[发明专利]藻类培养系统

说明书

技术领域

本发明涉及微藻培养系统，由于其组件的分布和形状所述微藻培养系统给培养更好的控制，以及提供将气体合并至培养基中的可能性，导致培养产量增加以及每体积单位的能量消耗更低。

背景技术

微藻在水产养殖中用作食品补充剂以及用于化合物的制备中(Raja etal，2008)，并且最近它们被提议用作燃料生产的能源，相比传统培养物它提供多种优势，例如高光合作用效率、高脂质含量、生物量的连续生产以及快速生长(Moo-Younga和Chisti，1994；Sánchez et al，2003；Miao和Wu，2006)，并且还由于它们是具有低排放至大气污染物(CO₂和SO₂)的可再生来源。

尽管微藻培养的生物基础在小范围内广泛发展，但是它们缺乏大量培养的能力以制备低花费的生物量。对于微藻的大量生产，主要使用两种培养系统，开放系统或水管池(Raceway pond)和密闭系统或光生物反应器(PBR)。在开放系统中，使培养物在大尺寸类型沟槽中暴露于大气，以及经常通过桨轮搅拌。与开放系统相比，PBR是使每面积和体积单位的培养产量更大的高生产性培养系统(Sanchez et al，2003；Khan et al.2009)。PBR能由塑料、玻璃和透明PVC以及其它材料制造，并且为不同形状，水平、垂直、环形等。

PBR的高生产率是与对所有培养参数和它们提供的无菌条件相关，这些最终转变为更高的每体积单位的生产率。两系统的生产图得到非常不同的数值。根据Sánchez，依据以Kg/m³表示的体积生产率，光生物反应器比开放系统更高效十五倍，并且只使用一半的以公顷测量的面积。除了这些优势外，我们也可以加上开放池可被污染，并且难于控制培养条件。然而，开放池装置成本相比PBR所导致的装置成本要少，同时PBR难于清洗。这些就是为什么至今为止大部分微藻生产一直在开放系统中制备的主要原因。

鉴于目前使用开放池的系统的缺点，当前唯一在用的生产系统是水管或循环类型的开放池。这些系统使用桨轮类型的机械搅拌器，使其与水接触，因而经历腐蚀和磨损。由该类型推动所导致的移动倾向为层流，这对藻类营养是不恰当的湍流。

这些系统未设计将诸如空气或纯CO₂的气体并入培养基中，并且CO₂的来源仅是通过暴露表面将来自空气中气体传递至水内。这对CO₂的获取产生限制，导致低生产率。

由于每面积的低生产率和通过蒸发水的大量损耗，这些系统逐步升级至大于当前(100ha)的尺寸是不现实的。这些系统也容易被化学试剂和生物试剂污染，例如幼虫、细菌、微藻竞争性和优先种类(predating species)，这对已有设备已呈现严重问题，显著降低设备利用率。

最后，在接近或接触水处移动部件或发动机的使用增加失败可能性，特别是当使用海水时。

发明概述

本发明的系统是密闭微藻培养系统，其提供对培养的更好的控制以及提供将气体合并至培养基中的可能性，导致培养产量增加以及每体积单位的能量消耗更低。本发明使用易于逐步升级的细胞模型(cellular model)，使得装置独立和可无限逐步升级。模型物理上由一组具有透明盖的环形池、与装载/卸载系统连接的空运水泵送系统(airlift water pumping system)、气体提供和自动控制系统组成。

附图简述

图1显示没有盖的池和其元件的平面视图。

图2显示没有盖的池和其元件的侧面剖视图。

图3显示具有其六边形透明盖的池的平面图。

图4显示具有其六边形透明盖的池的侧视图。

图5显示根据实施例1、2和3的细胞/ml的图。

图6显示装置的等距视图。

图7显示每组或单元(cell)3个池的6组或单元的装置和分布，

发明详述

本培养系统设计考虑逐步升级，即，通过并入新单元(连接至中心泵送系统的三个池的多组)(图7)能容易地增加生产面积的空间分布。

池是环形的，具有优选为纤维玻璃或涂覆的水泥的圆柱形罩盖和圆锥形底部。池结构的优选形式是其中池直径大于其高度。

在操作中，通过优选为气泡状聚碳酸酯的透明材料的六边形可移动的盖来覆盖池(图3和4)。用于池内部的目视检查，六边形的一个面可被移动。