[发明专利]光生物反应器

说明书

技术领域

本发明涉及用于培养产生有用化合物的向光性微生物的光生物反应器，更具体地，公开的光生物反应器采用托盘堆叠(trays-stacking)方法培养向光性微生物，其中光生物反应器与封闭、半封闭以及开放类型的培养系统结合，因此，在有限的可用的土地面积内通过利用二氧化碳和光能有效地并且高效地促进向光性微生物的生长。

背景技术

对大多数向光性微生物而言，例如光合成细菌或微藻类，光是其在几乎每一类型的光生物反应器中生长所必不可少的。目前妨碍光生物反应器中向光性微生物生长的限制因素是光的可用性与二氧化碳的输入。由于光不能穿透至光生物反应器的内部，在光生物反应器内部光的可用性有限，因此大多数光生物反应器的培养产量有限。除此之外，为了阻止来自于一些空气传播微粒的污染物和不希望的，比如其他微生物的生长，大多数光生物反应器采用封闭系统用于向光性微生物的培养。但是，这种方法要成功所付出的代价是，在培养基中减少二氧化碳的浓度并增加氧气浓度。由于环境封闭，增加的氧气浓度常常造成降低生长速率的光呼吸，而培养基中有限量的二氧化碳限制了向光性微生物的光合成活性。因此，可能在二氧化碳源或氧气去除剂中二者择一与该培养系统联合，再次发生额外的运作成本。

申请号为No.5162051的美国专利申请中，公开了包含多个挡板的光生物反应器，挡板安装在光生物反应器中的槽上，为光源的插入形成了空腔。

申请号为No.5846816的美国专利申请中，提供了另一通过循环装置能够将培养的生物量半连续暴露于光源的光生物反应器。

进一步地，申请号为No.6509188的美国专利申请中，提供了具有增加的侧壁表面的光生物反应器的室，该侧壁表面比传统光生物反应器中的平面包络表面(planar enveloping surface)大。

另一申请号为No.2005068605的国际专利申请中，声称使用一或多个可移动的准直仪的光生物反应器，可移动的准直仪将充足的光线引入至包含有培养的微生物的培养基中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装置，一种在封闭、半封闭或开放系统中培养微藻类以产生高纯度的微藻类培养物的光生物反应器。

本发明进一步的目的在于提供一种在单位(per)可用的土地空间内使用有限能量能够产生大量微藻类的光生物反应器，与需要高浓度CO₂或氧气去除剂的封闭类型的光生物反应器相比，该生物反应器因此降低微藻类的生产成本。

当与开放池塘(pond)，比如水道池(raceway pond)相结合时，所述光生物反应器不使用额外的土地、允许微藻类的纯度和生产率的增加。

本发明的另一目的在于使光(优选日光)的捕获(harvest)最优化，用于封闭的光生物反应器中微藻类的培养。公开的光生物反应器允许光或太阳辐射通过各种入射角度达到光生物反应器的表面，允许通过微藻类的高效的光能捕获。

通过本发明全部或部分实现至少一个前述目的，其中，本发明的一个实施例包含光生物反应器，其包括：底座；从底座向上延伸的支撑架；多个用于培养微藻类的托盘，所述托盘在支撑架上被共轴向支撑并在在垂直面以预定的间隙彼此隔开以使对光线的暴露最优化；以及安装在所述支撑架上、位于所述多个微藻类培养托盘之上的防护件，其中，所述多个微藻类培养托盘和所述防护件由可透光的材料制成。

本发明的另一方面可能进一步包括一或多个与所述托盘联合的导管，以排出产生的微藻类或向所述托盘内提供必需的养分或培养基。

在本发明的进一步的方面中，每一托盘进一步包括覆盖所述托盘的可透光的覆盖件，目的在于降低微藻类培养物暴露于任一可用的污染物的可能性。

为了实现更高的产量，所述光生物反应器的运作参数必须维持在狭窄的范围内。因此，本发明有必要包括检测或监控托盘内微藻类培养的生理化学参数的装置。

另外，所述托盘可能从所述支撑架可拆卸，用于清洗目的。

在优选实施例中，公开的光生物反应器可能与开放池塘培养系统相结合。因此，公开的光生物反应器对所述开放池塘系统的机动性(portability)可以通过安装在所述底座下面的运输装置获得，所述运输装置给予光生物反应器移动性。

为了为培养的向光性微生物捕获额外量的光，在多个托盘下面放置用于光反射的镜面反射件，以将光源反射至最低的托盘。可能地，在最高的托盘上面或最低的托盘下面附上人造光源，为微藻类的生长发出光。

本发明的进一步的实施例可能具有位于托盘内、正在使培养的向光性微生物循环的循环装置。

附图说明