[发明专利]具有光分布器的光生物反应器和用于生产光合培养物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光生物反应器（photo bioreactor），其包括含 有光合培养物（photosynthetic culture）的水性液体（aqueous  liquid），还包括光分布器（photo distributor）。本发明进一步涉 及这种光分布器。本发明还涉及一种用于在生物反应器中生产光合培 养物的方法，以及通过该方法可获得的光合培养物产品。

背景技术

用于培育光合培养物——诸如藻类——的光生物反应器在本领域 是公知的。如何将光有效地结合至包含光合培养物的液体中，是一项 挑战。例如，US 3,986,297公开了一种用于人工培养光合物质——诸 如小球藻——的密封的双层罐组件（sealed double tank assembly）。 借助以下组合来实现高纯度培养物的加速生长：用以放出二氧化碳和 氨的混合气体的多个喷嘴；用于不间断地施加基本类似于自然光的光 的光源；以及用于搅动内罐中的培养物液体的搅动器叶片（agitator  vane）；以及用于温度控制的外罐。这里，光源不是太阳光，而是氙 气灯（xenon lamp）；这种氙气灯，根据US 3,986,297，基本类似于 自然光。US 6,602,703公开了一种用于培养光合有机物的光生物反应 器。这种光生物反应器提供了允许清洁光源的特征。这种光生物反应 器具有用于容纳液体培养物培养基（liquid culture medium）以培养 光合有机物的储存器，以及安装在该储存器内的发光管。这种光生物 反应器还具有安装在储存器内用于清洁发光管的外表面的清洁设备， 以及用于致动所述清洁设备的致动器（actuator）。所述发光管可以 是氖管（neon tube）。

上述光生物反应器应用人工照射。US 4,699,086使用太阳光，并 且公开了一种利用太阳光线收集设备（solar ray collecting device） 和藻类培养设备的喂鱼装置（fish feeding plant），其安装在海洋、 湖泊或池塘等中。所述装置包括：由圆柱体制成的结构，该结构是通 过将圆柱体垂直地设置在水中并用水平圆柱体使各个圆柱体相互连接 而构建的；安装在所述结构上方的水面上的太阳光线收集设备；以及 安装在水中用于培养藻类或类似物的培养物设备。太阳光线被太阳光 线收集设备收集并通过光导体缆（optical conductor cable）传送至 培养物设备用于培养藻类或类似物，并且太阳光线被用作用于藻类或 类似物的光合光源（photo-synthesis light source）。该培养物设 备通过利用包含在水中的二氧化碳（CO₂）、磷、氮、营养盐（nutritious  salt）等来培养藻类。

WO 05068605描述了一种用于培养光养微生物（phototrophic  micro organism）的反应器，其中通过使用一个或多个可移动准直器 （collimator）将太阳光导入分隔墙（compartment wall）中。所述 分隔墙是透明的，并且光从这里被分布到反应器中。这种反应器具有 改进的光线收集能力，并且具有改进的将光线分布到反应器中的能力， 从而提供更加有效的反应器并更加有效地培养光养微生物。

另外，Terry等人在1985年第(7)期的“Enzyme Microb.Technol.” 的第474-487页、Tredici等人在1998年第(57)期的“Biotech.and  Bioeng.”的第187-197页，以及Mayer等人在1964年第(VI)期的 “Biotech.and Bioeng.”的第173-190页描述了关于光生物反应器 的设计。

发明内容

上述现有技术光生物反应器中的一些的一个缺点是，应用的是人 工光，然而例如由于能量和效率的原因，优选的是使用太阳光。而且， 现有技术光生物反应器中的一些的另一个缺点可能是，有时结合太阳 光的效率低。另外，上述现有技术光生物反应器中的一些具有相对复 杂的构造，并且有时使用复杂的光学器件（optic）来照射含有光合培 养物的液体。