專利名稱：一種微藻高密度培養(yǎng)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于微藻培養(yǎng)工程領(lǐng)域，具體涉及一種用于微藻高密度培養(yǎng)的設(shè)備。
背景技術(shù)：
自然界中有數(shù)以萬計(jì)的微藻，它們能有效利用CO2、光能和無機(jī)鹽類產(chǎn)生某些結(jié)構(gòu)特異的高附加值生物活性成分，如特異蛋白、氨基酸、高不飽和脂肪酸、多糖及其衍生物、維生素、萜類、胡蘿卜素及其衍生物等，具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是人類向海洋索取食品、藥品、生化試劑、精細(xì)化工產(chǎn)品、燃料以及其它材料的一種重要途徑。微藻的高密度、大規(guī)模培養(yǎng)是實(shí)現(xiàn)微藻資源開發(fā)利用的必經(jīng)之路，而培養(yǎng)裝置是微藻將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為生物化學(xué)能的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，從某種意義上講藻類生物技術(shù)的發(fā)展在很大程度上依賴于實(shí)用化的高密度培養(yǎng)裝置的研制和開發(fā)。目前，微藻培養(yǎng)主要有開放式和封閉式兩種裝置，開放式培養(yǎng)裝置主要是利用天然或人工的長(zhǎng)方形池塘或長(zhǎng)橢圓形跑道池，加裝踏板式攪拌裝置來實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)池中的液體循環(huán)，以保證微藻細(xì)胞受光和空氣中的CO2接觸，具有構(gòu)建簡(jiǎn)單、投資低廉、操作簡(jiǎn)便、放大比較容易、利用自然光作光源、節(jié)省成本、適用于大規(guī)模粗放培養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，目前已在螺旋藻和小球藻的商業(yè)化生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，但該類培養(yǎng)裝置也存在易受灰塵、雜藻、水生動(dòng)物、雜菌等污染源的侵染，使培養(yǎng)過程不穩(wěn)定，也不易保持高質(zhì)量的單藻培養(yǎng)；易受外界環(huán)境影響，難以保持較為穩(wěn)定的水溫和光照；攪拌不充分，難以保持微藻生長(zhǎng)所需要的高濃度CO2 ;水份極易蒸發(fā)；光照面積與培養(yǎng)體積之比較低等缺點(diǎn)，導(dǎo)致微藻的培養(yǎng)效率低，密度不高，一般僅可達(dá)到lg/L，如此高的含水量明顯加重了細(xì)胞采收和后期下游加工的難度，因此該類培養(yǎng)裝置的應(yīng)用只局限于培養(yǎng)生長(zhǎng)條件比較苛刻的藻種，如堿性環(huán)境中的Spirulina和高鹽環(huán)境中的Dunaliella,以及那些生長(zhǎng)較快、附加值較低的藻種，如Chlorella、Scenedesmus和Phaeodactylum等。而封閉式培養(yǎng)裝置的主要部件為光生物反應(yīng)器，目前得到廣泛應(yīng)用的一般有，管道式、平板式、柱式等。光生物反應(yīng)器的應(yīng)用，可避免雜菌、雜藻等污染源的侵染，實(shí)現(xiàn)單種或純種培養(yǎng)，提高產(chǎn)品質(zhì)量；能有效地控制培養(yǎng)條件，易對(duì)培養(yǎng)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控，從而達(dá)到優(yōu)化培養(yǎng)；采用人工光源，可不受自然條件限制，并可延長(zhǎng)光照時(shí)間，提高產(chǎn)品產(chǎn)率；可進(jìn)行轉(zhuǎn)基因微藻的培養(yǎng)，避免轉(zhuǎn)基因安全性問題。雖然封閉式培養(yǎng)裝置可以克服開放式培養(yǎng)裝置的種種不足，但由于其相關(guān)研究剛剛起步，加上反應(yīng)器本身造價(jià)高，難于放大等原因，目前大多處于實(shí)驗(yàn)室階段。綜上可以看出，無論是開放式還是封閉式培養(yǎng)裝置，在微藻規(guī)?；囵B(yǎng)生產(chǎn)中都存在應(yīng)用上的瓶頸，因此，開發(fā)研制高密度、高光效、高CO2利用和低造價(jià)與低運(yùn)行成本的培養(yǎng)裝置是微藻規(guī)模化培養(yǎng)的發(fā)展方向。

實(shí)用新型內(nèi)容實(shí)用新型目的本實(shí)用新型的目的是提供一種產(chǎn)率高、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的微藻高密度培養(yǎng)裝置。[0007]技術(shù)方案本實(shí)用新型提供了一種微藻高密度培養(yǎng)設(shè)備，包括通氣裝置、培養(yǎng)裝置、溫度控制裝置和光照裝置，所述通氣裝置與培養(yǎng)裝置連接，所述培養(yǎng)裝置和光照裝置設(shè)于溫度控制裝置內(nèi)。所述通氣裝置包括氣源、連通管和氣頭，所述氣源和氣頭通過連通管連接；所述的氣頭孔徑為10-30 μ m。還包括加濕器，所述加濕器設(shè)于連通管上；從而可有效增加所通氣體濕度，避免因氣體流動(dòng)引起的培養(yǎng)液體積的減少；所述加濕器為裝有無菌水的玻璃瓶。所述氣源選自氣瓶和氣泵中的一種或兩種。還包括螺旋止水夾，所述螺旋止水夾設(shè)于連通管上。還包括流量計(jì)，所述流量計(jì)設(shè)于連通管上。通過設(shè)置氣體流量計(jì)和止水夾，可調(diào)節(jié)氣體流量，從而調(diào)整培養(yǎng)液的流動(dòng)狀態(tài)，有利于二氧化碳和溶解氧的傳遞，培養(yǎng)液的混合和光的有效利用。還包括濾器，所述濾器設(shè)于連通管上；所述的濾器孔徑小于或等于O. 22μπι ;從而可過濾除去空氣中的雜質(zhì)、微生物和原生動(dòng)物，保證微藻的純種培養(yǎng)。還包括三通，所述三通設(shè)于連通管上。所述培養(yǎng)裝置包括頂部開口的筒體和與開口配套的膠塞，所述膠塞上設(shè)有進(jìn)氣口和排氣口。所述光照裝置包括光源和定時(shí)器，所述光源為熒光燈。所述溫度控制裝置為生化培養(yǎng)箱，所述生化培養(yǎng)箱包括溫度控制儀、溫度傳感器、加熱管及繼電器等部件。有益效果本實(shí)用新型提供的一種微藻高密度培養(yǎng)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、成本低廉，培養(yǎng)產(chǎn)率高、密度大，生產(chǎn)成本低,適于工業(yè)化生產(chǎn)。該設(shè)備包括通氣裝置、培養(yǎng)裝置、溫度控制裝置和光照裝置，其中培養(yǎng)裝置可以為常見的桶裝礦泉水的桶，光照裝置包括熒光燈光源。培養(yǎng)裝置可以為透明材料，有利于觀察微藻的生長(zhǎng)情況，且培養(yǎng)裝置上部設(shè)有排氣口，可有效防止溶氧過高對(duì)微藻生長(zhǎng)的危害。該設(shè)備通過通氣裝置將空氣、二氧化碳或空氣與二氧化碳的混合氣體通至培養(yǎng)裝置底部，并依靠氣體流動(dòng)帶動(dòng)培養(yǎng)液循環(huán)，可使培養(yǎng)液混合均勻，且避免了剪切力對(duì)微藻的損傷。該設(shè)備能夠達(dá)到微藻高密度培養(yǎng)的要求，產(chǎn)生大量的生物質(zhì),且避免了其他物種或粉塵的污染，提高所培育微藻的品質(zhì)。

圖I是本實(shí)用新型的微藻高密度培養(yǎng)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；1為氣瓶，2為氣泵，3為培養(yǎng)裝置，4為溫度控制裝置，5為光照裝置，6為加濕器，7為培養(yǎng)裝置底座，8為燈管支架；11為連通管，12為螺旋止水夾，13為流量計(jì)，14為濾器,15為三通,16為支管，17為氣頭；31為筒體，32為膠塞，33為進(jìn)氣口，34為排氣口，35為培養(yǎng)液。
具體實(shí)施方式
[0025]根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本實(shí)用新型。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的內(nèi)容僅用于說明本實(shí)用新型，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本實(shí)用新型。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出進(jìn)一步說明。微藻高密度培養(yǎng)設(shè)備，見圖1，包括通氣裝置、培養(yǎng)裝置3、溫度控制裝置4和光照裝置5 ;通氣裝置與培養(yǎng)裝置3連接，培養(yǎng)裝置3和光照裝置5設(shè)于溫度控制裝置4內(nèi)。通氣裝置包括通過連通管11依次連接的氣源、加濕器6、三通15和氣頭17，連通管11上還設(shè)有螺旋止水夾12、流量計(jì)13和濾器14 ;其中，氣源選自氣瓶I和氣泵2中的一種或兩種；氣頭孔徑為10-30 μ m。培養(yǎng)裝置3包括頂部開口的筒體31和與開口配套的膠塞32，膠塞上設(shè)有進(jìn)氣口33和排氣口 34，培養(yǎng)裝置3設(shè)于培養(yǎng)裝置底座7上。 溫度控制裝置4為生化培養(yǎng)箱，生化培養(yǎng)箱包括溫度控制儀、溫度傳感器、加熱管及繼電器等部件。光照裝置5包括光源和定時(shí)器，光源為熒光燈，光照裝置5固定于燈管支架8。該裝置使用方法如下微藻培養(yǎng)之前，該設(shè)備先用75%酒精潤(rùn)洗、浸泡8 10小時(shí)，倒出75%酒精(可重復(fù)使用);然后用無菌水沖洗3飛次，以保持設(shè)備處于無菌狀態(tài)；打開膠塞32，接種無菌培養(yǎng)液35和藻種，使用該裝置可培養(yǎng)小球藻、聚球藻、柵藻、杜氏鹽藻等微藻藻種，不同藻種的接種量不同，如小球藻的接種量為3. 5飛X IO7個(gè)細(xì)胞/mL。接種好后，將培養(yǎng)裝置3放置在培養(yǎng)裝置底座7上，蓋緊橡膠塞32。打開氣瓶I和/或氣泵2，通過調(diào)節(jié)螺旋止水夾12控制CO2濃度為O. 5^1%,所通氣體通過氣體流量計(jì)13和濾器14后進(jìn)入加濕器，在本實(shí)施例中濾器14為微孔濾膜(孔徑為O. 22 μ m)，混合氣體由連通管11通入培養(yǎng)裝置3。在與培養(yǎng)液接觸前，本實(shí)施例利用三通15和支管16設(shè)計(jì)了樹狀進(jìn)氣裝置，通過氣頭17將氣體分散于培養(yǎng)裝置3的底部。調(diào)整好通氣裝置后，打開光照裝置5，調(diào)整好光強(qiáng)和光周期，開始進(jìn)行微藻的高密度培養(yǎng)，培養(yǎng)周期為3(Γ40天。培養(yǎng)結(jié)束后，停止通氣和光照，測(cè)定微藻密度和生產(chǎn)效率，其中小球藻的培養(yǎng)密度和生長(zhǎng)效率最高，分別達(dá)到23. 4g/L和O. 59g/L/d。然后，打開培養(yǎng)裝置上的膠塞32即可取出藻液進(jìn)行后續(xù)加工處理。
權(quán)利要求1.一種微藻高密度培養(yǎng)設(shè)備，其特征在于包括通氣裝置、培養(yǎng)裝置(3)、溫度控制裝置(4)和光照裝置(5)，所述通氣裝置與培養(yǎng)裝置(3)連接，所述培養(yǎng)裝置(3)和光照裝置(5)設(shè)于溫度控制裝置(4)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種微藻高密度培養(yǎng)設(shè)備，其特征在于所述通氣裝置包括氣源、連通管(11)和氣頭(17)，所述氣源和氣頭(17)通過連通管(11)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微藻高密度培養(yǎng)設(shè)備，其特征在于還包括加濕器(6)，所述加濕器(6 )設(shè)于連通管(11)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微藻高密度培養(yǎng)設(shè)備,其特征在于所述氣源選自氣瓶(I)和氣泵(2)中的一種或兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微藻高密度培養(yǎng)設(shè)備，其特征在于還包括流量計(jì)(13)，所述流量計(jì)(13)設(shè)于連通管(11)上；還包括濾器(14 )，所述濾器(14 )設(shè)于連通管(11)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微藻高密度培養(yǎng)設(shè)備，其特征在于還包括三通(15)，所述三通(15)設(shè)于連通管(11)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微藻高密度培養(yǎng)設(shè)備，其特征在于還包括螺旋止水夾(12)，所述螺旋止水夾(12)設(shè)于連通管(11)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種微藻高密度培養(yǎng)設(shè)備，其特征在于所述培養(yǎng)裝置(3)包括頂部開口的筒體(31)和與開口配套的膠塞(32)，所述膠塞上設(shè)有進(jìn)氣口( 33)和排氣口(34)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種微藻高密度培養(yǎng)設(shè)備，其特征在于所述光照裝置(5)包括光源和定時(shí)器，所述光源為熒光燈。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種微藻高密度培養(yǎng)設(shè)備，其特征在于所述溫度控制裝置(4)為生化培養(yǎng)箱。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種微藻高密度培養(yǎng)設(shè)備，包括通氣裝置、培養(yǎng)裝置(3)、溫度控制裝置(4)和光照裝置(5)，所述通氣裝置與培養(yǎng)裝置(3)連接，所述培養(yǎng)裝置(3)和光照裝置(5)設(shè)于溫度控制裝置(4)內(nèi)。本實(shí)用新型提供的一種微藻高密度培養(yǎng)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、成本低廉，培養(yǎng)產(chǎn)率高、密度大，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C12M1/00GK202730113SQ20122043488
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者鄧祥元, 高坤, 丁婉婉, 盧芙蓉 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)