SU1621823A1

SU1621823A1 - Method of cultivating microalgae

Info

Publication number: SU1621823A1
Application number: SU884392268A
Authority: SU
Inventors: Василий Максимович Шаларь; Владимир Михайлович Могылдя
Original assignee: Кишиневский Государственный Университет Им.В.И.Ленина
Priority date: 1988-03-15
Filing date: 1988-03-15
Publication date: 1991-01-23

Abstract

Изобретение относитс к биотехнологии и может быть использовано дл производства биомассы микроводорослей. Целью изобретени вл етс увеличение выхода биомассы и улучшение ее качества. Способ заключаетс в том, что при культивировании микроводорослей на питательной среде, приготовленной на основе сточных вод животноводческих комплексов, после инокули- ровани среды осуществл ют выращивание в суспензионной культуре в накопительном режиме в услови х перемешивани и освещени до максимального прироста биомассы . Процесс культивировани провод т в две стадии. На лервой стадии культивирование осуществл ют до достижени рН в суспензионной культуре 9,4-9,6 и последующего культивировани в теиение ч при данном з аче- ии рН, посгэ чего отстаивают суспензию дл формиоовани колло- идно-бактермэгьчого осадке ЬО) удагчкл образовавшийс осадок и провод т вторую стадию культ.-вировани до максимального прироста биом - ы. Способ позьол ет увеличить выход Скомассы на 40-50% и значительно улучшить ее качество по сп внению с известным способом. 1 табл. сл СThis invention relates to biotechnology and can be used to produce microalgae biomass. The aim of the invention is to increase the biomass yield and improve its quality. The method consists in the cultivation of microalgae in a nutrient medium prepared on the basis of wastewater from livestock breeding complexes, after inoculation of the medium, which are cultivated in a suspension culture in a cumulative mode under conditions of agitation and illumination until the maximum biomass growth. The cultivation process is carried out in two stages. At the first stage, the cultivation is carried out until the pH in the suspension culture reaches 9.4-9.6 and the subsequent cultivation in the course of an hour at a given pH, after which the suspension is defended to form a colloid-bacterteum precipitate HL), the precipitate formed and carry out the second stage of cult-up to the maximum growth of biomes. The method allows to increase the output of Comas by 40-50% and significantly improve its quality as per the application with a known method. 1 tab. sl C

Description

VV

UU

Изобретение относитс к управл емому биосинтезу и может быть использовано дл производстра биомассы микроводооослей.The invention relates to controllable biosynthesis and can be used to produce biomass microgooter biomass.

Цель изобретени - увеличение выхода биомассы и улучшение ее качества.The purpose of the invention is to increase the biomass yield and improve its quality.

Способ заключаетс в том, что при культивировании микроводорослей осуществл ют приготовление питательной среды на основе сточных вод животноводческих комплексов , в которую внос т микроводоросли, затем культивируют их в суспензионной культуре в накопительном режиме в услови х перемешивани и освещени до максимального прироста биомассы. Процесс культивировани провод т в две стадии. На первой стадии культивирование осуществл ют до достижени рН в суспензионнойThe method consists in the cultivation of microalgae by preparing a nutrient medium on the basis of wastewater from livestock breeding complexes into which microalgae are added, then cultivated in suspension culture in a cumulative mode under conditions of agitation and illumination to the maximum biomass growth. The cultivation process is carried out in two stages. In the first stage, the cultivation is carried out until the pH in the suspension is reached.

кулвтуре 9,4-9,6 и последующего культивировани в течение 12-24 ч при данном нии рН, после чего отстаивают суспензионную культуру дл формировани коллоидно-бактериального осадка (КБО), удал ют образовавшийс осадок и провод т вторую стадию культивировани до максимального прироста биомассы.culture 9.4–9.6 and subsequent cultivation for 12–24 h at a given pH, after which the suspension culture was settled to form a colloid-bacterial sediment (BWC), the precipitate formed is removed and the second cultivation is carried out to a maximum increase biomass.

П р и м е р 1. ( по известному способу ). В круглый аквариум высотой 20 см с питательной средой, приготовленной на основе сточных вод животноводческих комплексов ь объеме 2 л, содержащей, мг/л. органические вещества по химическому потреблению кислорода (ХПК) 200 мг Oz/л, общий азот 223,0 мг/л, общий фосфор 43.0 мг/л, гидрокарбонат-ионов 1718,2 мг/л,PRI me R 1. (by a known method). In a round aquarium with a height of 20 cm with a nutrient medium prepared on the basis of wastewater from livestock farms with a volume of 2 liters, containing, mg / l. organic substances for chemical oxygen consumption (COD) 200 mg Oz / l, total nitrogen 223.0 mg / l, total phosphorus 43.0 mg / l, hydrocarbonate ions 1718.2 mg / l,

hOhO

00 NJ00 NJ

ионов кальци 178,0 мг/л, рН 8,2, внос т сине-зеленую микроводоросль Synechocystls salina Wisl B-141 из расчета 25,0 млн кл/мл с биомассой 0,30 г/л а.с.в. Культивирование провод т при круглосуточном освещении в 9-10 тыс. лк с посто нным перемешиванием на магнитной мешалке при 26-28°С. На 5-е сутки культура выходит на плато с численностью клеток 233 млн кл/мл и биомассой 2,98 г/л а.с.в.Calcium ions 178.0 mg / L, pH 8.2, Synechocystls salina Wisl B-141 blue-green microalga at a rate of 25.0 mln cells / ml with a biomass of 0.30 g / l a.s. Cultivation was carried out under round-the-clock illumination of 9-10 thousand lux with constant stirring on a magnetic stirrer at 26-28 ° C. On the 5th day, the culture reaches a plateau with a cell number of 233 mln cells / ml and a biomass of 2.98 g / l a.s.c.

П р и м е р 2. Услови те же, что и в примере 1, но при достижении рН культуры 9,4 перемешивание прекращают, отстаивают коллоидно-бактериальный осадок втече- ние 15 мин и удал ют его сифониров-энием. Врем отстаивани рассчитывают по формуле t h/0,2, где . - врем полного оседани коллоидно-бактериальных частиц, с; h - высота емкости с суспензией водорослей, см; 0,2 - экспериментально установленна средн скорость оседани коллоидно- бактериальных частиц, мм/с. Далее культивирование водорослей продолжают в том же режиме. На 5-е сутки их численность составл ет 256 млн кл/мл с биомассой 3,28 г/л а.с.в.EXAMPLE 2. The conditions are the same as in Example 1, but when the pH of the culture reaches 9.4, the stirring is stopped, the colloid-bacterial sediment is settled for 15 minutes and its syphonir is removed. The time of settling is calculated by the formula t h / 0.2, where. - time of complete sedimentation of colloidal-bacterial particles, s; h - the height of the tank with a suspension of algae, cm; 0.2 - experimentally established average sedimentation rate of colloidal-bacterial particles, mm / s. Next, the cultivation of algae continue in the same mode. On day 5, their number was 256 million cells / ml with a biomass of 3.28 g / l a.s.s.

П р и м е р 3. Услови те же, что в примере 2, но отделение коллоидно-бактериального осадка провод т спуст 12 ч после достижени культуры рН 9,4. На 5-е сутки культивировани численность клеток достигает 302 млн кл/мл с биомассой 3,86 г/л а.с.в.Example 3: The conditions are the same as in Example 2, but the separation of the colloidal-bacterial sediment is carried out 12 hours after the culture reaches a pH of 9.4. On the 5th day of cultivation, the number of cells reaches 302 million cells / ml with a biomass of 3.86 g / l a.s.c.

П р и м е р 4. Услови те же, что в примере 2, но отделение коллоидно-бактериального осадка провод т спуст 24 ч после достижени культуры рН 9,4, т.е. в момент прекращени образовани осадка, и культивирование продолжают. На 5-е сутки численность клеток достигает 328 млн кл/мл с биомассой 4,19 г/л а.с.в.EXAMPLE 4 The conditions are the same as in example 2, but the separation of the colloidal-bacterial sediment is carried out 24 hours after the culture reaches a pH of 9.4, i.e. at the time of termination of sedimentation, and the cultivation is continued. On the 5th day, the number of cells reaches 328 million cells / ml with a biomass of 4.19 g / l as.s.

Пример 5. Услови те же, что в примере 2, но отделение осадка провод т спуст 48 ч после достижени культуры рН 9,4. На 5-е сучки культивировани численность клеток водорослей составл ет 286 млн кл/мл с биомассой 3,66 г/л а.с.в Example 5. The conditions are the same as in example 2, but the precipitate is separated after 48 hours after reaching a culture pH of 9.4. At the 5th cultivation knots, the number of algae cells is 286 million cells / ml with a biomass of 3.66 g / l as well.

П р и м е р 6. Услови те же, что в примере 1, однако, дл культивировани используют зеленую водоросль Chlorella vu- Igarls beyjer A-1 с инокул том 0,3 г/л а.с.в. На 5-е сутки биомасса водорослей достигает 1,81 г/л а.с,в.Example 6: The conditions are the same as in Example 1, however, the green alga Chlorella vu-Igarls beyjer A-1 with an inoculum of 0.3 g / l a.s. c. Is used for cultivation. On the 5th day, the algae biomass reaches 1.81 g / l as. C.

Пример. Услови те же, что в примере 6, но образовавшийс коллоидно- бактериальный осадок отдел ют спуст 12ч после достижени культуры рН 9.6. На 5-е сутки биомасса водорослей достигает 2,21 г/ла.св.Example. The conditions are the same as in Example 6, but the colloidal-bacterial precipitate formed is separated 12 hours after the culture reaches pH 9.6. On the 5th day, the algae biomass reaches 2.21 g / la.sv.

П р и м е р 8. Услови те же, что в примере 6, но образовавшийс коллоидно- бактериальный осадок отдел ют спуст 24 ч после достижени культуры рН 9,6. НаExample 8 The conditions are the same as in Example 6, but the colloidal-bacterial precipitate formed is separated 24 hours after the culture reaches a pH of 9.6. On

5-е сутки биомасса водорослей достигает 2,49 г/п а.с.в.On the 5th day, the algae biomass reaches 2.49 g / d a.s.s.

П р и м е р 9. Услови те же, что и в примере 6, но образовавшийс коллоидно- бактериальный осадок отдел ют спуст 48EXAMPLE 9 The conditions are the same as in Example 6, but the resulting colloidal-bacterial sediment is separated after 48

0 ч после достижени культуры рН 9,6. На 5-е сутки биомасса водорослей достигает 1,92 г/л а.с.в.0 h after reaching a culture pH of 9.6. On the 5th day, the algae biomass reaches 1.92 g / l a.s.

Сравнительные данные роста водорослей по дн м согласно услови м, приведен5 ных в примерах 1-9, отражены в таблице.Comparative data on the growth of algae by day according to the conditions given in examples 1–9 are shown in the table.

Таким образом отделение и удаление коллоидно-бактериального осадка на первой стадии культивировани обеспечивает значительное ускорение прироста био0 массы водорослей на второй стадии культивировани . Так, при выращивании сине-зеленой водоросли Synechocystis salfna без отделени КБО на первой стадии, ее биомасса за5сутсоставл ет2,98 г/л а.с.в., тогдаThus, the separation and removal of colloidal-bacterial sediment in the first stage of cultivation provides a significant acceleration of the increase in the biomass of algae in the second stage of cultivation. So, when growing the blue-green alga Synechocystis salfna without the CCD at the first stage, its biomass is 5 percent of the total of 2.98 g / l as.w., then

5 как при полном отделении образовавшегос ссадка (пример 4) биомасса данной водоросли на 5-е сутки достигает 4,19 г/л а.с.в., т.е. выход биомассы увеличиваетс на 40,6%. Использование данного приема при5 as in the case of complete separation of the resulting crush (example 4), the biomass of this alga on the 5th day reaches 4.19 g / l a.s.s., i.e. biomass yield increased by 40.6%. The use of this technique when

0 культивировании Chlorella vulgaris (пример 8} позвол ет увеличить ее урожайность на 37,6% по сравнению с известным способом культивировани . Кроме того, удаление коллоидно-бактериального осадка приво5 дит к улучшению качества биомассы. Если при культивировании Synechocystis salina и Chlorella vulgaris не осуществл ть отделени и удалени коллоидно-бактериального осадка, в конечном продукте содержание0 cultivation of Chlorella vulgaris (example 8} allows to increase its yield by 37.6% compared with the known method of cultivation. In addition, the removal of colloid-bacterial sediment leads to an improvement in the quality of biomass. If the cultivation of Synechocystis salina and Chlorella vulgaris did not To separate and remove colloid-bacterial sediment, the final product contains

0 сырого белка составл ет 39,2-37,8%, при отделении КБО на первом этапе культивировани содержание белка увеличиваетс до 54,Р и 48,2% соответственно.0 crude protein is 39.2-37.8%, with the separation of the CCD in the first stage of cultivation, the protein content increases to 54, P and 48.2%, respectively.

Пример10(в полупроизводственныхExample10 (in semi-production

5 услови х). Микроводоросли выращивают в двух культиваторах лоткового v,.na (площадью 4,2 м) с циркул ционным перемешиванием на питате чной среде из экстракта утиного помета, содержащей, мг/л: органи0 ческие вещества по ХПК 1500 мг Ог/л; общий азот 369,0 мг/л; общий фосфор 68,4 мг/л; гидрокарбонат-ИОНОР 2650,0 мг/л; ионов кальци 267,4 мг/л, рН 7,8, которую инокулируют сине-зеленой водорослью5 conditions). Microalgae are grown in two cultivators in a cistern v, .na (with an area of 4.2 m) with circulating agitation on a nutrient medium from an extract of duck droppings containing, mg / l: organic substances by COD 1500 mg Og / l; total nitrogen 369.0 mg / l; total phosphorus 68.4 mg / l; bicarbonate-Ionor 2650.0 mg / l; calcium ions 267.4 mg / l, pH 7.8, which is inoculated with a blue-green alga

5 3ynechocystis salina из расчета 0,3 г/л а.с.в. В первом культиваторе зодоросли выращивают без отделени коллоидно-бактериального осадка. Культура достигает стационарной фазы на 4-6-е сугки с содержанием биомассы на 5-е сутки 2,43 г/л а.с.в.5 3ynechocystis salina at the rate of 0.3 g / l a.s.s. In the first cultivator, the crooks are grown without separating the colloidal-bacterial sediment. The culture reaches the stationary phase on the 4-6th sugki with a biomass content on the 5th day of 2.43 g / l a.s.

Во втором культиваторе, спуст 24 ч после достижени культуральной жидкости рН 9,4 (конец вторых суток), перемешивание прекращают, коллоидно-бактериальный осадок отдел ют и удал ют и далее культивирование водорослей продолжают до выхода культуры на плато. На 5-е сутки биомасса достигает 3,91 г/л а.с.в.In the second cultivator, 24 hours after reaching the culture fluid pH 9.4 (end of the second day), stirring is stopped, the colloid-bacterial sediment is removed and removed, and further the cultivation of algae is continued until the culture reaches a plateau. On the 5th day the biomass reaches 3.91 g / l a.s.s.

Таким образом, в результате отделени на первой стадии культивировани коллоидно-бактериального осадка удаетс увеличить биомассу водорослей на 60,9%. Кроме того, достигаетс значительное улучшение качества полученного продукта . При культивировании 4Synechocystis sallna без отделени КБО (известный способ ) содержание сырого белка в суммарном продукте составл ет 38,0%, зольность 32,0%, тогда как при отделении КБО в готовом продукте на долю сырого белка приходитс 53,8%, зольность при этом снижаетс до 8,3%.Thus, as a result of the separation in the first stage of the cultivation of a colloidal-bacterial sediment, the biomass of algae can be increased by 60.9%. In addition, a significant improvement in the quality of the product obtained is achieved. When 4Synechocystis sallna is cultivated without separating the BWC (a known method), the crude protein content in the total product is 38.0%, the ash content is 32.0%, whereas when the BWC is separated in the finished product, the share of the raw protein is 53.8%, This decreases to 8.3%.

Claims

The invention of the method of cultivation of microalgae, involving the preparation of a nutrient medium based on wastewater

livestock complexes, inoculating with microalgae followed by their cultivation in suspension culture in the accumulative mode under conditions of agitation and illumination to the maximum increase in biomass, characterized in that, in order to increase the biomass yield and improve its quality, the cultivation of t in two stages, with the first stage of cultivation

carried out until reaching a pH in suspension culture of 9.4-9.6 and subsequent cultivation for 12-24 h at a given pH value, after which the suspension culture is defended to form

the colloidal-bacterial precipitate, the precipitate formed is removed and the second cultivation step is carried out.