[发明专利]组合式光生物反应器系统及其在微藻培养中的应用

说明书

本发明涉及生物工程领域的光生物反应器，特别是指一种组合式光生物反应器系统及其在微藻培养中的应用。组合式光生物反应器系统包括由透光材质的箱体、进气装置以及循环动力源，箱体上开设进液口、排气口及出料口，箱体呈柱状，箱体外侧设有的光源采用沿箱体外侧设置且相对分布的第一、第二主光源，主光源照射光为连续光谱，峰值波长为430nm～460nm，主波长为470nm～495nm，光谱范围400nm～700nm；循环泵经管路分别接高位的箱体进液口及低位的箱体出料口。本发明有效解决了现有生产设备占地面积大，光辐射通量低的问题，具有设备投入低、占地面积小、光辐射通量高，相比跑道池培养能够有效提升微藻产量等优点。

技术领域

本发明涉及生物工程领域的光生物反应器，特别是指一种组合式光生物反应器系统及其在微藻培养中的应用。

背景技术

微藻是一类广泛分布在陆地和海洋中的低等单细胞植物。微藻通过光合作用提供能量，吸收二氧化碳，代谢产生油脂、蛋白质、多糖及多种有价值的次生代谢产物，同时释放出氧气。微藻光合效率显著高于陆生植物，同时具有很高的固碳效率和生长速率。微藻的种类非常丰富，生长环境差异较大，因此，其多样性的组成及基因对于不同的应用提供了丰富的筛选原料。此外，微藻作为单细胞植物，生长期短，结构较高等植物简单，适合进行生物工程改造，有利于大规模、集约化培养。目前微藻生产养殖已对食品、生物医药、水产、农业、能源等行业产生重大影响，但目前微藻养殖生产基本属于农田作业，靠天吃饭，生产方式落后，造成微藻养殖技术无法实现工业化生产有以下制约因素：一是主要依靠自然采光进行微藻光合作用。由于气候条件限制，阳光和气温变化较大，造成微藻光合作用效率很低，无法实现连续生产。二是缺乏对人工补光光谱的研究。微藻光合作用中对光谱波长有很强选择性，阳光光谱中400nm～500nm和600nm～630nm包括了大部分微藻对光波的吸收峰值，目前人工补光的光谱中虽然也大量采用蓝光和红光，但光谱设计中光谱范围太小，许多光谱的峰值波长和主波长基本重合，造成光谱的辐射通量较低，微藻光合作用中能量不足，人工补光作用不明显。三是目前微藻养殖生产大多采用跑道池和盘管式光生物反应器，占地面积过大，一座百吨级年生产能力的螺旋藻厂，微藻养殖用跑道池需100亩以上，一架两吨水体积盘管式光生物反应器占地面积20m²以上，售价10万以上，造成实现工业化生产所需成本过高，用地过大。由于微藻富含蛋白质和油脂，是替代大豆重要选择和生物能源的重要原料，急需实现工业化大规模生产，以降低成本满足市场需求，因此研制低成本大型微藻光生物反应器，实现全天侯、全年侯生产，是微藻工业化大批量生产的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种占地面积小、成本投入低、光的辐射通量高的组合式光生物反应器系统，应用于微藻生产可有效降低微藻的生产成本，增加微藻培养产量。

本发明的整体技术构思是：

组合式光生物反应器系统，包括由透光材质制作的箱体、进气装置以及循环动力源，箱体上开设有进液口、排气口及出料口，箱体外侧设置有光源；系统中：

A、箱体呈柱状；

B、箱体外侧光源采用沿箱体横截面的长度方向设置、且相对分布的第一主光源、第二主光源，主光源照射光为连续光谱，峰值波长为430nm～460nm，主波长为470nm～495nm，光谱范围400nm～700nm；

C、循环泵通过管路分别与处于高位的箱体的进液口、处于低位的箱体的出料口连通。

组合式光生物反应器系统在微藻培养中的应用。

申请人需要说明的是，所述的柱形包括横截面为圆形、椭圆形、矩形、多边形、长圆形等，均不脱离本发明的实质。

本发明的具体技术构思还有：

为便于箱体制作且具有更好的光照效果，优选的技术方案是箱体的横截面呈长方形，第一主光源、第二主光源在箱体外侧沿长度方向相对设置。