KR20230152323A - Heterotrophic microalgae culture device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유용성 종속영양 미세조류를 연속하여 배양하고 대량으로 수확할 수 있는 종속영양 미세조류 배양장치를 제안한다. 본 발명의 배양장치는, 각각 독립된 미생물 공급탱크, 산소 공급 탱크 및 먹이 공급 탱크의 원료 공급탱크, 상기 원료 공급탱크와 각각 연결되는 튜브 연동식 펌프, 상기 미생물 공급탱크의 미생물과 상기 산소 공급 탱크의 산소를 합류하는 기/액 합류관, 상기 기/액 합류된 종속영양 미생물과 산소에 상기 먹이 공급 탱크로부터 먹이를 투입하는 먹이 투입관, 상기 튜브 연동식 펌프 구동에 따라 원료들을 연속해서 유입받고, 적정 온도에서 미세채널 내에서 균일하게 혼합하여 미생물을 성장하여 종속영양 미세조류를 배양하는 배양 챔버, 상기 배양 챔버의 출력단에 위치한 기/액 분리관, 상기 기/액 분리관에 의해 분리된 종속영양 미세조류를 수확하는 수확장치를 포함하는 구성이다.The present invention proposes a heterotrophic microalgae culture device that can continuously cultivate and harvest soluble heterotrophic microalgae in large quantities. The culture device of the present invention includes independent microbial supply tanks, raw material supply tanks of the oxygen supply tank and food supply tank, a tube peristaltic pump connected to the raw material supply tanks, and microorganisms of the microorganism supply tank and the oxygen supply tank. A gas/liquid confluence pipe for combining oxygen, a feed input pipe for injecting feed from the feed supply tank into the gas/liquid combined heterotrophic microorganisms and oxygen, and continuously receiving raw materials as the tube peristaltic pump is driven, A culture chamber for cultivating heterotrophic microalgae by growing microorganisms by mixing them uniformly in a microchannel at an appropriate temperature, a gas/liquid separation tube located at the output end of the culture chamber, and heterotrophy separated by the gas/liquid separation tube. It is a composition that includes a harvesting device for harvesting microalgae.
Description
본 발명은 유용성 종속영양 미세조류를 연속하여 배양하고 수확할 수 있는 종속영양 미세조류 배양장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heterotrophic microalgae culture device that can continuously cultivate and harvest oil-soluble heterotrophic microalgae.
미세조류는 빠른 성장과 높은 양의 지질을 축적하여 바이오 연료를 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 미세조류 자체로도 건강기능식품 및 사료로 이용되거나 미세조류 내 유용물질을 추출하여 건강기능식품, 사료, 의약품 및 화장품 등으로 사용된다. 특히 미세조류는 건강기능식품 및 제약분야 등 생물 공정을 활용하는 분야에서 사용이 가능하고, 근래 고령화 인구의 증가와 함께 건강기능식품의 소비가 증가함에 따라 의약품 및 건강기능식품의 수요가 증가할 것으로 예상된다. Microalgae can not only produce biofuel by growing rapidly and accumulating a high amount of lipids, but also microalgae themselves can be used as health functional food and feed, or by extracting useful substances from microalgae, health functional food, feed, and medicine. and used in cosmetics, etc. In particular, microalgae can be used in fields that utilize biological processes, such as health functional foods and pharmaceutical fields, and as the consumption of health functional foods increases along with the recent increase in the aging population, the demand for pharmaceuticals and health functional foods is expected to increase. It is expected.
이러한 미세조류를 산업적으로 활용하기 위해서는 종속영양 미세조류를 효율적으로 배양하는 기술이 필요하다. 그러나 종속영양 미세조류가 높은 지질함량, 빠른 성장률 등 장점을 가지고 있음에도 불구하고 밀도 배양 및 생성물의 일관성을 조정할 수 있는 배양방법의 문제점으로 인하여 산업적인 이용이 쉽지 않다. 즉 일정한 양의 종속영양 세포, 먹이 농도, 산소 등을 정량적으로 주입하는 것이 필요하지만 아직까지 배양 시스템상 이를 해결할 수 없어 어려운 실정이었다.In order to utilize these microalgae industrially, technology to efficiently cultivate heterotrophic microalgae is needed. However, although heterotrophic microalgae have advantages such as high lipid content and fast growth rate, their industrial use is not easy due to problems with culture methods that can control density cultivation and product consistency. In other words, it is necessary to quantitatively inject a certain amount of heterotrophic cells, food concentration, oxygen, etc., but this has not yet been solved in the culture system, which has been difficult.
또한 기존의 생물 반응기는 개별 세포 수준에서의 품질의 이질성이 나타날 수 있어, 생성물의 물질 및 수율에 영향을 미칠 수 있었고 유지 및 관리가 어려운 문제가 있다.In addition, existing bioreactors can exhibit heterogeneity in quality at the individual cell level, which can affect product material and yield, and are difficult to maintain and manage.
그리고 기존의 종속영양 미세조류 반응기는 적절한 혼합장치가 채용되지 않을 경우 생물, 먹이, 용존 산소의 물질 전달의 한계로 인하여, 종속영양 미세조류의 불균일한 성장과 품질의 비효율성을 초래한다. 또 종속영양 미세조류는 다양한 유용물질은 함유하고 있지만 시간별로 먹이를 주입해야 하는 등 배양과정에서 많은 인력이 필요하고 시간 제약을 많이 받고 있다. 나아가 현재의 미세조류 배양설비는 시설의 면적을 줄이는데 한계가 있다. 이는 기존의 설비구조에서는 고밀도로 미세조류를 배양할 수 없었기 때문에 그만큼 설비 구조가 늘어날 수밖에 없었다. In addition, if the existing heterotrophic microalgae reactor does not employ an appropriate mixing device, it causes uneven growth and quality inefficiency of heterotrophic microalgae due to limitations in mass transfer of organisms, food, and dissolved oxygen. In addition, heterotrophic microalgae contain a variety of useful substances, but they require a lot of manpower and are subject to time constraints during the cultivation process, such as having to inject food on a timely basis. Furthermore, current microalgae cultivation facilities have limitations in reducing the area of the facility. This was because microalgae could not be cultured at high density in the existing facility structure, so the facility structure had to increase accordingly.
이러한 이유 등으로 아직까지도 종속영양 미세조류의 생산성에 제약이 많아 상용화가 어려웠었다.For these reasons, there are still many limitations in the productivity of heterotrophic microalgae, making commercialization difficult.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 종속영양 세포, 먹이 농도, 산소를 일정하게 주입하여 종속영양 미세조류의 균일한 혼합을 통해 고농도, 고품질의 미세조류를 배양할 수 있는 종속영양 미세조류 배양장치를 제공하는 것이다.The present invention was devised to solve the above problems, and is a method for cultivating high-concentration, high-quality microalgae through uniform mixing of heterotrophic microalgae by constantly injecting heterotrophic cells, food concentration, and oxygen. To provide a nutritional microalgae culture device.
본 발명의 다른 목적은 고농도, 고품질의 미세조류를 종래보다 최소화된 배양면적에서 배양할 수 있는 종속영양 미세조류 배양장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a heterotrophic microalgae culture device that can cultivate high-concentration, high-quality microalgae in a culture area that is minimized compared to the conventional one.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 종속영양 미세조류 배양장치는, 각각 독립된 미생물 공급탱크, 산소 공급 탱크 및 먹이 공급 탱크의 원료 공급탱크; 상기 원료 공급탱크와 각각 연결되는 튜브 연동식 펌프; 및 상기 튜브 연동식 펌프 구동에 따라 원료들을 연속해서 유입받고, 적정 온도에서 미세채널 내에서 균일하게 혼합하여 미생물을 성장하여 종속영양 미세조류를 배양하는 배양 챔버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.To achieve this object, a heterotrophic microalgae culture apparatus according to an embodiment of the present invention includes a raw material supply tank of an independent microbial supply tank, an oxygen supply tank, and a food supply tank; Tube peristaltic pumps respectively connected to the raw material supply tanks; And a culture chamber that continuously receives the raw materials as the tube peristaltic pump drives, mixes them uniformly in the microchannel at an appropriate temperature, and grows microorganisms to cultivate heterotrophic microalgae.
상기 미생물 공급탱크의 미생물과 상기 산소 공급 탱크의 산소를 합류하는 기/액 합류관; 및 상기 기/액 합류된 종속영양 미생물과 산소에 상기 먹이 공급 탱크로부터 먹이를 투입하는 먹이 투입관을 더 포함하고, 상기 먹이 공급 탱크는 정량 토출기가 구비된다.A gas/liquid confluence pipe for combining microorganisms from the microorganism supply tank and oxygen from the oxygen supply tank; and a feed input pipe for injecting feed from the feed supply tank into the gas/liquid combined heterotrophic microorganisms and oxygen, and the feed supply tank is equipped with a fixed-quantity ejector.
상기 배양 챔버의 출력단에 기/액 분리관; 및 상기 기/액 분리관에 의해 분리된 종속영양 미세조류를 수확하는 수확장치를 더 포함한다.A gas/liquid separation tube at the output end of the culture chamber; And it further includes a harvesting device for harvesting the heterotrophic microalgae separated by the gas/liquid separation pipe.
상기 배양 챔버는, 미세채널 흐름을 위한 이송 파이프가 구비되며, 상기 이송 파이프는 스프링 형상의 적어도 하나의 서브 파이프들이 포개지고, 각 서브 파이프들은 순서대로 서로 연결된다. The culture chamber is provided with a transport pipe for microchannel flow, wherein the transport pipe includes at least one spring-shaped sub-pipe stacked on top of each other, and each sub-pipe is sequentially connected to each other.
상기 이송 파이프 내의 미세채널 흐름을 통해 이송되는 상기 미생물 및 먹이는 상기 산소 공급 탱크가 공급한 버블 형상의 가스의 확산 평형 현상에 의하여 균일하게 혼합된다.The microorganisms and food transported through the microchannel flow in the transport pipe are uniformly mixed by the diffusion equilibrium phenomenon of the bubble-shaped gas supplied by the oxygen supply tank.
상기 미세채널 흐름 동안 상기 미생물은 호흡 및 섭식 동작을 통해 성장하여 종속영양 미세조류로 배양된다.During the microchannel flow, the microorganisms grow through breathing and feeding movements and are cultured into heterotrophic microalgae.
이와 같은 본 발명에 따르면, 미생물 및 먹이 공급에 따라 다양한 종속 영양성 종에 적용할 수 있는 미세조류를 배양할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to cultivate microalgae that can be applied to various heterotrophic species depending on microorganisms and food supply.
본 발명에 따르면, 연속 순환식 배양 기술의 적용에 따라 종속영양 미세조류를 대량으로 생산할 수 있어 생산성 향상과 가격경쟁력 향상이 기대되는 효과가 있다. According to the present invention, heterotrophic microalgae can be produced in large quantities by applying continuous circulation culture technology, which is expected to improve productivity and price competitiveness.
본 발명에 따르면, 배양 챔버 내의 이송 파이프를 따라 이송되는 원료들을 일정하게 주입할 수 있으면서 균일하게 혼합될 수 있어, 배양되는 미세조류의 품질 및 수율 향상이 기대된다.According to the present invention, the raw materials transported along the transfer pipe in the culture chamber can be constantly injected and mixed uniformly, so it is expected to improve the quality and yield of cultured microalgae.
본 발명에 따르면, 먹이와 용존 산소량을 일정하게 유지할 수 있어 최소화된 배양면적에서 고품질의 미세조류를 배양할 수 있다.According to the present invention, the amount of food and dissolved oxygen can be maintained at a constant level, making it possible to cultivate high-quality microalgae in a minimized culture area.
본 발명에 따르면, 담수 및 해양 미세조류 종에 상관없이 기술적용이 가능하기 때문에, 바이오, 화학, 바이오 에너지, 사료 등 바이오 소재 이용 분야에 적용이 가능한 효과가 있다.According to the present invention, since technical application is possible regardless of freshwater and marine microalgae species, it has the effect of being applicable to bio material use fields such as bio, chemistry, bio energy, and feed.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 종속영양 미세조류 배양장치의 전체 구성도이다.
도 2는 도 1의 기/액 합류관의 기능을 설명하는 예시도면이다.
도 3은 도 1의 먹이 투입관의 기능을 설명하는 예시도면이다.
도 4는 도 1의 배양 챔버 내에 마련된 이송 파이프에서 원료들의 혼합 및 전달과정을 설명하는 예시도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 종속영양 미세조류 배양장치에서 미세채널 흐름에서 종속영양 미생물 및 먹이, 그리고 가스 버블이 이송하는 예를 보인 사진이다.
도 6은 도 1의 기/액 분리관의 기능을 설명하는 예시도면이다.Figure 1 is an overall configuration diagram of a heterotrophic microalgae cultivation device according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exemplary diagram explaining the function of the gas/liquid confluence pipe of Figure 1.
Figure 3 is an example diagram explaining the function of the food input pipe of Figure 1.
FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating the mixing and delivery process of raw materials in the transfer pipe provided in the culture chamber of FIG. 1.
Figure 5 is a photograph showing an example of transport of heterotrophic microorganisms, food, and gas bubbles in a microchannel flow in the heterotrophic microalgae culture device according to the present invention.
FIG. 6 is an exemplary diagram explaining the function of the gas/liquid separation pipe of FIG. 1.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can be modified in various ways and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
공간적으로 상대적인 용어인 아래(below, beneath, lower), 위(above, upper) 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관 관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 아래(below, beneath)로 기술된 소자는 다른 소자의 위(above, upper)에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 아래는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.Spatially relative terms such as below, beneath, lower, above, upper, etc. facilitate the correlation between one element or component and other elements or components as shown in the drawing. It can be used to describe. Spatially relative terms should be understood as terms that include different directions of the element during use or operation in addition to the direction shown in the drawings. For example, when an element shown in a drawing is turned over, an element described as below (below, beneath) another element may be placed above (upper) the other element. Accordingly, the illustrative term below may include both downward and upward directions. Elements can also be oriented in other directions, so spatially relative terms can be interpreted according to orientation.
본 발명에서 사용되는 “부” 또는 “부분” 등의 일부분을 나타내는 표현은 해당 구성요소가 특정 기능을 포함할 수 있는 장치, 특정 기능을 포함할 수 있는 소프트웨어, 또는 특정 기능을 포함할 수 있는 장치 및 소프트웨어의 결합을 나타낼 수 있음을 의미하나, 꼭 표현된 기능에 한정된다고 할 수는 없으며, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As used in the present invention, expressions indicating a part such as “part” or “part” mean that the corresponding component is a device that can include a specific function, software that can include a specific function, or a device that can include a specific function. It means that it can represent a combination of and software, but it cannot be said that it is necessarily limited to the expressed functions. This is only provided to help a more general understanding of the present invention, and is provided to those with ordinary knowledge in the field to which the present invention pertains. Various modifications and variations are possible from this description.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and the scope of the patent claims described below as well as all things that are equivalent or equivalent to the scope of this patent claim shall fall within the scope of the spirit of the present invention. .
본 발명은 먹이를 직접 공급하는 종속영양 미세조류를 배양하는 장치로서 광합성 미세조류 배양장치와는 서로 다른 기술로서 연속 순환식 배양 기술을 채용하고 있다. 또한 생물반응기의 마이크로 채널 내에서 종속영양 미세조류의 균일한 혼합을 통한 생물, 산소 및 먹이의 균일한 물질전달을 통해 영양분을 충분히 공급하고 최적의 성장과 품질을 유지하도록 하며, 배양 면적을 최소화하는데 특징이 있다. The present invention is a device for cultivating heterotrophic microalgae that directly supplies food, and adopts a continuous circulation culture technology as a different technology from the photosynthetic microalgae culture device. In addition, it provides sufficient nutrients, maintains optimal growth and quality, and minimizes the culture area through uniform mass transfer of organisms, oxygen, and food through uniform mixing of heterotrophic microalgae within the microchannel of the bioreactor. There is a characteristic.
이하에서는 도면에 도시한 실시 예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the embodiments shown in the drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 종속영양 미세조류 배양장치의 전체 구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 배양장치(100)는 미생물 seed 공급탱크(110), 산소 공급탱크(120), feed 공급탱크(130), 튜브 연동식 펌프(140), 기/액 합류관(150), 먹이 투입관(160), 배양 챔버(170), 기/액 분리관(180) 및 수확장치(190)를 포함한다.Figure 1 is an overall configuration diagram of a heterotrophic microalgae cultivation device according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in Figure 1, the
본 실시 예에 따르면 미생물 seed 공급탱크(110), 산소 공급탱크(120) 및 feed 공급탱크(130)와 같이 원료 성분을 수용하는 적어도 2개 이상의 탱크를 포함할 수 있다. 이러한 각각의 공급탱크(110, 120, 130)는 개별적이고 독립된 형태이다. 궁극적으로 미생물 seed 공급탱크(110)에서 공급되는 종속영양 미생물 및 feed 공급탱크(130)가 공급하는 먹이 종류에 따라 원하는 미세조류를 배양할 수 있는 것이다. 예컨대 건강기능식품이나 의약품 등, 활용하고자 하는 분야에 따라 최적의 미세조류를 배양하여 공급할 수 있다.According to this embodiment, it may include at least two or more tanks containing raw material components, such as a microbial
상기 튜브 연동식 펌프(peristaltic pump)(140)는 상기 각 공급탱크(110, 120, 130)와 각각 연결되어 각 원료를 일정하게 배출하도록 한다. 즉 상기 튜브 연동식 펌프(140)는 정밀하게 유량을 제어할 수 있는 펌프로서 연동 원리를 이용하여 1회 펌프를 동작할 때마다 일정한 양을 이송시킬 수 있다. The tube
상기 기/액 합류관(150)과 먹이 투입관(160)은 원료의 이송경로상에 위치한다. 상기 기/액 합류관(150)은 미생물 seed 공급탱크(110) 및 산소 공급탱크(120)가 연결라인을 통해 연결되어 있고, 상기 먹이 투입관(130)은 feed 공급탱크(130)와 연결라인을 통해 연결된다. 상기 기/액 합류관(150)은 미생물 seed 공급탱크(110) 및 산소 공급탱크(120)로부터 각각 공급되는 종속영양 미생물과 산소를 혼합하는 역할을 한다. 그리고 먹이 투입관(160)은 미세조류 배양을 위해 상기 기/액 합류관(150)에 의해 혼합된 상기 종속영양 미생물과 산소에 추가로 먹이를 투입하는 역할을 한다. 여기서 Feed 공급탱크(130)는 정량 토출기(도면 미도시)를 이용하여 정해진 먹이가 연속해서 먹이 투입관(160)으로 투입되도록 한다. 종래 작업자가 배양 과정 중 시간별로 먹이를 직접 주입을 하는 단점을 해결할 수 있다. The gas/
상기 배양 챔버(170)는 전단에서 이송된 원료들을 연속해서 공급받고, 미세채널 흐름 중에서 다수의 원료성분이 균일하게 혼합되게 하여 배양하는 부분이다. 이러한 배양 챔버(170)는 배양하고자 하는 미세조류에 대응하여 적정 온도를 조절할 수 있도록 온도 조절기능을 가지며, 내부에는 미세채널 흐름을 위한 이송 파이프(172)가 설치된다. 이송 파이프(172)는 도면과 같이 스프링 형상의 적어도 하나의 서브 파이프들이 포개지는 형태로 놓여지며, 각 서브 파이프들은 순서대로 서로 연결되는 구조이다. 이러한 이송 파이프(172)의 구조에 의해 배양 장치의 설비 면적을 최소화할 수 있게 된다. 여기서 이송 파이프(172)가 미세채널 흐름일 수 있다. 설명의 편의를 위해 배양 챔버(170) 내에 이송 파이프(172)가 설치되는 것으로 설명하고 있지만, 배양 챔버(170)에 원료의 흐름을 위한 미세 채널이 형성될 수 있는 것이다.The
이송 파이프(172)는 먹이 투입관(160)과 연결되는 입구 a와 기/액 분리관(180)과 연결되는 출구 b를 가진다. 입구 a를 통해 각 원료들이 유입되면 그 유입된 원료들은 이송 파이프(172) 내에서 이송되면서 종속영양 미세조류를 배양하게 된다. 이때 이송 파이프(172)의 미세채널 흐름을 통해 이송되는 원료들은 균일하게 혼합될 수 있다. The
상기 기/액 분리관(180)은 상기 배양 챔버(170)에서 배출되는 혼합물(즉 가스가 포함된 미세조류일수 있음)을 성분별로 분리하는 유닛이다.The gas/
상기 수확장치(190)는 상기 기/액 분리관(180)에서 분리되어 생산된 종속영양 미세조류를 수확하는 부분이다. 그리고 수학된 미세조류는 다시 미생물 seed 공급탱크(110)로 공급될 수 있다. 이를 통해 새로운 배양액을 지속적으로 공급할 수 있게 된다. 즉 본 발명은 새로운 배양액과 먹이를 지속적으로 공급하면서 종속영양 미세조류를 수확할 수 있는 연속 순환구조의 배양장치인 것이다. The
도 2는 도 1의 기/액 합류관(150)의 기능을 설명하는 예시도면이다.FIG. 2 is an exemplary diagram explaining the function of the gas/
도 2에 도시된 바와 같이 기/액 합류관(150)은 미생물 seed 공급탱크(110) 및 산소 공급탱크(120)로부터 각각 공급되는 종속영양 미생물과 산소가 합류하여 이송되는 라인이다. 이때 산소는 미세한 부피를 가지는 가스 버블(Gas bubble) 내에 내포되어 이송되는 구조일 수 있다.As shown in FIG. 2, the gas/
그리고 종속영양 미생물과 산소는 교대로 공급되어 종속영양 미생물 - 가스 버블 순서(또는 그 반대)로 기/액 합류관(150) 내부를 따라 이송될 수 있다. In addition, heterotrophic microorganisms and oxygen can be supplied alternately and transported along the inside of the gas/
도 3은 도 1의 먹이 투입관(160)의 기능을 설명하는 예시도면이다.Figure 3 is an example diagram explaining the function of the
도 3에 도시된 바와 같이, 먹이 투입관(160)은 전단의 기/액 합류관(150)에 의해 합류되어 이송되는 종속영양 미생물과 가스 버블에 추가로 먹이를 투입하는 것을 설명하고 있다. 먹이는 Feed 공급탱크(130)로부터 공급되며, 공급되는 먹이는 정량 토출기를 이용하여 정해진 시간에 미리 정해진 양만큼 반복해서 공급된다. As shown in FIG. 3, the
이때 먹이는 버블 사이에 공급되게 하며, 결과적으로 버블과 버블 사이에는 '종속영양 미생물 + 먹이'가 위치하게 된다. At this time, food is supplied between bubbles, and as a result, 'heterotrophic microorganisms + food' are located between bubbles.
도 4는 도 1의 배양 챔버(170) 내에 마련된 이송 파이프(172)에서 원료들의 혼합 및 전달과정을 설명하는 예시도면이다.FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating the mixing and delivery process of raw materials in the
앞서 설명한 바와 같이 기/액 합류관(150)과 먹이 투입관(160)을 거쳐 이송되는 종속영양 미생물, 먹이, 가스 버블은 배양 챔버(170) 내의 이송 파이프(172)로 공급된다. 그러면 종속영양 미생물, 먹이, 가스 버블은 이송 파이프(172)의 입구 a를 통해 연속적으로 유입되고, 이송 파이프(172)의 내부에 형성된 미세 채널을 따라 흐르게 된다. As described above, heterotrophic microorganisms, food, and gas bubbles transported through the gas/
이때, 도 4에 도시한 바와 같이 미세채널 흐름 중에 가스 버블이 서로 마주보는 방향으로 발생하는 확산평형(diffusion equilibrium) 현상에 의해 상기 종속영양 생물과 먹이는 서로 균일하게 혼합된다. 그리고 이처럼 이송되는 동안 종속영양 미생물은 호흡 및 섭식을 통한 성장을 하여 배양하게 된다. 이의 예시 사진은 제작된 시제품 사진인 도 5를 보면 알 수 있다. 도 5를 보면, 가스버블 사이에 종속영양 미세조류 및 먹이가 위치하고 있음을 알 수 있다. At this time, as shown in FIG. 4, the heterotrophic organism and the food are uniformly mixed with each other due to a diffusion equilibrium phenomenon in which gas bubbles are generated in opposite directions during the microchannel flow. And while being transported in this way, heterotrophic microorganisms grow and are cultured through respiration and feeding. An example photo of this can be seen in Figure 5, which is a photo of a manufactured prototype. Looking at Figure 5, it can be seen that heterotrophic microalgae and food are located between gas bubbles.
한편 이송 파이프(172)를 따라 이송되는 종속영양 미생물, 먹이, 산소는 균일한 물질 전달을 통해 종속영양 미생물로 영양분이 충분히 공급될 수 있다. 그만큼 미세조류의 배양을 위해 종속영양 미생물을 최적 조건에서 성장시킬 수 있는 것이다.Meanwhile, the heterotrophic microorganisms, food, and oxygen transported along the
도 6은 도 1의 기/액 분리관(180)의 기능을 설명하는 예시도면이다.FIG. 6 is an exemplary diagram explaining the function of the gas/
도 4에서 설명한 바와 같이 배양 챔버(170) 내에서 이송 파이프(172)를 따라 흐르면서 종속영양 미생물을 성장시켜 종속영양 미세조류를 배양시킬 수 있고, 이후 산소를 포함한 배양된 종속영양 미세조류는 기/액 분리관(180)에 전달된다.As described in FIG. 4, heterotrophic microalgae can be cultured by growing heterotrophic microorganisms while flowing along the
그러면 기/액 분리관(180)은 산소와 종속영양 미세조류를 분리한다. 기/액 분리관(180)에서 기/액을 분리하는 과정은, 예컨대 기/액 분리관(180)의 하측에 기체보다 상대적으로 무거운 종속영양 미세조류가 위치하게 하고, 상측에 기체가 분포하게 하는 것일 수 있다. 또는 증발을 통해 기체가 제거되게 할 수도 있다. 이러한 과정에 따라 도 1의 수확장치(190)를 통해 종속영양 미세조류를 수확할 수 있다. 그리고 종속영양 미세조류의 원활한 수확을 위해서는 수확장치(190)는 기/액 분리관(180)의 하측에 위치되는 것이 좋다. Then, the gas/
상기한 종속영양 미세조류는 배양 챔버(170)의 이송 파이프(172)를 통해 원료들이 계속 유입되는 동안 이송 파이프(172)의 미세채널 흐름을 통해 성장 및 배양되기 때문에, 본 발명은 종속영양 미세조류를 지속적으로 수확할 수 있다.Since the above-described heterotrophic microalgae are grown and cultured through the microchannel flow of the
이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the present invention is described with reference to the illustrated embodiments, but these are merely illustrative examples, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can make various modifications without departing from the gist and scope of the present invention. It will be apparent that variations, modifications, and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached claims.
100: 배양장치
110: 미생물 seed 공급탱크
120: 산소 공급탱크
130: feed 공급탱크
140: 튜브 연동식 펌프
150: 기/액 합류관
160: 먹이 투입관
170: 배양 챔버
172: 이송 파이프
180: 기/액 분리관
190: 수확장치100: Culture device
110: Microbial seed supply tank
120: Oxygen supply tank
130: feed supply tank
140: Tube peristaltic pump
150: Air/liquid confluence pipe
160: Feeding tube
170: Culture chamber
172: transfer pipe
180: Gas/liquid separation tube
190: Harvesting device
Claims (6)
상기 원료 공급탱크와 각각 연결되는 튜브 연동식 펌프; 및
상기 튜브 연동식 펌프 구동에 따라 원료들을 연속해서 유입받고, 적정 온도에서 미세채널 내에서 균일하게 혼합하여 미생물을 성장하여 종속영양 미세조류를 배양하는 배양 챔버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 종속영양 미세조류 배양장치.Raw material supply tanks for each independent microbial supply tank, oxygen supply tank, and food supply tank;
Tube peristaltic pumps respectively connected to the raw material supply tanks; and
Characterized in that it comprises a culture chamber for cultivating heterotrophic microalgae by continuously receiving raw materials as the tube peristaltic pump drives, mixing them uniformly within the microchannel at an appropriate temperature, and growing microorganisms. Nutrient microalgae culture device.
상기 미생물 공급탱크의 미생물과 상기 산소 공급 탱크의 산소를 합류하는 기/액 합류관; 및
상기 기/액 합류된 종속영양 미생물과 산소에 상기 먹이 공급 탱크로부터 먹이를 투입하는 먹이 투입관을 더 포함하고,
상기 먹이 공급 탱크는 정량 토출기가 구비되는, 종속영양 미세조류 배양장치.According to claim 1,
A gas/liquid confluence pipe for combining microorganisms from the microorganism supply tank and oxygen from the oxygen supply tank; and
It further includes a food input pipe for introducing food from the food supply tank into the gas/liquid combined heterotrophic microorganisms and oxygen,
The feeding tank is a heterotrophic microalgae culture device equipped with a fixed-quantity discharger.
상기 배양 챔버의 출력단에 기/액 분리관; 및
상기 기/액 분리관에 의해 분리된 종속영양 미세조류를 수확하는 수확장치를 더 포함하는, 종속영양 미세조류 배양장치.According to clause 2,
A gas/liquid separation tube at the output end of the culture chamber; and
Heterotrophic microalgae cultivation device further comprising a harvesting device for harvesting heterotrophic microalgae separated by the gas/liquid separation tube.
상기 배양 챔버는,
미세채널 흐름을 위한 이송 파이프가 구비되며,
상기 이송 파이프는 스프링 형상의 적어도 하나의 서브 파이프들이 포개지고, 각 서브 파이프들은 순서대로 서로 연결되는, 종속영양 미세조류 배양장치.According to claim 1,
The culture chamber is,
A transfer pipe is provided for microchannel flow,
The transport pipe is a heterotrophic microalgae culture device in which at least one spring-shaped sub pipe is overlapped, and each sub pipe is sequentially connected to each other.
상기 이송 파이프 내의 미세채널 흐름을 통해 이송되는 상기 미생물 및 먹이는 상기 산소 공급 탱크가 공급한 버블 형상의 가스의 확산 평형 현상에 의하여 균일하게 혼합되는, 종속영양 미세조류 배양장치.According to clause 4,
A heterotrophic microalgae culture device in which the microorganisms and food transported through the microchannel flow in the transfer pipe are uniformly mixed by the diffusion equilibrium phenomenon of the bubble-shaped gas supplied by the oxygen supply tank.
상기 미세채널 흐름 동안 상기 미생물은 호흡 및 섭식 동작을 통해 성장하여 종속영양 미세조류로 연속하여 배양되는, 종속영양 미세조류 배양장치.According to clause 5,
During the microchannel flow, the microorganisms grow through breathing and feeding movements and are continuously cultured into heterotrophic microalgae.
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|---|---|---|---|
| KR1020220051918A KR20230152323A (en) | 2022-04-27 | 2022-04-27 | Heterotrophic microalgae culture device |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101577820B1 (en) | 2007-11-28 | 2015-12-15 | 로께뜨프레르 | Novel culture process for a heterotrophic microalga |
| KR101736609B1 (en) | 2015-12-03 | 2017-05-17 | 전라남도 | A photoreactor for culturing microalgae |
| KR20200077684A (en) | 2018-12-20 | 2020-07-01 | 씨이비티 주식회사 | Flow Control type continuous microalgae cultivating device and cultivating method thereof |
-
2022
- 2022-04-27 KR KR1020220051918A patent/KR20230152323A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (3)
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| KR20200077684A (en) | 2018-12-20 | 2020-07-01 | 씨이비티 주식회사 | Flow Control type continuous microalgae cultivating device and cultivating method thereof |
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