설치되고, 이를 위해 배양챔버(2100)의 전면과 후면이 평평하게 축회전한 다음 원위치로 복귀하도록 제작될 수 있다. 이때, 이동격벽(213)은 배양챔버(2100)와 수밀이 유지되면서 이동하도록 설치될 수 있다. Here, the movable partition wall 213 may be various shapes for dividing the
또한, 자성체(2124)는 전자석일 수 있고, 이동격벽(213)과 별도로 무한궤도 형태로 이동하도록 설치될 수 있다. 이 자성체(2124)는 도 5c에서 보듯이, 하부에 무한궤도 형태로 설치되어 이동하는 철판(2125)에 의해 이동하도록 설치될 수 있다. In addition, the
그리고 격벽수단(2120)은 각각 이동되도록 하여 필요에 따라 배양공간(2110)들 각각의 면적을 쉽게 변경할 수 있도록 설치될 수 있다. 또한, 이동격벽(213)과 자성체(2124)는 배양단계에 따라 일 방향으로 이동하도록 설치될 수 있다. 따라서, 격벽수단(2120)은 당해 위치에서 배양단계를 마치면, 다음 배양단계 위치로 미세조류를 밀어서 이동시키고, 마지막 배양을 마치면 미세조류를 밀어서 배양챔버(2100)의 개방된 후면을 통해 외부로 배출시키도록 이동될 수 있다. 일례로, 당해 배양이 끝나서 격벽수단(2120)이 일정 거리만큼 이동하게 되면, 제1배양공간(2111)이 제2배양공간(2112)의 위치로 이동하여 제2배양공간(2112)이 될 수 있다. 이렇듯 격벽수단(2120)은 배양공간과 함께 미세조류를 이동시켜 다음 배양단계가 진행되도록 하고, 마지막 배양단계가 끝나면 배양챔버(2100) 외부로 미세조류를 밀어 배출하도록 설치될 수 있다. 그리고 미세조류를 배출시킨 이동격벽(213)과 자성체(2124)는 무한궤도 형태로 이동하여 제1배양공간(2111)을 마련하도록 배치될 수 있다. In addition, the partition wall means 2120 may be installed to move each of them, so that the area of each of the
<배양 조건><Cultivation conditions>
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치에서 미세조류를 배양하기 위한 배양 조건에 대해 설명하기로 한다. 그리고 아래에서 제시된 수치의 경우 적시되지 않아도 대략 5 ~ 20% 정도의 오차범위가 있을 수 있다. Hereinafter, the culture conditions for culturing the microalgae in the flow-controlled continuous microalgae culture apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described. And in the case of the numerical values presented below, there may be an error range of about 5 to 20% even if it is not timely.
본 발명의 실시 예에 따른 배양장치는 미세조류를 20L/day 정도 배양하기 제작될 수 있다. 예를 들어, 하나의 배양챔버(2100)의 수용 면적이 50 × 20 ×20cm인 경우, 10cm 높이 정도의 미세조류가 배양되고, 대략 20L의 미세조류가 배양될 수 있다. 만약, 3개의 챔버가 연속되어 승강격벽(2121) 또는 이동격벽(213)으로 차단된 배양챔버(2100)의 경우 수용 면적이 50 × 80 ×20cm일 수 있다. 또한, 6개의 챔버가 연속되어 승강격벽(2121) 또는 이동격벽(213)으로 차단된 배양챔버(2100)의 경우 50 × 140 ×20cm일 수 있고, 9개의 챔버가 연속되어 승강격벽(2121) 또는 이동격벽(213)으로 차단된 배양챔버(2100)의 경우 50 × 2000 ×20cm일 수 있다. 물론, 미세조류의 배양량에 따라 배양챔버(2100)의 크기는 달라질 수 있다. The culture apparatus according to the embodiment of the present invention may be manufactured to culture the microalgae about 20 L/day. For example, when the receiving area of one
또한, 제어부는 각각의 배양챔버(2100)에 대해 세포량, 온도, 세포량, 온도, 산성도(pH), 이산화탄소(CO2), 조도, 파장 등을 실시간으로 측정하는 6종 모니터링 기능과, 측정된 값을 분석하여 실시간으로 이산화탄소(CO2), 온도, 조도, 산성도(pH) 등을 제어하는 4종의 제어 기능을 포함할 수 있다. 일례로, 온도는 배양조건에 맞게 제시된 기준 값의 ±0.5 ℃ 범위에서 작동되게 하며, 산성도(pH)는 기준 값의 ±0.5 범위, 이산화탄소(CO2)는 기준 값의 ±0.5 %, 조도는 기준 값(lux)의 ±2% 이내에서 범위에서 작동하도록 설정될 수 있다. 이를 포함한 다양한 조건에 대해 아래 [표 1]에 기재되어 있다. In addition, the control unit measures six types of monitoring functions in real time for each
LED 파장 : 280 nm ~ 800 nmSolar wavelength: 2000 nm to 10000 nm
LED wavelength: 280 nm ~ 800 nm
정밀도: ±0.5 Measuring range: 500 ∼ 10000 lux
Precision: ±0.5
측정 범위: -40 ℃ ~ + 65 ℃
정밀도: ±0.5℃Resolution: 0.1 ℃
Measuring range: -40 ℃ ~ + 65 ℃
Precision: ±0.5℃
탄소Dioxide
carbon
미세조류의 성장을 위하여 이산화탄소 측정 및 제어 Carbon dioxide measurement and control for microalgae growth
Carbon dioxide measurement and control for microalgae growth
정밀도: ±0.5% ppm
(0 ~ 3000 ppm) @10 ~ 50℃
작동 조건: 0 ~ 50℃, 0 ~ 95%Measuring range: 0 to 3000 ppm
Accuracy: ±0.5% ppm
(0 ~ 3000 ppm) @10 ~ 50℃
Operating conditions: 0 ~ 50℃, 0 ~ 95%
측정오차 : ±0.5Measuring range: 0 ~ 9.99dS/m
Measurement error: ±0.5
이미지video
image
유무선 통신 지원
모션캡쳐 기능VGA-class support
Wired and wireless communication support
Motion capture function
이러한 배양조건은 일례로, 제1배양공간(2111) 내지 제6배양공간(2116)에서 종균이 접종된 미세조류를 1차 배양하는 과정, 미세조류를 대수증식하는 2차 배양 과정 및, 미세조류에서 2차 대사산물인 활성물질를 생성하는 3차 배양 과정의 3단계로 구분하고, 각 단계별로 다르게 설정될 수 있다. 다른 예로, 3단계의 배양 과정을 좀 더 세밀하게 6개의 공정으로 구분하고, 이때의 배양조건은 제1배양공간(2111) 내지 제6배양공간(2116)의 6개 배양챔버(2100)에 대해 모두 다르게 설정될 수 있고, 이 경우 순차적으로 5 ~ 20% 정도 설정 조건이 상승 또는 증가하도록 설정될 수 있다. Such culture conditions include, for example, a process of primary culturing microalgae inoculated with seed germs in the first culture space (2111) to the 6th culture space (2116), a secondary culture process of algebraically proliferating microalgae, and microalgae It can be divided into three stages of the tertiary cultivation process to produce an active substance that is a secondary metabolite, and can be set differently for each stage. As another example, the cultivation process of step 3 is divided into 6 processes in more detail, and the culture conditions at this time are for 6
한편, 종균이 접종된 미세조류를 배양하는 과정, 세포가 증식하는 대수증식하는 과정 및, 활성물질이 생성되는 과정 등이 진행되는 동안 점점 더 넓은 수용면적을 제공하도록 제1배양공간(2111)에서 제6배양공간(2116)로 갈수록 5 ~ 20%의 바닥 표면적이 점점 더 넓어질 수 있다. 또한, 각 배양챔버(2100)의 조도 등을 포함한 조명조건은 제1배양공간(2111)에서 제6배양공간(2116)로 갈수록 5 ~ 20% 정도 상승할 수 있고, 이때 LED의 설치 개수 역시 5 ~ 20%정도 점점 더 많이 설치될 수 있다. On the other hand, during the process of culturing microalgae inoculated with the seed, the process of algebraic proliferation of cells, and the process of generating active substances, the
<배양 방법 및 작동><Cultivation method and operation>
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유동 제어형 연속시 미세조류 배양장치의 배양 방법 및 작동에 대해 도 6 내지 도 10을 참조하여 설명하기로 한다. 여기서, 승강격벽(2121)을 예로 하여 설명한다. 또한, 배양챔버(2100)는 제1배양공간(2111) 내지 제6배양공간(2116)를 구비하여 3단계의 활성물질을 얻기 위한 미세조류의 3단계 과정을 6개의 공정으로 세밀화하고, 이때의 미세조류 배양 및 이동, 배양장치의 작동에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, the culture method and operation of the microalgae culture apparatus during continuous flow control according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 10. Here, the lifting
먼저, 종균이 접종된 미세조류를 제1배양공간(2111)로 공급한다(S10). 도 7에서 보듯이 별도의 공급 수조에 수용된 미세조류를 제1배양공간(2111)에 공급할 수 있다. 이때의 미세조류는 종균이 접종된 배양 이전의 미세조류일 수 있다. 또한, 제1배양공간(2111) 내지 제6배양공간(2116)는 제1승강격벽(2121) 내지 제6승강격벽(2121)으로 모두 차단하고, 최초 위치인 대략 수평으로 배치할 수 있다. 그리고 제1배양공간(2111)의 미세조류는 제어부에 의해 해당하는 최적의 배양 조건이 제공된 제1배양공간(2111)에서 일정시간 동안 배양될 수 있다. First, the microalgae inoculated with the seed bacteria are supplied to the first culture space 2111 (S10). As shown in FIG. 7, microalgae accommodated in a separate supply tank can be supplied to the
다음으로, 배양이 완료되면, 도 8과 도 9에서 보듯이, 제1배양공간(2111)의 미세조류를 제2배양공간(2112)로 이동시킨다(S20). 각 배양챔버(2100)의 미세조류는 해당하는 최적의 배양 조건으로 일정시간 동안 배양될 수 있다. 제어부의 모니터링에 의해 배양이 완료(S21)되면 승강수단(3000)으로 배양챔버(2100)를 회전축(1100)을 중심으로 축회전시켜 경사지게 위치시킬 수 있다. 이후, 제1승강격벽(2121)을 상승시키고, 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제1배양공간(2111)의 미세조류를 제2배양공간(2112)로 이동시킬 수 있다(S22). 따라서, 미세조류는 제1배양공간(2111)에서 제2배양공간(2112)로 중력에 의해 이동될 수 있다. Next, when the culture is completed, as shown in FIGS. 8 and 9, the microalgae of the
이동이 완료되면, 제1배양공간(2111)가 비었는지 확인하고(S23), 제1승강격벽(2121)을 하강시켜 제2배양공간(2112)를 차단하고, 배양챔버(2100)를 원위치로 축회전시키며, 제1배양공간(2111)에 종균이 접종된 미세조류를 공급할 수 있다(S10). When the movement is completed, check whether the
다음으로, 제1배양공간(2111)와 제2배양공간(2112)에서 미세조류가 배양되고, 배양이 완료되면, 제2배양공간(2112)의 미세조류를 제3배양공간(2113)로 이동시킬 수 있다(S30). 각 배양챔버(2100)의 미세조류는 해당하는 최적의 배양 조건으로 일정시간 동안 배양될 수 있다. 배양이 완료되면(S31), 승강수단(3000)으로 배양챔버(2100)를 축회전시켜 경사지게 위치시킬 수 있다. 이후, 제2승강격벽(2121)을 상승시키고, 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제2배양공간(2112)의 미세조류를 제3배양공간(2113)로 1차 이동시킬 수 있다(S32). 따라서, 미세조류는 제2배양공간(2112)에서 제3배양공간(2113)로 중력에 의해 이동될 수 있다. Next, the microalgae are cultured in the
1차 이동이 완료되면 제2배양공간(2112)가 비었는지 확인하고(S33), 제2승강격벽(2121)를 하강시켜 제3배양공간(2113)를 차단하며, 제1승강격벽(2121)을 상승시키고, 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제1배양공간(2111)의 미세조류를 제2배양공간(2112)로 2차 이동시킬 수 있다(S22). When the first movement is completed, check whether the
또한, 2차 이동이 완료되면, 제1배양공간(2111)가 비었는지 확인하고(S23), 제1승강격벽(2121)을 하강시켜 제2배양공간(2112)를 차단할 수 있다. 배양챔버(2100)를 원위치로 축회전시키고, 제1배양공간(2111)에 종균이 접종된 미세조류를 공급할 수 있다(S10).In addition, when the second movement is completed, it is possible to check whether the
다음으로, 제1배양공간(2111) 내지 제3배양공간(2113)에서 미세조류가 배양되고, 배양이 완료되면, 제3배양공간(2113)의 미세조류를 제4배양공간(2114)로 이동시킨다(S40). 각 배양챔버(2100)의 미세조류는 해당하는 최적의 배양 조건으로 일정시간 동안 배양될 수 있다. 배양이 완료되면(S41), 승강수단(3000)에 의해 배양챔버(2100)가 축회전하면서 경사지게 위치될 수 있다. 이후, 제3승강격벽(2121)을 상승시키고, 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제3배양공간(2113)의 미세조류를 제4배양공간(2114)로 1차 이동시킬 수 있다(S42). 따라서, 미세조류는 제3배양공간(2113)에서 제4배양공간(2114)로 중력에 의해 이동할 수 있다. Next, the microalgae are cultured in the
1차 이동이 완료되면, 제3배양공간(2113)가 비었는지 확인하고(S43), 제3승강격벽(2121)을 하강시켜 제4배양공간(2114)를 차단하며, 제2승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제2배양공간(2112)의 미세조류를 제3배양공간(2113)로 2차 이동시킬 수 있다(S32). When the primary movement is completed, check whether the
또한, 2차 이동이 완료되면, 제2배양공간(2112)가 비었는지 확인하고(S33), 제2승강격벽(2121)을 하강시켜 제3배양공간(2113)를 차단하며, 제1승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제1배양공간(2111)의 미세조류를 제2배양공간(2112)로 3차 이동시킬 수 있다(S22). In addition, when the second movement is completed, confirms whether the
그리고 3차 이동이 완료되면, 제1배양공간(2111)가 비었는지 확인하고(S23), 제1승강격벽(2121)을 하강시켜 제2배양공간(2112)를 차단할 수 있다. 배양챔버(2100)를 원위치로 축회전시키고, 제1배양공간(2111)에 종균이 접종된 미세조류를 공급할 수 있다(S10). Then, when the third movement is completed, it is confirmed that the
다음으로, 제1배양공간(2111) 내지 제4배양공간(2114)에서 미세조류가 배양되고, 배양이 완료되면, 제4배양공간(2114)의 미세조류를 제5배양공간(2115)로 이동시킨다(S50). 각 배양챔버(2100)의 미세조류는 해당하는 최적의 배양 조건으로 일정시간 동안 배양될 수 있다. 배양이 완료되면(S51), 승강수단(3000)에 의해 배양챔버(2100)가 축회전하면서 경사지게 위치될 수 있다. 이후, 제4승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제4배양공간(2114)의 미세조류를 제5배양공간(2115)로 1차 이동시킬 수 있다(S52). 따라서, 미세조류는 제4배양공간(2114)에서 제5배양공간(2115)로 중력에 의해 이동할 수 있다. Next, the microalgae are cultured in the
또한, 1차 이동이 완료되면, 제4배양공간(2114)가 비었는지 확인하고(S53), 제4승강격벽(2121)을 하강시켜 제5배양공간(2115)를 차단하며, 제3승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제3배양공간(2113)의 미세조류를 제4배양공간(2114)로 2차 이동시킬 수 있다(S42). In addition, when the first movement is completed, check whether the
또한, 2차 이동이 완료되면, 제3배양공간(2113)가 비었는지 확인하고(S43), 제3승강격벽(2121)을 하강시켜 제4배양공간(2114)를 차단하며, 제2승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제2배양공간(2112)의 미세조류를 제3배양공간(2113)로 3차 이동시킬 수 있다(S32). In addition, when the second movement is completed, check whether the
또한, 3차 이동이 완료되면, 제2배양공간(2112)가 비었는지 확인하고(S33), 제2승강격벽(2121)을 하강시켜 제3배양공간(2113)를 차단하며, 제1승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제1배양공간(2111)의 미세조류를 제2배양공간(2112)로 4차 이동시킬 수 있다(S22). In addition, when the third movement is completed, check whether the
그리고 4차 이동이 완료되면, 제1배양공간(2111)가 비었는지 확인하고(S23), 제1승강격벽(2121)을 하강시켜 제2배양공간(2112)를 차단할 수 있다. 배양챔버(2100)를 원위치로 축회전시키고, 제1배양공간(2111)에 종균이 접종된 미세조류를 공급할 수 있다(S10).Then, when the fourth movement is completed, it is confirmed that the
다음으로, 제1배양공간(2111) 내지 제5배양공간(2115)에서 미세조류가 배양되고, 배양이 완료되면, 제5배양공간(2115)의 미세조류를 제6배양공간(2116)로 이동시킨다(S60). 각 배양챔버(2100)의 미세조류는 해당하는 최적의 배양 조건으로 일정시간 동안 배양될 수 있다. 배양이 완료되면(S61), 승강수단(3000)에 의해 배양챔버(2100)가 축회전하면서 경사지게 위치될 수 있다. 이후 제5승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세부재를 밀어 제5배양공간(2115)의 미세조류를 제6배양공간(2116)로 1차 이동시킬 수 있다(S62). 따라서, 미세조류는 제5배양공간(2115)에서 제6배양공간로 중력에 의해 이동할 수 있다. Next, the microalgae are cultured in the
1차 이동이 완료되면, 제5배양공간(2115)가 비었는지 확인하고(S63), 제5승강격벽(2121)을 하강시켜 제6배양공간(2116)를 차단하며, 제4승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제4배양공간(2114)의 미세조류를 제5배양공간(2115)로 2차 이동시킬 수 있다(S52). When the primary movement is completed, check whether the
또한, 2차 이동이 완료되면, 제4배양공간(2114)가 비었는지 확인하고(S53), 제4승강격벽(2121)을 하강시켜 제5배양공간(2115)를 차단하며, 제3승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제3배양공간(2113)의 미세조류를 제4배양공간(2114)로 3차 이동시킬 수 있다(S42). In addition, when the second movement is completed, check whether the
또한, 3차 이동이 완료되면, 3배양챔버(2100)가 비었는지 확인하고(S43), 제3승강격벽(2121)을 하강시켜 제4배양공간(2114)를 차단하며, 제2승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제2배양공간(2112)의 미세조류를 제3배양공간(2113)로 4차 이동시킬 수 있다(S32). In addition, when the third movement is completed, the
또한, 4차 이동이 완료되면, 제2배양공간(2112)가 비었는지 확인하고(S33), 제2승강격벽(2121)을 하강시켜 제3배양공간(2113)를 차단하며, 제1승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제1배양공간(2111)의 미세조류를 제2배양공간(2112)로 4차 이동시킬 수 있다(S22). In addition, when the fourth movement is completed, confirms whether the
그리고 5차 이동이 완료되면, 제1배양공간(2111)가 비었하는지 확인하고(S23), 제1승강격벽(2121)을 하강시켜 제2배양공간(2112)를 차단할 수 있다. 배양챔버(2100)를 원위치로 축회전시키고, 제1배양공간(2111)에 종균이 접종된 미세조류를 공급할 수 있다(S10).Then, when the fifth movement is completed, it is confirmed that the
끝으로, 제1배양공간(2111) 내지 제6배양공간(2116)에서 미세조류가 배양되고, 배양이 완료되면, 미세조류는 도 10에서와같이 제6배양공간(2116)에서 배출되어 수확한다(S70), 그리고 미세조류는 제5배양공간(2115)에서 제6배양공간(2116)로, 제3배양공간(2113)에서 제4배양공간(2114)로, 제2배양공간(2112)에서 제3배양공간(2113)로, 제1배양공간(2111)에서 제2배양공간로 이동시키고, 제1배양공간(2111)에 종균이 접종된 미세조류를 공급할 수 있다. 각 배양챔버(2100)의 미세조류는 해당하는 최적의 배양 조건으로 일정시간 동안 배양될 수 있다. 또한, 각 배양챔버(2100)에서 배양이 완료되면(S71), 승강수단(3000)에 의해 배양챔버(2100)가 축회전하면서 경사지게 위치될 수 있다. 이후 제6승강격벽(2121)을 상승시켜 제6배양공간(2116)의 미세조류를 배출하여 수확할 수 있다(S72). 따라서, 미세조류는 제6배양공간(2116)에서 외부로 중력에 의해 배출될 수 있다. Finally, the microalgae are cultured in the
수확이 완료되면, 제6배양공간(2116)가 비었는지 확인하고(S73), 제6승강격벽(2121)을 하강시켜 외부와 제6배양공간(2116)를 차단하며, 제5승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미제조류를 밀어 제5배양공간(2115)의 미세조류를 제6배양공간(2116)로 1차 이동시킬 수 있다(S62). When the harvesting is completed, check whether the
또한, 제1차 이동이 완료되면, 제5배양공간(2115)가 비었는지 확인하고(S63), 승강격벽(2121)을 하강시켜 제6배양공간(2116)를 차단하며, 제4승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제4배양공간(2114)의 미세조류를 제5배양공간(2115)로 2차 이동시킬 수 있다(S52). In addition, when the first movement is completed, check whether the
또한, 2차 이동이 완료되면, 제4배양공간(2114)가 비었는지 확인하고(S53), 제4승강격벽(2121)을 하강시켜 제5배양공간(2115)를 차단하며, 제3승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제3배양공간(2113)의 미세조류를 제4배양공간(2114)로 3차 이동시킬 수 있다(S42). In addition, when the second movement is completed, check whether the
또한, 3차 이동이 완료되면, 제3배양공간(2113)가 비었는지 확인하고(S43), 제3승강격벽(2121)을 하강시켜 제4배양공간(2114)를 차단하며, 제2승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제2배양공간(2112)의 미세조류를 제3배양공간(2113)로 4차 이동시킬 수 있다(S32). In addition, when the third movement is completed, check whether the
또한, 4차 이동이 완료되면, 제2배양공간(2112)가 비었는지 확인하고(S33), 제2승강격벽(2121)을 하강시켜 제3배양공간(2113)를 차단하며, 제1승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제1배양공간(2111)의 미세조류를 제2배양공간(2112)로 4차 이동시킬 수 있다(S22). In addition, when the fourth movement is completed, confirms whether the
그리고 5차 이동이 완료되면, 제1배양공간(2111)가 비었는지 확인하고(S23), 제1승강격벽(2121)을 하강시켜 제2배양공간(2112)를 차단할 수 있다. 배양챔버(2100)를 원위치로 축회전시키고, 제1배양공간(2111)에 종균이 접종된 미세조류를 공급할 수 있다(S10).Then, when the fifth movement is completed, it is confirmed that the
한편, 미세조류의 배양 및 수확을 완료하려면, 종균이 접종된 미세조류를 제1배양공간(2111)에 더 이상 공급하지 않고, 이전 배양챔버(2100)의 미세조류를 다음 배양챔버(2100)로 이동시키며, 마지막 배양챔버(2100)를 통해 수확하는 과정을 반복하면 된다. On the other hand, to complete the cultivation and harvesting of the microalgae, the microalgae inoculated with the seed are no longer supplied to the
그리고 제1배양공간(2111)의 바닥 표면적이 가장 좁고, 점점 넓어지다가 제6배양공간(2116)의 바닥 표면적이 가장 넓을 수 있다. In addition, the bottom surface area of the
또한, 상기된 과정(S10 내지 S70)들에서 배양챔버(2100)의 배양 조건, 배양 완료의 판단, 승강수단(3000)의 작동, 제1승강격벽(2121) 내지 제6승강격벽(2121)의 작동 등을 포함한 모든 구성의 작동 및 판단은 제어부에서 이루어질 수 있다. 또한, 각 배양챔버(2100)의 배양 시간을 동일하게 설정하고, 후차 배양이 완료가 확인되면 전차 배양 역시 완료된 것으로 판단하여 다음 공정을 진행할 수 있다. 이외에 배양 시간과 무관하게 후차 배양 및 전차 배양이 모두 완료되어야 다음 공정을 진행할 수도 있다. In addition, in the above-described processes (S10 to S70), the culture conditions of the
한편, 상술된 과정을 작업자가 스마트폰, 테블릿, 노트북 또는 PC 등을 통해 무선으로 조작하도록 구현될 수 있다. 간략히 설명하자면, 각 과정별 배양에서 각종 센서에 의하여 광원, 조도, 온도, 습도 및 이산화탄소 등을 포함한 다양한 정보를 수집하고 진행상황을 모니터링하고, 수집된 정보는 실시간으로 컴퓨터에서 분석되어 제어장치에 의하여 미세조류의 성장조건 및 환경을 조정하도록 설치될 수 있다. On the other hand, the above-described process may be implemented to operate the operator wirelessly through a smartphone, tablet, laptop or PC. Briefly, various information including light source, illuminance, temperature, humidity and carbon dioxide are collected and monitored by various sensors in each process cultivation, and the collected information is analyzed on a computer in real time and controlled by a control device. It can be installed to adjust the growth conditions and environment of microalgae.
또한, 모니터링 및 제어 시스템은 웹(web) 기반형 소프트웨어를 통해 스마트폰으로 모니터링과 관리가 가능하며, 이상 징후가 발생하면 문자(SMS 포함) 전송에 의한 경보 기능도 가능하도록 구성될 수 있다. 이때, 이상 징후는 각 센서별로 설정한 값에 미달 또는 초과 시에 경고를 보내는 기능이 확장될 수 있도록 제어 시스템이 구성될 수 있다. In addition, the monitoring and control system can be monitored and managed by a smartphone through web-based software, and an alarm function by text (including SMS) transmission can be configured when an abnormality occurs. At this time, the control system may be configured such that the function of sending an alert when the abnormality is less than or exceeding the value set for each sensor is extended.
또한, 생리활성물질 생산을 위한 미세조류 특화된 제어를 위한 광원, 세포성장, 온도, 습도, 이산화탄소, 조도, 파장, 비디오이미지 등의 임베디드 시스템을 통하여 센싱 및 컨트롤이 가능하게 구성될 수 있다. 이때, 사용하는 센서의 출력은 아날로그 및 디지털 출력으로 다채널 DAC 보드를 통하여 통합적으로 수집하고 정보에 따라 광원, 세포성장, 온도, 습도, 이산화탄소, 조도, 파장 등을 제어하여 최적화된 배양환경을 구현할 수 있다. 이러한 조건을 비롯하여 LED 설계 및 모듈 등을 제작하여 각 과정별 미세조류 성장에 최적화된 파장과 조도 제어를 위하여 파장별 LED가 조합된 복합구조 LED 모듈을 설치할 수 있다. 또한 LED에서 발생되는 발열은 에너지 절감을 위하여 온도 제어를 위한 냉각수와 연동하여 제어하는 방식으로 구성할 수 있다. In addition, sensing and control can be configured through embedded systems such as light sources, cell growth, temperature, humidity, carbon dioxide, illuminance, wavelength, and video images for specialized control of microalgae for the production of bioactive materials. At this time, the output of the sensor to be used is an analog and digital output, which is integrated through a multi-channel DAC board and controls the light source, cell growth, temperature, humidity, carbon dioxide, illuminance, wavelength, etc. according to the information to realize an optimized culture environment. Can. In addition to these conditions, LED designs and modules can be manufactured to install a composite structure LED module in which LEDs for each wavelength are combined in order to control wavelength and illuminance optimized for microalgae growth for each process. In addition, the heat generated from the LED can be configured in a way to control in conjunction with cooling water for temperature control to save energy.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시 예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허등록청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As described above, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be implemented in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Therefore, the above-described embodiments are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims of the patent registration to be described later rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted to be included in the scope of the present invention. do.
1000:베이스
1100:회전축
2000:배양부
2100:배양챔버
2110:배양공간
2111:제1배양공간
2112:제2배양공간
2113:제3배양공간
2114:제4배양공간
2115:제5배양공간
2116:제6배양공간
2120:격벽수단
2121:승강격벽
2122:이동부재
2123:이동격벽
2124:자성체
2125:철판
2200:조명수단
2210:제1광원
2220:제6광원.
3000:승강수단.1000: base
1100: rotating shaft
2000: Culture Department
2100: culture chamber 2110: culture space
2111: 1st culture space 2112: 2nd culture space
2113: 3rd culture space 2114: 4th culture space
2115: 5th culture space 2116: 6th culture space
2120: bulkhead means 2121: lifting bulkhead
2122: moving member 2123: moving bulkhead
2124: magnetic material 2125: iron plate
2200: Lighting means
2210: 1st light source 2220: 6th light source.
3000: means of elevating.
Claims (7)
격벽수단(2120)과, 이 격벽수단(2120)에 의해 배양공간(2110)들이 미세조류의 배양 과정별로 구분된 배양챔버(2100)를 구비하는 배양부(2000);를 포함하고,
상기 격벽수단(2120)은 당해 배양공간(2110)의 미세조류를 다음 배양공간(2110)으로 이동시키기 위해 승강격벽(2121)을 승강시켜 이웃한 배양공간(2110)들을 개폐시키도록 설치되거나, 이동격벽(213)을 이동시키면서 미세조류를 밀어서 당해 배양공간에서 다음 배양공간의 위치로 이동시키도록 설치된 것을 특징으로 하는 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치.
In a continuous culture device designed to cultivate microalgae,
It includes; a partition wall means (2120) and a culture unit (2000) having a culture chamber (2100) in which the culture space (2110) is divided by the culture process of the microalgae by the partition means (2120);
The partition wall means 2120 is installed to move the microalgae of the culture space 2110 to the next culture space 2110 by raising and lowering the partition wall 2121 to open and close neighboring culture spaces 2110, or move Flow control type continuous microalgae culture device, characterized in that installed to move the partition wall 213 to move the microalgae to the position of the next culture space in the culture space.
상기 배양공간(2110)들은 배양 과정별로 바닥 표면적이 다른 것을 특징으로 하는 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치.
In claim 1,
The culture space (2110) is a flow control type continuous microalgae culture device characterized in that the bottom surface area is different for each culture process.
상기 격벽수단(2120)은 다수의 배양공간(2110)으로 구분하면서 승강하도록 설치된 승강격벽(2121)에 인접하도록 배치되고, 당해 배양공간(2110)의 미세조류를 다음 배양공간(2110)으로 밀어내도록 설치된 이동부재(2122)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치.
In claim 1 or 2,
The partition wall means (2120) is arranged to be adjacent to the lifting partition (2121) installed to elevate while being divided into a plurality of culture spaces (2110), and push the microalgae of the culture space (2110) to the next culture space (2110). Flow control type continuous microalgae culture device further comprising a moving member (2122) installed.
상기 배양챔버(2100)가 안착되면서 배양챔버(2100)의 일측부위가 축회전하도록 설치된 베이스(1000);와
상기 배양챔버(2100)를 경사지게 축회전시키도록 설치된 승강수단(3000);을 더 포함하고,
상기 당해 배양공간(2110)의 미세조류가 중력에 의해 다음 배양공간으로 이동하는 것을 특징으로 하는 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치.
In claim 3,
When the culture chamber 2100 is seated, the base 1000 is installed such that one side of the culture chamber 2100 is rotated axially; and
Further comprising; lifting means (3000) installed to axially rotate the culture chamber 2100;
Flow control type continuous microalgae culture apparatus characterized in that the microalgae of the culture space (2110) moves to the next culture space by gravity.
상기 격벽수단(2120)은 다수의 배양공간(2110)으로 구분하도록 배치된 이동격벽(213)을 자력으로 이동시키도록 설치된 자성체(2124)를 더 구비하고,
상기 이동격벽(213)과 자성체(2124)는 미세조류를 밀어 배양 과정별로 이동시키고, 미세조류를 배출시키면 최초 배양공간(2110)을 구획하기 위해 이동하도록 설치된 것을 특징으로 하는 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치.
In paragraph 1 or 2
The partition wall means (2120) further includes a magnetic body (2124) installed to move the moving partition wall (213) arranged to be divided into a plurality of culture spaces (2110) by magnetic force,
The moving bulkhead 213 and the magnetic body 2124 is pushed to move the microalgae for each culture process, and when the microalgae are discharged, the flow control type continuous microalgae is characterized in that it is installed to move to partition the initial culture space 2110. Culture device.
종균이 접종된 미세조류를 격벽수단(2120)에 의해 배양챔버(2100)에 마련된 최초 배양공간(2110)에 공급하는 공급단계;
상기 최초 배양공간(2110)의 미세조류를 다음 배양공간(2110)으로 이동시키고, 최초 배양공간(2110)에 종균이 접종된 미세조류를 공급하는 이동 및 공급단계;
상기 이동 및 공급 단계를 반복하는 반복단계;와
배양이 끝난 미세조류를 최후 배양공간(2110)에서 배출하는 배출단계;를 포함하고,
상기 격벽수단(2120)은 승강격벽(2121)을 순차적으로 상승시켜 이웃한 배양공간(2110)이 순차적으로 통하게 하고, 이동부재(2122)를 왕복 이동시켜 당해 배양공간(2110)의 미세조류를 다음 배양공간(2110)으로 이동시키거나, 이동격벽(213)들이 이동하면서 미세조류를 밀어 다음 배양공간(2110)으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 유동 제어형 연속식 미세조류의 배양방법.
In a method of culturing microalgae step by step in multiple culture spaces,
A supply step of supplying the microalgae inoculated with the seed bacteria to the initial culture space 2110 provided in the culture chamber 2100 by the partition wall means 2120;
A moving and supplying step of moving the microalgae of the first culture space 2110 to the next culture space 2110, and supplying microalgae inoculated with seed bacteria to the first culture space 2110;
A repeating step of repeating the moving and feeding step; and
The discharge step of discharging the cultured microalgae from the end of the culture space 2110;
The partition wall means 2120 sequentially raises and lowers the partition wall 2121 so that the neighboring culture space 2110 sequentially passes, and moves the moving member 2122 reciprocally to move the microalgae of the culture space 2110 next. A method of culturing a flow-controlled continuous microalgae, characterized in that the microalgae are moved to the next culture space 2110 while moving to the culture space 2110 or the moving bulkheads 213 are moved.
상기 배양챔버(2100)를 경사지게 하고, 승강격벽(2121)을 상승시켜 중력에 의해 미세조류가 당해 배양공간(2110)에서 다음 배양공간(2110)으로 이동하거나, 또는
상기 이동격벽(213)이 자성체(2124)에 의해 배양챔버(2100)의 바닥에 접촉하여 구름이동 또는 미끄럼이동하는 것,
을 특징으로 하는 유동 제어형 연속식 미세조류의 배양방법. In claim 6,
The culture chamber 2100 is inclined, and the lifting bulkhead 2121 is raised to move microalgae from the culture space 2110 to the next culture space 2110 by gravity, or
The moving bulkhead 213 is in contact with the bottom of the culture chamber 2100 by the magnetic material 2124 to move or slide the cloud,
Characterized in that the method of culturing a flow-controlled continuous microalgae.
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