一種培養(yǎng)光合生物的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種培養(yǎng)光合生物的方法，該方法包括在培養(yǎng)光合生物的條件下，在培養(yǎng)光合生物的裝置中進(jìn)行光合生物的培養(yǎng)，其特征在于，所述培養(yǎng)光合生物的裝置包括培養(yǎng)區(qū)（1）和調(diào)溫區(qū)（2），所述培養(yǎng)區(qū)（1）和所述調(diào)溫區(qū)（2）通過隔層（3）緊密接觸，所述隔層（3）由導(dǎo)熱材料制成，所述培養(yǎng)區(qū)（1）用于承裝含有光合生物的培養(yǎng)液，所述調(diào)溫區(qū)（2）用于充滿換熱介質(zhì)。本發(fā)明提供的培養(yǎng)光合生物的方法，可降低培養(yǎng)液溫度隨環(huán)境變化而變化的程度；在溫度過高或過低時(shí)，還可以低成本地以熱交換的方式平穩(wěn)調(diào)控含有光合生物的培養(yǎng)液的溫度。本發(fā)明的培養(yǎng)光合生物的方法有利于光合生物大規(guī)模、低成本地進(jìn)行室外薄層培養(yǎng)。
【專利說明】一種培養(yǎng)光合生物的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種培養(yǎng)光合生物的方法,尤其涉及一種培養(yǎng)微藻的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]光合生物是一類能夠利用光進(jìn)行光合作用的生物，例如微藻。微藻是一類在水中生長(zhǎng)的種類繁多且分布極其廣泛的低等植物，它是由陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)的細(xì)胞工廠，通過微藻細(xì)胞高效的光合作用，吸收CO2，將光能轉(zhuǎn)化為脂肪或淀粉等碳水化合物的化學(xué)能，并放出02。利用微藻生產(chǎn)生物能源與化學(xué)品可以同時(shí)達(dá)到替代化石能源、減少CO2排放等目的。
[0003]微藻一般在光生物反應(yīng)器中進(jìn)行培養(yǎng)。光生物反應(yīng)器目前主要有開放式和封閉式兩種，開放式培養(yǎng)最突出的優(yōu)點(diǎn)就是裝置結(jié)構(gòu)及操作簡(jiǎn)單、成本低廉，最典型的開放式培養(yǎng)系統(tǒng)是跑道池反應(yīng)器，其藻液的深度一般大于100_，但是較深的藻液極大限制了微藻受光效率，通常開放池培養(yǎng)微藻的OD值小于2。封閉式培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)是培養(yǎng)條件易于控制、培養(yǎng)密度高、易收獲，但是裝置建造與操作成本也隨之提高。無(wú)論是開放式光生物反應(yīng)器，還是封閉式光生物反應(yīng)器，以自養(yǎng)或兼養(yǎng)方式操作都需要將反應(yīng)器置于光源下進(jìn)行培養(yǎng)，光源可以是太陽(yáng)光，也可以是人工光源。為了能形成微藻生物能源的產(chǎn)業(yè)鏈，首先要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、低成本、高效率的養(yǎng)殖微藻。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種可以大規(guī)模、低成本、高效率地養(yǎng)殖光合生物的方法，特別是養(yǎng)殖微藻的方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明首先采用薄層的培養(yǎng)方法，此時(shí)培養(yǎng)液的液厚為l-20cm，優(yōu)選為1-lOcm，在此條件下光合生物可以接受較充足的光照，進(jìn)而大幅度提高養(yǎng)殖效率，單位面積養(yǎng)殖產(chǎn)率相比于傳統(tǒng)方法可提高數(shù)倍左右。研究中發(fā)現(xiàn)，即便是開放式培養(yǎng)可以通過培養(yǎng)液水分的蒸發(fā)調(diào)節(jié)溫度，在室外進(jìn)行薄層培養(yǎng)時(shí)仍存在培養(yǎng)液溫度難于調(diào)控的缺陷，并且蒸發(fā)損失的水量也十分巨大，而封閉式光生物反應(yīng)器的溫度更加難于控制，該問題在養(yǎng)殖后期更加嚴(yán)重，培養(yǎng)液的溫度會(huì)很快升高到難以接受的程度，這不僅會(huì)影響?zhàn)B殖效率，甚至?xí)?dǎo)致養(yǎng)殖失敗。
[0005]本發(fā)明的發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)光合生物的裝置中設(shè)置調(diào)溫區(qū)，調(diào)溫區(qū)通過由導(dǎo)熱材料制成的隔層與培養(yǎng)區(qū)緊密接觸，調(diào)溫區(qū)內(nèi)注滿換熱介質(zhì)，可降低培養(yǎng)液溫度隨環(huán)境變化而變化的程度，并且可通過調(diào)節(jié)調(diào)溫區(qū)內(nèi)換熱介質(zhì)的溫度，以熱交換的方式調(diào)節(jié)培養(yǎng)區(qū)內(nèi)培養(yǎng)液的溫度，可以低成本地實(shí)現(xiàn)對(duì)培養(yǎng)區(qū)內(nèi)培養(yǎng)液溫度的調(diào)控。
[0006]因此，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種培養(yǎng)光合生物的方法，所述方法包括在培養(yǎng)光合生物的條件下，在培養(yǎng)光合生物的裝置中進(jìn)行光合生物的培養(yǎng)，其中，所述培養(yǎng)光合生物的裝置包括培養(yǎng)區(qū)和調(diào)溫區(qū)，所述培養(yǎng)區(qū)和所述調(diào)溫區(qū)通過隔層緊密接觸，所述隔層由導(dǎo)熱材料制成，所述培養(yǎng)區(qū)用于承裝含有光合生物的培養(yǎng)液，所述調(diào)溫區(qū)用于充滿換熱介質(zhì)。
[0007]本發(fā)明既可以采用開放式的養(yǎng)殖方式，也可以采用封閉式的養(yǎng)殖方式。
[0008]優(yōu)選地，所述換熱介質(zhì)為比熱> 2000J/kg.V的物質(zhì)；更優(yōu)選為水。
[0009]優(yōu)選地，在所述調(diào)溫區(qū)與所述培養(yǎng)區(qū)接觸的接觸面上，所述培養(yǎng)區(qū)的表面位于所述調(diào)溫區(qū)的表面之內(nèi)。
[0010]優(yōu)選地，所述培養(yǎng)區(qū)內(nèi)所述培養(yǎng)液的液厚為1-lOcm。
[0011]優(yōu)選地，所述培養(yǎng)區(qū)與所述調(diào)溫區(qū)接觸的面積與所述培養(yǎng)液的液厚的比值> Im ；更優(yōu)選彡10m。
[0012]優(yōu)選地,所述調(diào)溫區(qū)的厚度> 1cm ;更優(yōu)選為15_50cm。優(yōu)選地,所述導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)彡0.2w/ (m.k)。
[0013]優(yōu)選地，所述光合生物為微藻，更優(yōu)選地，所述微藻選自小球藻、柵藻、螺旋藻、金藻和三角褐指藻中的至少一種。
[0014]本發(fā)明提供的培養(yǎng)光合生物的方法，通過在培養(yǎng)光合生物的裝置中設(shè)置調(diào)溫區(qū)，并使調(diào)溫區(qū)通過由導(dǎo)熱材料制成的隔層與培養(yǎng)區(qū)緊密接觸，調(diào)溫區(qū)內(nèi)注滿換熱介質(zhì)，由于調(diào)溫區(qū)與培養(yǎng)區(qū)之間只進(jìn)行熱量的交換而不進(jìn)行物質(zhì)的交換，因此相當(dāng)于在保證培養(yǎng)區(qū)內(nèi)的光合生物在接受良好光照的情況下增加了培養(yǎng)液的液厚，從而降低了培養(yǎng)液溫度隨環(huán)境變化而變化的程度；在溫度過高或過低時(shí)，還可通過調(diào)節(jié)調(diào)溫區(qū)內(nèi)換熱介質(zhì)的溫度，以熱交換的方式調(diào)節(jié)培養(yǎng)區(qū)內(nèi)培養(yǎng)液的溫度，不會(huì)使培養(yǎng)液的溫度驟冷或驟熱，從而以低成本的方式成功實(shí)現(xiàn)對(duì)培養(yǎng)區(qū)內(nèi)培養(yǎng)液的溫度的平穩(wěn)調(diào)控；當(dāng)不需要溫度調(diào)控時(shí)，只需抽離部分換熱介質(zhì)，使換熱介質(zhì)不與隔層接觸，即可還原常規(guī)的培養(yǎng)方法，靈活方便。本發(fā)明的培養(yǎng)光合生物的方法有利于光合生物大規(guī)模、低成本地進(jìn)行室外薄層培養(yǎng)。
[0015]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式的培養(yǎng)光合生物的裝置的俯視圖。
[0017]圖2是圖1所示的培養(yǎng)光合生物的裝置的側(cè)剖圖。
[0018]附圖標(biāo)記說明
[0019]I培養(yǎng)區(qū)；2調(diào)溫區(qū)；3隔層；4透明外罩；5驅(qū)動(dòng)漿輪；6培養(yǎng)液入口 ；7培養(yǎng)液出口 ；8氣體入口 ；9氣體出口 ； 10換熱介質(zhì)入口 ；11換熱介質(zhì)出口 ；12隔板。

【具體實(shí)施方式】
[0020]以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0021]如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供了一種培養(yǎng)光合生物的方法，該方法包括在培養(yǎng)光合生物的條件下，在培養(yǎng)光合生物的裝置中進(jìn)行光合生物的培養(yǎng)，培養(yǎng)光合生物的裝置包括培養(yǎng)區(qū)I和調(diào)溫區(qū)2，培養(yǎng)區(qū)I和調(diào)溫區(qū)2通過隔層3緊密接觸，隔層3由導(dǎo)熱材料制成，培養(yǎng)區(qū)I用于承裝含有光合生物的培養(yǎng)液，調(diào)溫區(qū)2用于充滿換熱介質(zhì)。
[0022]本發(fā)明中，換熱介質(zhì)指的是能夠通過熱交換的方式調(diào)控培養(yǎng)區(qū)I內(nèi)培養(yǎng)液的溫度的物質(zhì)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，盡管在培養(yǎng)光合生物的條件下，在培養(yǎng)光合生物的裝置中進(jìn)行光合生物的培養(yǎng)，培養(yǎng)光合生物的裝置包括培養(yǎng)區(qū)I和調(diào)溫區(qū)2，培養(yǎng)區(qū)I和調(diào)溫區(qū)2通過隔層3緊密接觸，隔層3由導(dǎo)熱材料制成，培養(yǎng)區(qū)I用于承裝含有光合生物的培養(yǎng)液，調(diào)溫區(qū)2用于充滿換熱介質(zhì)，即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，即降低培養(yǎng)液溫度隨環(huán)境變化而變化的程度，低成本地以熱交換的方式平穩(wěn)調(diào)控培養(yǎng)區(qū)內(nèi)培養(yǎng)液的溫度，但優(yōu)選情況下，換熱介質(zhì)為比熱^ 2000J/kg.°C的物質(zhì)，更優(yōu)選為水，在該優(yōu)選情況下，可以更好地調(diào)控培養(yǎng)區(qū)I內(nèi)培養(yǎng)液的溫度。
[0024]本發(fā)明中，對(duì)于培養(yǎng)區(qū)I和調(diào)溫區(qū)2的形狀無(wú)特別要求，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所能想到的各種形狀，例如長(zhǎng)方體、橢球體等，圖1和圖2僅是示例性地列出了較常用的長(zhǎng)方體。
[0025]本發(fā)明中，調(diào)溫區(qū)2通過隔層3與培養(yǎng)區(qū)I緊密接觸指的是調(diào)溫區(qū)2與培養(yǎng)區(qū)I之間僅設(shè)置有隔層3，不存在其他間隔，調(diào)溫區(qū)2與培養(yǎng)區(qū)I之間只進(jìn)行熱量的交換而不進(jìn)行物質(zhì)的交換。
[0026]本發(fā)明的目的在于通過調(diào)溫區(qū)2與培養(yǎng)區(qū)I之間的熱交換，來實(shí)現(xiàn)對(duì)培養(yǎng)區(qū)I中培養(yǎng)液的溫度的調(diào)控，因此，對(duì)于隔層3無(wú)特殊要求，只要其由導(dǎo)熱材料制成即可。為了更快速的傳熱，更好地調(diào)控培養(yǎng)區(qū)I內(nèi)培養(yǎng)液的溫度，導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)優(yōu)選> 0.2w/(m*k)0對(duì)于具體的導(dǎo)熱材料無(wú)特殊要求，可以在較寬泛的范圍內(nèi)選擇。例如，玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)一般為0.8-1.5w/ (m.k)，金屬的導(dǎo)熱系數(shù)一般為55-120w/ (m.k)，塑料的導(dǎo)熱系數(shù)一般為0.45-0.60w/ (m.k)，均可以用作隔層3。
[0027]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，隔層3的厚度可以根據(jù)制造隔層3時(shí)所選用的導(dǎo)熱材料的不同設(shè)定不同的厚度，如果所選用的導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)較大，則隔層3可以較厚一些，如果所選用的導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)較小，則隔層3可以較薄一些，因此，對(duì)于隔層3的厚度無(wú)特殊要求，可以在較寬泛的范圍內(nèi)選擇，例如，隔層3的厚度可以為0.01-50_。
[0028]本發(fā)明中，為了通過調(diào)溫區(qū)2更好地調(diào)控培養(yǎng)區(qū)I內(nèi)培養(yǎng)液的溫度，優(yōu)選情況下，在調(diào)溫區(qū)2與培養(yǎng)區(qū)I接觸的接觸面上，培養(yǎng)區(qū)I的表面位于調(diào)溫區(qū)2的表面之內(nèi)。即是指在調(diào)溫區(qū)2與培養(yǎng)區(qū)I接觸的接觸面上，培養(yǎng)區(qū)I的接觸面落入調(diào)溫區(qū)2的接觸面內(nèi)，調(diào)溫區(qū)2的面積大于等于培養(yǎng)區(qū)I的面積，例如，如圖1和圖2所示，培養(yǎng)區(qū)I的底面與調(diào)溫區(qū)2的頂面接觸，在這個(gè)接觸面上，培養(yǎng)區(qū)I的底面完全落入調(diào)溫區(qū)2的頂面之內(nèi)，調(diào)溫區(qū)2的頂面面積大于等于培養(yǎng)區(qū)I的底面面積。
[0029]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，微藻培養(yǎng)，培養(yǎng)液的液厚越薄，微藻接受光照的效果越好，微藻的生長(zhǎng)狀況越好，產(chǎn)量越高。但在室外采用太陽(yáng)光照進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)，培養(yǎng)液的液厚過薄，容易使培養(yǎng)液的溫度很快升高到難以接受的程度，嚴(yán)重影響?zhàn)B殖效率，甚至導(dǎo)致培養(yǎng)失敗，因此，微藻的室外培養(yǎng)實(shí)際上很難采用薄層培養(yǎng)。而采用本發(fā)明的方法，可較好地控制培養(yǎng)液的溫度，因此，本發(fā)明方法有效解決了溫度控制的問題，可實(shí)現(xiàn)在較薄的液厚條件下培養(yǎng)微藻，為了使微藻更充分地接受光照，本發(fā)明中，培養(yǎng)區(qū)I內(nèi)培養(yǎng)液的液厚優(yōu)選為1-1Ocm,更優(yōu)選為 l_8cm。
[0030]在上述液厚條件下，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)區(qū)I與調(diào)溫區(qū)2接觸的面積與培養(yǎng)液的液厚的比值> lm，優(yōu)選> 10m，可以更好地調(diào)控培養(yǎng)液的溫度。因此，培養(yǎng)區(qū)I與調(diào)溫區(qū)2接觸的面積與培養(yǎng)液的液厚的比值優(yōu)選> lm，更優(yōu)選> 1m0
[0031]本發(fā)明中，當(dāng)培養(yǎng)區(qū)I內(nèi)培養(yǎng)液的液厚為1-lOcm，優(yōu)選為l_8cm時(shí)，調(diào)溫區(qū)2的厚度> 10cm，可頭現(xiàn)對(duì)培養(yǎng)液溫度更好地調(diào)控，調(diào)溫區(qū)2的厚度為15_50cm，可進(jìn)一步頭現(xiàn)對(duì)培養(yǎng)液溫度更好地調(diào)控，且可發(fā)揮換熱介質(zhì)的最大效能，進(jìn)一步降低成本。因此，調(diào)溫區(qū)2的厚度優(yōu)選> 1cm,更優(yōu)選為15_50cm。
[0032]為了更有效地利用調(diào)溫區(qū)2對(duì)培養(yǎng)區(qū)I進(jìn)行調(diào)溫，優(yōu)選情況下，培養(yǎng)區(qū)I朝向光線，調(diào)溫區(qū)2背離光線。例如，利用太陽(yáng)光照在室外進(jìn)行微藻培養(yǎng)，由于太陽(yáng)光從上而下照射，為了使微藻接受充足的光照，調(diào)溫區(qū)2應(yīng)設(shè)在培養(yǎng)區(qū)I的下方，即調(diào)溫區(qū)2在培養(yǎng)區(qū)I的下方通過隔層3與培養(yǎng)區(qū)I緊密接觸。因此，本發(fā)明中，培養(yǎng)液的液厚是指培養(yǎng)區(qū)I內(nèi)承裝的含有光合生物的培養(yǎng)液的垂直高度；調(diào)溫區(qū)2的厚度是指調(diào)溫區(qū)2的垂直高度。由于調(diào)溫區(qū)2內(nèi)充滿換熱介質(zhì)，因此，本發(fā)明中，調(diào)溫區(qū)2的厚度也即相當(dāng)于換熱介質(zhì)的厚度。
[0033]本發(fā)明中，培養(yǎng)區(qū)I是用于培養(yǎng)光合生物的，因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，培養(yǎng)區(qū)I應(yīng)設(shè)有一個(gè)或多個(gè)培養(yǎng)液入口 6和培養(yǎng)液出口 7，以及一個(gè)或多個(gè)氣體入口 8，如果采用封閉式養(yǎng)殖，還應(yīng)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)氣體出口 9，如圖1和圖2所示。
[0034]本發(fā)明中，為了使培養(yǎng)液中的光合生物能夠更充分地接受光照，培養(yǎng)區(qū)I優(yōu)選設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)液流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，如驅(qū)動(dòng)漿輪5，如圖1和圖2所示。為了更好地向培養(yǎng)液中的光合生物供給氣體，培養(yǎng)區(qū)I優(yōu)選設(shè)置有曝氣裝置。另外，為了更好地觀測(cè)培養(yǎng)條件及光合生物的生長(zhǎng)狀態(tài)，根據(jù)實(shí)際需要，培養(yǎng)區(qū)I還可以設(shè)置有溶氧探測(cè)器、PH探測(cè)器、溫度探測(cè)器、光強(qiáng)度探測(cè)器、電導(dǎo)率探測(cè)器、光合生物濃度探測(cè)器等本領(lǐng)域技術(shù)人員所能想到的用于觀測(cè)培養(yǎng)條件及光合生物的生長(zhǎng)狀態(tài)的各種儀器中的一種或多種。
[0035]本發(fā)明中，調(diào)溫區(qū)2是用于充滿換熱介質(zhì)，以通過熱交換調(diào)節(jié)培養(yǎng)區(qū)I內(nèi)的含有光合生物的培養(yǎng)液的溫度的，因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，調(diào)溫區(qū)2應(yīng)設(shè)有一個(gè)或多個(gè)換熱介質(zhì)入口 10和換熱介質(zhì)出口 11，如圖1和圖2所示。
[0036]本發(fā)明中，為了便于通過調(diào)溫區(qū)2調(diào)節(jié)培養(yǎng)區(qū)I內(nèi)含有光合生物的培養(yǎng)液的溫度，調(diào)溫區(qū)2優(yōu)選設(shè)置有溫度探測(cè)器和溫度控制器。
[0037]本發(fā)明中，培養(yǎng)光合生物的裝置可以是開放式的也可以是封閉式的，即培養(yǎng)區(qū)I可以是開放式的也可以是封閉式的，為了避免光合生物因外界生物或灰塵的污染而受到影響，培養(yǎng)區(qū)I優(yōu)選為封閉式的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，封閉式的培養(yǎng)區(qū)I在接受光照的部分應(yīng)該是透明的。培養(yǎng)區(qū)I可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所能想到的各種方式設(shè)置成封閉式，例如，如圖1和圖2所示，可以在培養(yǎng)區(qū)I中設(shè)置透明外罩4。
[0038]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，有些光合生物，例如微藻，在培養(yǎng)過程中容易貼壁，即微藻貼在培養(yǎng)裝置的內(nèi)壁上，如果貼在培養(yǎng)裝置的接受光照面的內(nèi)壁上，會(huì)影響光照的接收，降低微藻對(duì)光能的利用率和光合效率，降低微藻的產(chǎn)量，因此，在用封閉裝置培養(yǎng)微藻時(shí)，培養(yǎng)液與培養(yǎng)裝置的接受光照的面之間要保持一定的距離。本發(fā)明采用設(shè)置透明外罩4的方式構(gòu)成封閉式培養(yǎng)裝置，如圖2所示，避免了培養(yǎng)過程中微藻在受光面的貼壁現(xiàn)象，更有利于微藻的培養(yǎng)。
[0039]本發(fā)明的目的在于通過在設(shè)置有調(diào)溫區(qū)2的培養(yǎng)光合生物的裝置中培養(yǎng)光合生物，通過熱交換的方式調(diào)節(jié)含有光合生物的培養(yǎng)液的溫度，因此，對(duì)于光合生物的培養(yǎng)條件無(wú)特殊要求，可以根據(jù)所需培養(yǎng)的光合生物，采用本領(lǐng)域常用的條件。當(dāng)培養(yǎng)微藻時(shí)，可以采用培養(yǎng)微藻常用的條件，例如，含有微藻的培養(yǎng)液的流動(dòng)速率可以為0.3-0.6m/s ;溫度可以為15-40°C，優(yōu)選為25-35°C;光強(qiáng)可以為2000-200000勒克斯，優(yōu)選為5000-100000勒克斯；通入空氣與二氧化碳的混合氣體；控制含有微藻的培養(yǎng)液的pH值為6-9。
[0040]本發(fā)明中，含有微藻的培養(yǎng)液的流動(dòng)速率，即流速，指的是含有微藻的培養(yǎng)液在驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下水平流動(dòng)的速率。
[0041]對(duì)于培養(yǎng)液，可以根據(jù)所培養(yǎng)的光合生物，采用本領(lǐng)域常用的培養(yǎng)液。當(dāng)培養(yǎng)微藻時(shí)，可以采用能夠提供微藻生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素的本領(lǐng)域常用的培養(yǎng)液，例如，BGll培養(yǎng)液，此為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，在此不再贅述。
[0042]本發(fā)明中，光合生物優(yōu)選為微藻。對(duì)于微藻的種類沒有特別的限制，優(yōu)選為產(chǎn)油微藻，更優(yōu)選為具有較大的產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值的產(chǎn)油工程微藻，例如，微藻可以選自小球藻、柵藻、螺旋藻、金藻、或三角褐指藻中的至少一種。
[0043]實(shí)施例
[0044]以下的實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但并不因此限制本發(fā)明。
[0045]在以下實(shí)施例和對(duì)比例中:
[0046]小球藻購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所，培養(yǎng)液為BG11。
[0047]OD值:采用分光光度計(jì)，以去離子水作對(duì)照，在波長(zhǎng)680nm處測(cè)定的含有微藻的培養(yǎng)液的吸光值。
[0048]采用圖1和圖2所示的培養(yǎng)光合生物的裝置:培養(yǎng)區(qū)I和調(diào)溫區(qū)2均為長(zhǎng)方體，培養(yǎng)區(qū)I的底面與調(diào)溫區(qū)2的頂面通過隔層3緊密接觸，在接觸面上，培養(yǎng)區(qū)I和調(diào)溫區(qū)2等長(zhǎng)，調(diào)溫區(qū)2的寬度大于培養(yǎng)區(qū)I的寬度。培養(yǎng)區(qū)I設(shè)置有透明外罩4、驅(qū)動(dòng)漿輪5、培養(yǎng)液入口 6、培養(yǎng)液出口 7、氣體入口 8、氣體出口 9，并在培養(yǎng)區(qū)的寬度中心沿長(zhǎng)度方向設(shè)置有隔板12，使含有小球藻的培養(yǎng)液在驅(qū)動(dòng)漿輪5的驅(qū)動(dòng)下圍繞隔板12循環(huán)流動(dòng)。調(diào)溫區(qū)2設(shè)置有換熱介質(zhì)入口 10和換熱介質(zhì)出口 11。
[0049]實(shí)施例1
[0050]該實(shí)施例用于說明本發(fā)明的培養(yǎng)光合生物的方法。
[0051]將小球藻接種密度為OD=0.6的含有小球藻的培養(yǎng)液從培養(yǎng)液入口 6輸入培養(yǎng)區(qū)I中，培養(yǎng)液的液厚為5cm。同時(shí)通過換熱介質(zhì)入口 10向調(diào)溫區(qū)2中輸入水，使之充滿調(diào)溫區(qū)
2。通過氣體入口 8向培養(yǎng)區(qū)I中輸入空氣與二氧化碳的混合氣體，使培養(yǎng)過程中培養(yǎng)液的pH值為6-9。啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)漿輪5，使含有小球藻的培養(yǎng)液在培養(yǎng)區(qū)I內(nèi)的流速為0.5m/s。在太陽(yáng)光照下培養(yǎng)小球藻，當(dāng)小球藻的0D=8時(shí)，從培養(yǎng)液出口 7采收小球藻。培養(yǎng)區(qū)I與調(diào)溫區(qū)2接觸的面積與培養(yǎng)液的液厚的比值為12m ;調(diào)溫區(qū)2的厚度為18cm，隔層3的厚度為3mm，為導(dǎo)熱系數(shù)為1.1w/ (m.k)的玻璃。夏季日光光照達(dá)到10000勒克斯以上，氣溫達(dá)到38°C時(shí)，調(diào)溫區(qū)2內(nèi)的水的溫度為23°C，測(cè)定含有小球藻的培養(yǎng)液的溫度為33°C，無(wú)光抑制或小球藻死亡的現(xiàn)象發(fā)生。
[0052]實(shí)施例2
[0053]該實(shí)施例用于說明本發(fā)明的培養(yǎng)光合生物的方法。
[0054]將小球藻接種密度為OD=0.6的含有小球藻的培養(yǎng)液從培養(yǎng)液入口 6輸入培養(yǎng)區(qū)I中，培養(yǎng)液的液厚為1cm。同時(shí)通過換熱介質(zhì)入口 10向調(diào)溫區(qū)2中輸入水，使之充滿調(diào)溫區(qū)
2。通過氣體入口 8向培養(yǎng)區(qū)I中輸入空氣與二氧化碳的混合氣體，使培養(yǎng)過程中培養(yǎng)液的pH值為6-9。啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)漿輪5，使含有小球藻的培養(yǎng)液在培養(yǎng)區(qū)I內(nèi)的流速為0.4m/s。在太陽(yáng)光照下培養(yǎng)小球藻，當(dāng)小球藻的0D=8時(shí)，從培養(yǎng)液出口 7采收小球藻。培養(yǎng)區(qū)I與調(diào)溫區(qū)2接觸的面積與培養(yǎng)液的液厚的比值為1m ;調(diào)溫區(qū)2的厚度為25cm，隔層3的厚度為0.1mm，為導(dǎo)熱系數(shù)為0.51w/(m*k)的塑料。夏季日光光照達(dá)到10000勒克斯以上，氣溫達(dá)到34°C時(shí)，調(diào)溫區(qū)2內(nèi)的水的溫度為25°C，測(cè)定含有小球藻的培養(yǎng)液的溫度為34°C，無(wú)光抑制或小球藻死亡的現(xiàn)象發(fā)生。
[0055]實(shí)施例3
[0056]該實(shí)施例用于說明本發(fā)明的培養(yǎng)光合生物的方法。
[0057]將小球藻接種密度為OD=0.6的含有小球藻的培養(yǎng)液從培養(yǎng)液入口 6輸入培養(yǎng)區(qū)I中，培養(yǎng)液的液厚為8cm。同時(shí)通過換熱介質(zhì)入口 10向調(diào)溫區(qū)2中輸入水，使之充滿調(diào)溫區(qū)
2。通過氣體入口 8向培養(yǎng)區(qū)I中輸入空氣與二氧化碳的混合氣體，使培養(yǎng)過程中培養(yǎng)液的pH值為6-9。啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)漿輪5，使含有小球藻的培養(yǎng)液在培養(yǎng)區(qū)I內(nèi)的流速為0.6m/s。在太陽(yáng)光照下培養(yǎng)小球藻，當(dāng)小球藻的0D=8時(shí)，從培養(yǎng)液出口 7采收小球藻。培養(yǎng)區(qū)I與調(diào)溫區(qū)2接觸的面積與培養(yǎng)液的液厚的比值為15m ;調(diào)溫區(qū)2的厚度為45cm，隔層3的厚度為5mm，為導(dǎo)熱系數(shù)為80w/(m*k)的鐵。秋季光照達(dá)到6000勒克斯以上，氣溫為10°C時(shí)，通過換熱介質(zhì)調(diào)節(jié)調(diào)溫區(qū)2內(nèi)的水的溫度為30°C，測(cè)定含有小球藻的培養(yǎng)液的溫度為20°C，無(wú)光抑制或小球藻死亡的現(xiàn)象發(fā)生。
[0058]實(shí)施例4
[0059]該實(shí)施例用于說明本發(fā)明的培養(yǎng)光合生物的方法。
[0060]按照實(shí)施例1的方法培養(yǎng)小球藻，不同的是，培養(yǎng)區(qū)I與調(diào)溫區(qū)2接觸的面積與培養(yǎng)液的液厚的比值為lm。夏季日光光照達(dá)到10000勒克斯以上，當(dāng)氣溫達(dá)到38°C時(shí)，調(diào)溫區(qū)2內(nèi)的水的溫度為23°C,測(cè)定含有小球藻的培養(yǎng)液的溫度為35°C,雖無(wú)光抑制或小球藻死亡的現(xiàn)象發(fā)生，但調(diào)溫效果下降。
[0061]實(shí)施例5
[0062]該實(shí)施例用于說明本發(fā)明的培養(yǎng)光合生物的方法。
[0063]按照實(shí)施例1的方法培養(yǎng)小球藻，不同的是，調(diào)溫區(qū)2的厚度為10cm。夏季日光光照達(dá)到10000勒克斯以上，氣溫達(dá)到38°C時(shí)，調(diào)溫區(qū)2內(nèi)的水的溫度為23°C，測(cè)定含有小球藻的培養(yǎng)液的溫度為36°C，雖無(wú)光抑制或小球藻死亡的現(xiàn)象發(fā)生，但調(diào)溫效果下降。
[0064]實(shí)施例6
[0065]該實(shí)施例用于說明本發(fā)明的培養(yǎng)光合生物的方法。
[0066]按照實(shí)施例3的方法培養(yǎng)小球藻，不同的是，調(diào)溫區(qū)2的厚度為55cm。秋季光照達(dá)到6000勒克斯以上，氣溫為10°C時(shí)，通過換熱介質(zhì)調(diào)節(jié)調(diào)溫區(qū)2內(nèi)的水的溫度為30°C，測(cè)定含有小球藻的培養(yǎng)液的溫度為20°C，雖無(wú)光抑制或小球藻死亡的現(xiàn)象發(fā)生，但增加了換熱介質(zhì)的量，增加了成本。
[0067]對(duì)比例I
[0068]按照實(shí)施例1的方法培養(yǎng)小球藻，不同的是，不設(shè)置調(diào)溫區(qū)2。夏季日光光照達(dá)到10000勒克斯以上，氣溫達(dá)到38°C時(shí)，測(cè)定含有小球藻的培養(yǎng)液的溫度為42°C，小球藻由于溫度過高而死亡，培養(yǎng)失敗。
[0069]將實(shí)施例1與對(duì)比例I進(jìn)行比較可以看出，本發(fā)明提供的培養(yǎng)光合生物的方法，通過熱交換的方式可以較好地調(diào)控含有小球藻的培養(yǎng)液的溫度。
[0070]將實(shí)施例1與實(shí)施例4進(jìn)行比較可以看出，培養(yǎng)區(qū)I與調(diào)溫區(qū)2接觸的面積與培養(yǎng)液的液厚的比值> 10m，可以更好地調(diào)控培養(yǎng)液的溫度；將實(shí)施例1與實(shí)施例5進(jìn)行比較，將實(shí)施例3與實(shí)施例6進(jìn)行比較，可以看出，調(diào)溫區(qū)2的厚度為15-50cm，可以更好地調(diào)控培養(yǎng)液的溫度，且可發(fā)揮換熱介質(zhì)的最大效能，進(jìn)一步降低成本。
[0071]本發(fā)明提供的培養(yǎng)光合生物的方法，可降低培養(yǎng)液溫度隨環(huán)境變化而變化的程度；在溫度過高或過低時(shí)，還可以低成本地以熱交換的方式平穩(wěn)調(diào)控含有光合生物的培養(yǎng)液的溫度。本發(fā)明的培養(yǎng)光合生物的方法有利于光合生物大規(guī)模、低成本地進(jìn)行室外薄層培養(yǎng)。
[0072]以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0073]另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。
[0074]此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種培養(yǎng)光合生物的方法，所述方法包括在培養(yǎng)光合生物的條件下，在培養(yǎng)光合生物的裝置中進(jìn)行光合生物的培養(yǎng)，其特征在于，所述培養(yǎng)光合生物的裝置包括培養(yǎng)區(qū)(I)和調(diào)溫區(qū)(2)，所述培養(yǎng)區(qū)(I)和所述調(diào)溫區(qū)(2)通過隔層(3)緊密接觸，所述隔層(3)由導(dǎo)熱材料制成，所述培養(yǎng)區(qū)(I)用于承裝含有光合生物的培養(yǎng)液，所述調(diào)溫區(qū)(2)用于充滿換熱介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述換熱介質(zhì)為比熱>2000J/kg.1:的物質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述換熱介質(zhì)為水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述調(diào)溫區(qū)(2)與所述培養(yǎng)區(qū)(I)接觸的接觸面上，所述培養(yǎng)區(qū)(I)的表面位于所述調(diào)溫區(qū)(2 )的表面之內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述培養(yǎng)區(qū)(I)內(nèi)所述培養(yǎng)液的液厚為1-lOcm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述培養(yǎng)區(qū)(I)與所述調(diào)溫區(qū)(2)接觸的面積與所述培養(yǎng)液的液厚的比值> lm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述培養(yǎng)區(qū)(I)與所述調(diào)溫區(qū)(2)接觸的面積與所述培養(yǎng)液的液厚的比值> 1m0
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述調(diào)溫區(qū)(2)的厚度>10cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述調(diào)溫區(qū)(2)的厚度為15-50cm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)^ 0.2w/ (m.k)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述光合生物為微藻。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述微藻選自小球藻、柵藻、螺旋藻、金藻和三角褐指藻中的至少一種。
【文檔編號(hào)】C12N1/20GK104232471SQ201310231441
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月9日
【發(fā)明者】榮峻峰, 黃緒耕, 朱俊英 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院