專利名稱：一種微藻收獲方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物微藻領(lǐng)域，特別涉及一種高密度連續(xù)培養(yǎng)的微藻的收獲、沉降濃
縮和干燥的方法。
背景技術(shù)：
隨著人們對(duì)微藻研究的日益深入，對(duì)微藻的了解也更加全面和深刻。其各種價(jià)值被逐漸開(kāi)發(fā)并加以利用，這也促使單細(xì)胞微藻的人工養(yǎng)殖獲得了飛速的發(fā)展。如今微藻利用不僅僅局限于水產(chǎn)養(yǎng)殖方面作為飼料，其利用價(jià)值正在不斷的被人們挖掘出來(lái)。微藻生長(zhǎng)速度快，可以吸收大量的二氧化碳，因此可用于減小溫室效應(yīng)，同時(shí)其快速生長(zhǎng)可以消化大量的營(yíng)養(yǎng)鹽類(lèi)，因此可用于某些污水的處理，所以微藻在解決世界環(huán)境問(wèn)題方面給人類(lèi)帶來(lái)了新的希望；某些種類(lèi)的微藻具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，如蛋白質(zhì)含量為60%至70%的螺旋藻，是地球上最古老的微生物之一，含有18種氨基酸和豐富的維生素、微量元素，以及類(lèi)胡蘿卜素、藻藍(lán)素、酵素和多糖等可增強(qiáng)人體免疫力的成分，被譽(yù)為"21世紀(jì)人類(lèi)最佳食品和保健品"；某些種類(lèi)還可作為化妝品的原料；近年來(lái)由于能源供應(yīng)緊張，生物柴油為緩解這一問(wèn)題提供了新的解決方案。鑒于此，微藻的大規(guī)模培養(yǎng)近年來(lái)有了較快的發(fā)展，各種養(yǎng)殖微藻的光生物反應(yīng)器被設(shè)計(jì)出來(lái)，使得微藻較高密度培養(yǎng)成為可能，相對(duì)于微藻培養(yǎng)的發(fā)展，其收獲方法大大滯后，成為行業(yè)發(fā)展的一個(gè)瓶頸，嚴(yán)重制約著微藻行業(yè)的發(fā)展。由于微藻獨(dú)特的生物學(xué)特性，個(gè)體小，濃度高，有的種類(lèi)還有較大的粘性，因此普通的收集方法用起來(lái)效果并不是很理想。 一、離心方法，耗能高，成本高，不易擴(kuò)大形成產(chǎn)業(yè)化，僅適用于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，有些細(xì)胞壁很薄或沒(méi)有細(xì)胞壁，因此高速離心還會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞破碎。二，過(guò)濾方法，普通濾紙孔徑太大，微藻細(xì)胞僅有3 IO微米，因此根本濾不住細(xì)胞；如改為濾膜，即使孔徑大小合適，但很多細(xì)胞有粘性，極容易堵塞濾膜，導(dǎo)致濾液過(guò)不去，過(guò)濾失敗，如增大壓強(qiáng)， 一方面成本升高，另一方面濾膜的機(jī)械強(qiáng)度不夠。 目前雖然國(guó)內(nèi)外企業(yè)投入了大量資金進(jìn)行研究，但仍舊沒(méi)有較好的解決方法。因此要解決這一問(wèn)題只能進(jìn)行創(chuàng)新，進(jìn)行發(fā)明。 本發(fā)明針對(duì)的是高密度連續(xù)培養(yǎng)的微藻生產(chǎn)系統(tǒng)，特別適合微藻生產(chǎn)系統(tǒng)，此種生產(chǎn)系統(tǒng)的特點(diǎn)是微藻生長(zhǎng)迅速，可達(dá)到較高細(xì)胞密度，連續(xù)生產(chǎn)，培養(yǎng)基可以循環(huán)利用節(jié)約生產(chǎn)成本。這種生產(chǎn)系統(tǒng)用本方法收獲操作簡(jiǎn)便易行，節(jié)省能源，成本低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了實(shí)現(xiàn)大規(guī)模高密度連續(xù)培養(yǎng)微藻的簡(jiǎn)便易行，低成本的收獲，特別
適合單細(xì)胞微藻生產(chǎn)系統(tǒng)。 本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) 本發(fā)明的原理是，首先根據(jù)重力學(xué)原理，將藻液自然靜置一定時(shí)間，一般24小時(shí)左右即可，微藻細(xì)胞會(huì)沉降，縮短沉降路程會(huì)減少沉降時(shí)間，根據(jù)所需沉降時(shí)間和土地成本核算得出沉降路徑的大小即沉降池的深度。 一般沉降池深度為15 20cm。影響微藻沉降速度的另一因素是微藻大小，微藻細(xì)胞直徑小于5微米的較難沉降，可適當(dāng)延長(zhǎng)沉降時(shí)間，10 15微米的較易沉降，可適當(dāng)縮短沉降時(shí)間。沉降池深度為15 20cm，沉降時(shí)間為24小時(shí)左右條件下，本方法針對(duì)高密度連續(xù)培養(yǎng)光生物反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行不完全收獲， 一般沉降率能達(dá)到60%以上，由于是連續(xù)培養(yǎng)，上清藻液還要返回光反應(yīng)器繼續(xù)利用，這個(gè)沉降率可以接受。沉降完成后將上清藻液用泵抽回光反應(yīng)器。泵的選擇因微藻而異，細(xì)胞壁厚的微藻可選擇的泵的范圍較寬，比如小球藻，普通的渦輪離心泵即可，泵的功率型號(hào)則要根據(jù)光反應(yīng)系統(tǒng)的大小而定，如10立方米的系統(tǒng)，上海江濱制泵有限公司生產(chǎn)的CQB100-80-125型號(hào)磁力驅(qū)動(dòng)離心泵即可。對(duì)于細(xì)胞壁較薄的微藻選泵要慎重，壓力不要太大，如北京市津奧泰油泵制造廠生產(chǎn)的YCB型圓弧齒輪泵，泵的正確選擇可以防止微藻細(xì)胞過(guò)泵后破裂。上
清藻液被抽回后適當(dāng)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)鹽繼續(xù)利用，根據(jù)下層濃藻液的深度確定要保留的深度，一般保留5 6cm深，由于藻液濃度更高，顏色更深，吸收太陽(yáng)光能更強(qiáng)，因此水分可以很快蒸發(fā)留下干的藻片，收集藻片，制成藻粉，可用于后續(xù)產(chǎn)品的生產(chǎn)。
1.沉降 沉降池不宜太深， 一般15 20cm，池底要平滑，池子大小根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)的大小而定，一般連續(xù)培養(yǎng)的光反應(yīng)系統(tǒng)每天收獲總體積10% 20%的藻液(與季節(jié)有關(guān)，夏季生長(zhǎng)旺盛可多收，冬季生長(zhǎng)率降低相應(yīng)減少)，因此，池子的體積一般為光反應(yīng)系統(tǒng)容積的20%左右。池子要建在向陽(yáng)的地方。池子一般建三個(gè)，輪流使用。 當(dāng)監(jiān)測(cè)到光生物反應(yīng)器系統(tǒng)的細(xì)胞濃度達(dá)到可收獲的濃度(大于107個(gè)每毫升)時(shí)，將適當(dāng)藻液引入池中，靜置，根據(jù)藻的種類(lèi)特性決定沉降時(shí)間的長(zhǎng)短，一般為24小時(shí)左右，微藻大小影響沉降速度，微藻細(xì)胞直徑小于5微米的較難沉降，可適當(dāng)延長(zhǎng)沉降時(shí)間，10 15微米的較易沉降，可適當(dāng)縮短沉降時(shí)間。由于重力作用，藻細(xì)胞會(huì)沉積到池底，一般沉降率可達(dá)到60%以上。由于重復(fù)利用，藻液細(xì)胞的沉降率可以接受。
2.去上清 沉降之后用潛水泵將上層藻液抽回光生物反應(yīng)器，抽至藻液剩余5 6厘米。泵的選擇因微藻而異，細(xì)胞壁厚的微藻可選擇的泵的范圍較寬，比如小球藻，普通的渦輪離心泵即可，泵的功率型號(hào)則要根據(jù)光反應(yīng)系統(tǒng)的大小而定，如io立方米的系統(tǒng)，上海江濱制泵有限公司生產(chǎn)的CQB100-80-125型號(hào)磁力驅(qū)動(dòng)離心泵即可。對(duì)于細(xì)胞壁較薄的微藻選泵要慎重，壓力不要太大，如北京市津奧泰油泵制造廠生產(chǎn)的YCB型圓弧齒輪泵。上層藻液中
還有部分未利用的營(yíng)養(yǎng)鹽，適當(dāng)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)鹽類(lèi)重復(fù)利用，這樣可大大節(jié)約成本。
3.干燥 下層藻液在陽(yáng)光下曬干，由于藻液細(xì)胞濃度較高，顏色較深，因此吸熱較快，水份蒸發(fā)也會(huì)加速，因此可以較快的曬成藻片?？紤]到在冬季光照強(qiáng)度降低，可以將沉降池建在塑料或玻璃大棚內(nèi)，這樣一方面可以通過(guò)形成溫室效應(yīng)加強(qiáng)蒸發(fā)速率，另一方面防止陰雨天沉降池積水。由于池底平坦且較為光滑，藻片可以較容易的揭下。
4.粉碎 將干藻片經(jīng)粉碎機(jī)粉碎或經(jīng)研磨機(jī)研磨制成藻粉，可以用做后續(xù)產(chǎn)品的原料。


圖1為一種微藻收獲方法方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明，以下僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能以此限定本發(fā)明的范圍。即大凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。 本發(fā)明收獲系統(tǒng)主要有高密度培養(yǎng)光反應(yīng)器、沉降池、潛水泵、日光系統(tǒng)、粉碎機(jī)/研磨機(jī)五部分組成。當(dāng)光生物反應(yīng)器系統(tǒng)的細(xì)胞濃度達(dá)到可收獲的濃度(大于107個(gè)每毫升)時(shí)，將適當(dāng)藻液引入池中，靜置，根據(jù)藻的種類(lèi)特性決定沉降時(shí)間的長(zhǎng)短，一般為24小時(shí)左右，由于重力作用，藻細(xì)胞會(huì)沉積到池底，一般沉降率可達(dá)到60%以上。沉降之后用潛水泵將上層藻液抽回光生物反應(yīng)器，抽至下層藻液還剩有5 6厘米。上層藻液中還有部分未利用的營(yíng)養(yǎng)鹽，適當(dāng)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)鹽類(lèi)繼續(xù)用于微藻細(xì)胞培養(yǎng)。下層藻液則在陽(yáng)光下曬干，由于藻液細(xì)胞濃度較高，顏色較深，因此吸熱較快，水份蒸發(fā)也會(huì)加速，因此可以較快的曬成藻片。在冬季由于有玻璃或塑料大棚，蒸發(fā)速率還是能保持很快。等水分蒸發(fā)完畢，藻液就變成藻片，可以很容易地揭下，然后將干藻片經(jīng)粉碎機(jī)粉碎或經(jīng)研磨機(jī)研磨制成藻粉，可以用做后續(xù)產(chǎn)品的原料。
權(quán)利要求
一種微藻收獲方法，包括沉降、去上清、干燥及粉碎。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微藻收獲方法，其特征在于，沉降池深度為15 20cm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微藻收獲方法，其特征在于，沉降池體積為光反應(yīng)系統(tǒng)容積的20%左右。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 3所述的任意一種微藻收獲方法，其特征在于，微藻在沉降池中的沉降時(shí)間的確定基于沉降池的深度以及微藻本身的大小。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4所述的任意一種微藻收獲方法，其特征在于，當(dāng)監(jiān)測(cè)到光生物反應(yīng)器系統(tǒng)的細(xì)胞濃度大于107個(gè)每毫升時(shí)，將藻液引入沉降池中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 5所述的任意一種微藻收獲方法，其特征在于，針對(duì)高密度連續(xù)培養(yǎng)光生物反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行不完全收獲，只收獲沉降的60%以上的藻體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 6所述的任意一種微藻收獲方法，其特征在于，泵的選擇基于微藻細(xì)胞壁的厚度，防止微藻細(xì)胞過(guò)泵后破裂。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 7所述的任意一種微藻收獲方法，其特征在于，藻細(xì)胞通過(guò)重力沉降和日光干燥，節(jié)約能源。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1 8所述的任意一種微藻收獲方法，其特征在于，用泵將沉降池中的上層低濃度的藻液抽走，重新返回光反應(yīng)器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1 9所述的任意一種微藻收獲方法，去上清后保留的藻液深度為5 6cm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種微藻收獲方法，主要有高密度培養(yǎng)光反應(yīng)器、沉降池、潛水泵、日光系統(tǒng)、粉碎機(jī)/研磨機(jī)五部分組成。其步驟是A、沉降；B、去上清，用潛水泵將上層藻液抽走，循環(huán)利用；C、干燥，下層濃縮藻液用日光照射，曬干，形成藻片；D、再經(jīng)過(guò)粉碎機(jī)或研磨將藻片制成藻粉，即可用于后續(xù)加工。
文檔編號(hào)C12N1/12GK101748068SQ20081024002
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者劉敏勝, 張晉陽(yáng), 楊巧利, 耿金峰, 郭朋朋, 馬衛(wèi)敬 申請(qǐng)人:新奧科技發(fā)展有限公司