專利名稱：微藻細(xì)胞溶劑化補(bǔ)碳與氣浮法采收相耦合的培養(yǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微藻細(xì)胞的培養(yǎng)，特別涉及一種將溶劑化補(bǔ)碳與生物量采收進(jìn)行耦合的微藻細(xì)胞溶劑化補(bǔ)碳與氣浮法采收相耦合的培養(yǎng)方法。
微藻如螺旋藻、鹽藻、小球藻等由于富含蛋白質(zhì)、脂肪酸、碳水化合物以及其它生理活性物質(zhì)，具有很高的營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值，因而受到世界各國(guó)的重視，成為研究和開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。近幾年來(lái)，我國(guó)以螺旋藻為主的微藻產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展，遍布全國(guó)的100多個(gè)螺旋藻養(yǎng)殖廠，其生產(chǎn)已達(dá)到年產(chǎn)千噸干粉的規(guī)模。隨著微藻產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)進(jìn)程的加快，作為生產(chǎn)過(guò)程兩個(gè)重要環(huán)節(jié)的培養(yǎng)與采收技術(shù)也得到了快速發(fā)展。其中，開(kāi)放式培養(yǎng)生產(chǎn)(如跑道池)存在著工藝落后、產(chǎn)率低、成本高、易污染等缺點(diǎn)，人們已相繼研究并開(kāi)發(fā)出形式多樣、結(jié)構(gòu)新穎的密閉式光生物反應(yīng)器，如管道式光生物反應(yīng)器和板箱式光生物反應(yīng)器等。在生產(chǎn)工藝方面也開(kāi)展了許多有益的嘗試，如采用有機(jī)碳源進(jìn)行異養(yǎng)或混合營(yíng)養(yǎng)方式培養(yǎng)微藻細(xì)胞等。采收方面，在采用傳統(tǒng)固液分離技術(shù)如離心、絮凝、沉淀、過(guò)濾等的基礎(chǔ)上，根據(jù)培養(yǎng)體系中細(xì)胞生物量濃度通常較低、密度與水體相當(dāng)?shù)忍攸c(diǎn)，研究人員已開(kāi)發(fā)出諸如泡載、氣浮、等電聚焦等新穎采收與分離方法，并取得一定成效。
現(xiàn)有各種形式的微藻生產(chǎn)過(guò)程和工藝，普遍存在著以下幾個(gè)問(wèn)題，即細(xì)胞濃度偏低，采收困難；碳源消耗量較大，利用效率低下，培養(yǎng)成本偏高；培養(yǎng)和采收過(guò)程分立，生產(chǎn)過(guò)程缺乏連續(xù)性，設(shè)備利用效率低。這些現(xiàn)象的產(chǎn)生主要有以下幾個(gè)原因①微藻細(xì)胞屬光能自養(yǎng)型生物，光照水平直接影響著藻細(xì)胞的生長(zhǎng)，光強(qiáng)過(guò)弱，光通量不足，細(xì)胞增殖緩慢，培養(yǎng)周期長(zhǎng)，細(xì)胞濃度低，給生物量的采收帶來(lái)困難；光照過(guò)強(qiáng)，不僅造成能源浪費(fèi)，還將對(duì)細(xì)胞的正常生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。而目前的絕大多數(shù)培養(yǎng)裝置都不能為藻細(xì)胞的生長(zhǎng)提供適宜的光照；②作為光合作用的主要基質(zhì)，培養(yǎng)液中的碳源水平同樣影響著藻細(xì)胞的生長(zhǎng)。目前，微藻細(xì)胞生長(zhǎng)的生產(chǎn)過(guò)程中，所需的碳源補(bǔ)給方式主要有兩種一種是直接向培養(yǎng)體系添加NaHCO3，其缺陷在于，NaHCO3的補(bǔ)碳效果不如CO2，而且培養(yǎng)成本較高；并且隨著細(xì)胞的生長(zhǎng)，環(huán)境pH值將逐漸上升，會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生抑制和毒害作用；另一種方法則是定量補(bǔ)給CO2氣體，但由于CO2在藻液中的溶解度較低，氣/液傳質(zhì)阻力較大，CO2氣體的利用效率低下，造成生產(chǎn)成本上升；③采收效率低下。由于現(xiàn)有微藻生產(chǎn)的細(xì)胞濃度普遍偏低，其密度與水體相當(dāng)，傳統(tǒng)的固液分離手段如離心、絮凝、沉淀、過(guò)濾往往存在效率低下和成本偏高等問(wèn)題。而為了提高采收效率，往往需要添加外源性物質(zhì)如絮凝劑等，這一方面影響著細(xì)胞的后續(xù)濃縮過(guò)程和產(chǎn)品品質(zhì)，另一方面改變了培養(yǎng)液組成，降低了培養(yǎng)液的再利用價(jià)值；④微藻細(xì)胞生產(chǎn)的目的主要不是追求細(xì)胞產(chǎn)率而是追求細(xì)胞濃度的最大化。而實(shí)際的生產(chǎn)情況往往是，當(dāng)藻細(xì)胞生物量濃度積累到一定程度時(shí)，由于光通量降低，細(xì)胞生長(zhǎng)速度將明顯減慢，形成反饋抑制現(xiàn)象。如不及時(shí)加以采收，細(xì)胞將會(huì)老化、沉淀、自溶、變質(zhì)，甚至對(duì)整個(gè)培養(yǎng)體系造成破壞。
⑤生物量采收的非連續(xù)性及其與細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程的分立，導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程缺乏連續(xù)性和統(tǒng)一性，大大降低了生產(chǎn)設(shè)備的綜合利用效率。
本發(fā)明的目的在于，克服上述微藻細(xì)胞生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備存在的諸多缺陷，而提供一種簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)、高效的將藻液補(bǔ)碳和采收有機(jī)整合實(shí)現(xiàn)微藻細(xì)胞養(yǎng)殖工業(yè)化和資源合理利用的微藻細(xì)胞的溶劑化補(bǔ)碳與氣浮法采收耦合培養(yǎng)方法，以提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，具有重要的實(shí)用價(jià)值。
本發(fā)明的實(shí)施方案如下本發(fā)明提供的微藻細(xì)胞溶劑化補(bǔ)碳與氣浮法采收相耦合的培養(yǎng)方法，其工藝步驟如下1)批式培養(yǎng)微藻細(xì)胞①在120-125℃溫度下對(duì)裝于培養(yǎng)裝置中的培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌處理25-35min；②按0.01-0.1g/L的接種濃度將藻種細(xì)胞接種于上述培養(yǎng)裝置中的培養(yǎng)基中，進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)；培養(yǎng)裝置中的光強(qiáng)為1.5-5.0mw/cm2，溫度為25-35℃，通氣量為5-10vvm；2)在溶劑化補(bǔ)碳/氣浮采收耦合池中對(duì)上述藻液進(jìn)行溶劑化補(bǔ)碳與氣浮采收相耦合的連續(xù)培養(yǎng)
當(dāng)上述步驟②中的微藻細(xì)胞的生長(zhǎng)處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期至穩(wěn)定期時(shí)，將藻液泵入密閉的溶劑化補(bǔ)碳/氣浮采收耦合池中，并同時(shí)使用溶氣釋放器將溶氣罐中的富含CO2的溶氣水從耦合池底部通入，對(duì)藻液進(jìn)行補(bǔ)碳，并在耦合池中完成藻液的溶劑化補(bǔ)碳與氣浮采收相耦合的連續(xù)培養(yǎng)；藻液在耦合池中，通過(guò)溶氣水氣化過(guò)程中釋放氣泡的浮力作用下上行，上行過(guò)程中，含水量為30-50％濃藻液自耦合池頂部流出，經(jīng)3000-4000rpm離心脫水處理后，送入噴霧干燥器中進(jìn)行干燥處理后制得微藻成品；再氣化的溶氣由耦合池頂部排出，當(dāng)溶氣中所含CO2的濃度高于煙道氣中CO2的濃度時(shí)，將該再氣化溶氣返流至溶氣罐實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用；所述耦合池中的部分稀藻液作為溶劑水返流至溶氣罐中；其余的稀藻液返流至培養(yǎng)裝置循環(huán)培養(yǎng)；所述富含CO2的溶氣水為富含CO2的稀藻液、培養(yǎng)基或稀藻液和培養(yǎng)基及水的混合物，溶氣水中CO2與溶劑水的體積比為1-10％；所述溶氣罐中富含CO2的溶氣水的制備方法為將稀藻液、培養(yǎng)基或稀藻液和培養(yǎng)基及水的混合物從溶氣罐頂部流入，并同時(shí)從溶氣罐底部通入經(jīng)加壓內(nèi)含1-10％ CO2的煙道氣或富含CO2的空氣，流入的溶劑水經(jīng)過(guò)噴頭或溢流板被分散，并與溶氣快速混合而制成溶氣水；所述的溶氣罐、耦合池、培養(yǎng)裝置三者的體積比為1∶3-5∶10-15；所述的藻種為螺旋藻、小球藻、聚球藻或鹽藻；所述的培養(yǎng)裝置為鼓泡塔式反應(yīng)器、板箱式反應(yīng)器、管道式反應(yīng)器或氣升式反應(yīng)器；所述的溶氣釋放器為TS型溶氣釋放器、TJ型溶氣釋放器或針形閥。
本發(fā)明提供的微藻細(xì)胞的溶劑化補(bǔ)碳與氣浮法采收相耦合的培養(yǎng)方法，其發(fā)明效果如下與常規(guī)的在板箱式、管道式或氣升式反應(yīng)器中的培養(yǎng)微藻細(xì)胞的培養(yǎng)技術(shù)相比，采用本發(fā)明的溶劑化補(bǔ)碳與細(xì)胞生物量氣浮采收相耦合的微藻細(xì)胞培養(yǎng)新方法，可明顯提高細(xì)胞產(chǎn)率，降低培養(yǎng)成本，穩(wěn)定細(xì)胞生長(zhǎng)環(huán)境，提高設(shè)備利用效率①在板箱式、管道式或氣升式反應(yīng)器中采用標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)基連續(xù)培養(yǎng)螺旋藻、鹽藻、小球藻時(shí)，藻細(xì)胞生產(chǎn)率一般為0.2-0.8g干重/L/d，而本方法由于一方面可以為藻細(xì)胞的生長(zhǎng)有效提供易于吸收的溶劑化的碳源，另一方面通過(guò)適量采收使體系的細(xì)胞濃度始終維持在一合理的水平，最大限度地發(fā)揮其生長(zhǎng)潛力，因而可顯著提高生產(chǎn)效率(5-20倍)和細(xì)胞產(chǎn)率(1.0-2.8g干重/L/d)；②培養(yǎng)螺旋藻、鹽藻或小球藻時(shí)，傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)基中的碳源主要為NaHCO3、葡萄糖或其它有機(jī)碳源，其缺點(diǎn)在于培養(yǎng)體系的pH波動(dòng)較大，特別是有機(jī)碳源易造成培養(yǎng)過(guò)程的污染；而本方法由于以CO2作為碳源，能為細(xì)胞生長(zhǎng)提供穩(wěn)定的pH環(huán)境(8.5-9.5)，且不存在污染問(wèn)題；③傳統(tǒng)的以NaHCO3、葡萄糖或其它有機(jī)碳源作為碳源，成本較高；采收過(guò)程中所添加的一些外源性物質(zhì)如絮凝劑，將降低培養(yǎng)液的后續(xù)利用價(jià)值，使培養(yǎng)成本上升；而本方法使用的碳源是煙道氣，一方面其來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉，另一方面它是以溶劑化的方式進(jìn)行碳源補(bǔ)給的，可反復(fù)循環(huán)利用，從而降低生產(chǎn)成本20-50％；④本方法簡(jiǎn)單，工藝流程明晰、科學(xué)，操作方便，運(yùn)行穩(wěn)定，放大容易，適宜于藻類及其它光合生物細(xì)胞的工業(yè)化高效培養(yǎng)；還由于該耦合培養(yǎng)將細(xì)胞培養(yǎng)與采收有機(jī)整合，增進(jìn)培養(yǎng)過(guò)程的連續(xù)性，可降低能耗20-35％，并提高裝置的綜合利用效率30-48％。
實(shí)施例1.
螺旋藻細(xì)胞的溶劑化補(bǔ)碳與氣浮法采收相耦合的細(xì)胞培養(yǎng)，其步驟如下1.制作螺旋藻細(xì)胞光密度值ODλ與干重濃度x(g/L)關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)曲線取螺旋藻細(xì)胞培養(yǎng)液，在普通離心機(jī)上以3000-4000rpm的轉(zhuǎn)速離心處理10-20min；棄上清，再以蒸餾水清洗得到的細(xì)胞濃縮液，再離心；如此反復(fù)3-6次，取試管10支，各注入細(xì)胞濃縮液10，9，8，7，6，5，4，3，2，1ml，再分別往其中加入蒸餾水0，1，2，3，4，5，6，7，8，9ml；以培養(yǎng)基為對(duì)照，在721或752型分光光度計(jì)上，根據(jù)螺旋藻細(xì)胞的吸收波長(zhǎng)λ，分別測(cè)定上述不同稀釋度藻液的光密度值ODλ；與此同時(shí)，取上述不同濃度的藻液各5ml，置于潔凈的稱量瓶中，在普通烘箱上烘干8-16hr至恒重(處理溫度為105-110℃)；通過(guò)稱量得到的細(xì)胞干重質(zhì)量m和藻液體積v，再結(jié)合藻液光密度值，即可得到該藻液光密度值與細(xì)胞干重濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線；
2.批式培養(yǎng)螺旋藻細(xì)胞藻種為螺旋藻；培養(yǎng)裝置為內(nèi)循環(huán)氣升式光反應(yīng)器，其體積為10升；①在121℃溫度下對(duì)裝于內(nèi)循環(huán)氣升式光反應(yīng)器中的培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌處理30min；本實(shí)施例的培養(yǎng)基為不含碳源的Zarrouk培養(yǎng)基；②按0.1g/L的接種濃度將螺旋藻藻種接種于內(nèi)循環(huán)氣升式光反應(yīng)器中的培養(yǎng)基中，進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，反應(yīng)器中的光強(qiáng)為2.25mw/cm2，溫度為30℃，通氣量為7.5vvm；3.在溶劑化補(bǔ)碳/氣浮采收耦合池中對(duì)螺旋藻藻液進(jìn)行溶劑化補(bǔ)碳與氣浮采收相耦合的連續(xù)培養(yǎng)當(dāng)上述步驟②中的螺旋藻細(xì)胞的生長(zhǎng)處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期至穩(wěn)定期時(shí)，將藻液泵入密閉的溶劑化補(bǔ)碳/氣浮采收耦合池中，并同時(shí)使用針形閥將溶氣罐中的富含CO2的溶氣水從耦合池底部通入，對(duì)藻液進(jìn)行補(bǔ)碳，并在耦合池中完成藻液的溶劑化補(bǔ)碳與氣浮采收相耦合的連續(xù)培養(yǎng)，耦合池的體積為2.25升；其富含CO2的溶氣水為富含CO2的稀藻液，溶氣水中CO2與溶劑水的體積比為10％；藻液在耦合池中，通過(guò)溶氣水氣化過(guò)程中釋放氣泡的浮力作用下上行，上行過(guò)程中，含水量為30-50％濃藻液自耦合池頂部流出，經(jīng)3200rpm離心脫水處理后，送入噴霧干燥器中進(jìn)行干燥處理后制得微藻成品。
本實(shí)施例的溶氣罐中富含CO2的溶氣水的制備方法為將稀藻液從溶氣罐頂部流入，并同時(shí)從溶氣罐底部通入經(jīng)加壓內(nèi)含1％ CO2的煙道氣，流入的稀藻液經(jīng)過(guò)噴頭或溢流板被分散，并與溶氣快速混合而制成溶氣水，溶氣罐的體積為0.75升；再氣化的溶氣由耦合池頂部排出，當(dāng)溶氣中所含CO2的濃度高于煙道氣中CO2的濃度時(shí)，將該再氣化溶氣返流至溶氣罐實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用；所述耦合池中的部分稀藻液作為溶劑水返流至溶氣罐中；其余的稀藻液返流至培養(yǎng)裝置循環(huán)培養(yǎng)。
本實(shí)施例螺旋藻細(xì)胞的采收率為0.05％時(shí)，耦合體系的藻細(xì)胞產(chǎn)率為2.1g/干重/L/d，比單立的氣升式反應(yīng)器提高了7.2倍，培養(yǎng)成本下降了34％。設(shè)備的利用效率提高了40.5％。
實(shí)施例2.
小球藻細(xì)胞的溶劑化補(bǔ)碳與氣浮法采收相耦合的培養(yǎng)，其步驟如下1.制作小球藻細(xì)胞光密度值ODλ與干重濃度x(g/L)關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)曲線取小球藻細(xì)胞培養(yǎng)液，在普通離心機(jī)上以3000-4000rpm的轉(zhuǎn)速離心處理10-20min；棄上清，再以蒸餾水清洗得到的細(xì)胞濃縮液，再離心；如此反復(fù)3-6次，取試管10支，各注入細(xì)胞濃縮液10，9，8，7，6，5，4，3，2，1ml，再分別往其中加入蒸餾水0，1，2，3，4，5，6，7，8，9ml；以培養(yǎng)基為對(duì)照，在721或752型分光光度計(jì)上，根據(jù)小球藻細(xì)胞的吸收波長(zhǎng)λ，分別測(cè)定上述不同稀釋度藻液的光密度值ODλ；與此同時(shí)，取上述不同濃度的藻液各5ml，置于潔凈的稱量瓶中，在普通烘箱上烘干8-16hr至恒重(處理溫度為105-110℃)；通過(guò)稱量得到的細(xì)胞干重質(zhì)量m和藻液體積v，再結(jié)合藻液光密度值，即可得到該藻液光密度值與細(xì)胞干重濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線；2.批式培養(yǎng)小球藻細(xì)胞藻種為小球藻；培養(yǎng)裝置為鼓泡塔式光反應(yīng)器，其體積為10升；③在121℃溫度下對(duì)裝于內(nèi)循環(huán)氣升式光反應(yīng)器中的培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌處理30min；本實(shí)施例的培養(yǎng)基為不含碳源的Zarrouk培養(yǎng)基；④按0.2g/L的接種濃度將小球藻藻種接種于內(nèi)循環(huán)氣升式光反應(yīng)器中的培養(yǎng)基中，進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，反應(yīng)器中的光強(qiáng)為2.4mw/cm2，溫度為30℃，通氣量為5.5vvm；3.在溶劑化補(bǔ)碳/氣浮采收耦合池中對(duì)小球藻藻液進(jìn)行溶劑化補(bǔ)碳與氣浮采收相耦合的連續(xù)培養(yǎng)當(dāng)上述步驟②中的小球藻細(xì)胞的生長(zhǎng)處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期至穩(wěn)定期時(shí)，將藻液泵入密閉的溶劑化補(bǔ)碳/氣浮采收耦合池中，并同時(shí)使用針形閥將溶氣罐中的富含CO2的溶氣水從耦合池底部通入，對(duì)藻液進(jìn)行補(bǔ)碳，并在耦合池中完成藻液的溶劑化補(bǔ)碳與氣浮采收相耦合的連續(xù)培養(yǎng)，耦合池的體積為5升；其富含CO2的溶氣水為富含CO2的稀藻液，溶氣水中CO2與溶劑水的體積比為8％；藻液在耦合池中，通過(guò)溶氣水氣化過(guò)程中釋放氣泡的浮力作用下上行，上行過(guò)程中，含水量為30-50％濃藻液自耦合池頂部流出，經(jīng)3500rpm離心脫水處理后，送入噴霧干燥器中進(jìn)行干燥處理后制得微藻成品。
本實(shí)施例的溶氣罐中富含CO2的溶氣水的制備方法為將稀藻液從溶氣罐頂部流入，并同時(shí)從溶氣罐底部通入經(jīng)加壓內(nèi)含1％ CO2的煙道氣，流入的稀藻液經(jīng)過(guò)噴頭或溢流板被分散，并與溶氣快速混合而制成溶氣水，溶氣罐的體積為1升；再氣化的溶氣由耦合池頂部排出，當(dāng)溶氣中所含CO2的濃度高于煙道氣中CO2的濃度時(shí)，將該再氣化溶氣返流至溶氣罐實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用；所述耦合池中的部分稀藻液作為溶劑水返流至溶氣罐中；其余的稀藻液返流至培養(yǎng)裝置循環(huán)培養(yǎng)。
本實(shí)施例螺旋藻細(xì)胞的采收率為0.07％時(shí)，耦合體系的藻細(xì)胞產(chǎn)率為1.5g/干重/L/d，比單立的氣升式反應(yīng)器提高了5.3倍，培養(yǎng)成本下降了28％。設(shè)備的利用效率提高了37％。
實(shí)施例3.
聚球藻細(xì)胞的溶劑化補(bǔ)碳與氣浮法采收相耦合的培養(yǎng)，其步驟如下1.制作聚球藻細(xì)胞光密度值ODλ與干重濃度x(g/L)關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)曲線取聚球藻細(xì)胞培養(yǎng)液，在普通離心機(jī)上以3000-4000rpm的轉(zhuǎn)速離心處理10-20min；棄上清，再以蒸餾水清洗得到的細(xì)胞濃縮液，再離心；如此反復(fù)3-6次，取試管10支，各注入細(xì)胞濃縮液10，9，8，7，6，5，4，3，2，1ml，再分別往其中加入蒸餾水0，1，2，3，4，5，6，7，8，9ml；以培養(yǎng)基為對(duì)照，在721或752型分光光度計(jì)上，根據(jù)聚球藻細(xì)胞的吸收波長(zhǎng)λ，分別測(cè)定上述不同稀釋度藻液的光密度值ODλ；與此同時(shí)，取上述不同濃度的藻液各5ml，置于潔凈的稱量瓶中，在普通烘箱上烘干8-16hr至恒重(處理溫度為105-110℃)；通過(guò)稱量得到的細(xì)胞干重質(zhì)量m和藻液體積v，再結(jié)合藻液光密度值，即可得到該藻液光密度值與細(xì)胞干重濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線；2.批式培養(yǎng)聚球藻細(xì)胞藻種為聚球藻；培養(yǎng)裝置為鼓泡塔式光反應(yīng)器，其體積為4.8升；①在121℃溫度下對(duì)裝于內(nèi)循環(huán)氣升式光反應(yīng)器中的培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌處理30min；本實(shí)施例的培養(yǎng)基為不含碳源的Zarrouk培養(yǎng)基；②按0.12g/L的接種濃度將小球藻藻種接種于內(nèi)循環(huán)氣升式光反應(yīng)器中的培養(yǎng)基中，進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，反應(yīng)器中的光強(qiáng)為4.4mw/cm2，溫度為30℃，通氣量為4.5vvm；3.在溶劑化補(bǔ)碳/氣浮采收耦合池中對(duì)聚球藻藻液進(jìn)行溶劑化補(bǔ)碳與氣浮采收相耦合的連續(xù)培養(yǎng)當(dāng)上述步驟②中的聚球藻細(xì)胞的生長(zhǎng)處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期至穩(wěn)定期時(shí)，將藻液泵入密閉的溶劑化補(bǔ)碳/氣浮采收耦合池中，并同時(shí)使用針形閥將溶氣罐中的富含CO2的溶氣水從耦合池底部通入，對(duì)藻液進(jìn)行補(bǔ)碳，并在耦合池中完成藻液的溶劑化補(bǔ)碳與氣浮采收相耦合的連續(xù)培養(yǎng)，耦合池的體積為1.2升；其富含CO2的溶氣水為富含CO2的稀藻液，溶氣水中CO2與溶劑水的體積比為8％；藻液在耦合池中，通過(guò)溶氣水氣化過(guò)程中釋放氣泡的浮力作用下上行，上行過(guò)程中，含水量為30-50％濃藻液自耦合池頂部流出，經(jīng)3500rpm離心脫水處理后，送入噴霧干燥器中進(jìn)行干燥處理后制得微藻成品。
本實(shí)施例的溶氣罐中富含CO2的溶氣水的制備方法為將稀藻液從溶氣罐頂部流入，并同時(shí)從溶氣罐底部通入經(jīng)加壓內(nèi)含1％ CO2的煙道氣，流入的稀藻液經(jīng)過(guò)噴頭或溢流板被分散，并與溶氣快速混合而制成溶氣水，溶氣罐的體積為0.32升；再氣化的溶氣由耦合池頂部排出，當(dāng)溶氣中所含CO2的濃度高于煙道氣中CO2的濃度時(shí)，將該再氣化溶氣返流至溶氣罐實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用；所述耦合池中的部分稀藻液作為溶劑水返流至溶氣罐中；其余的稀藻液返流至培養(yǎng)裝置循環(huán)培養(yǎng)。
本實(shí)施例螺旋藻細(xì)胞的采收率為0.032％時(shí)，耦合體系的藻細(xì)胞產(chǎn)率為1.42g/干重/L/d，比單立的氣升式反應(yīng)器提高了3.3倍，培養(yǎng)成本下降了31％。設(shè)備的利用效率提高了42％。
權(quán)利要求
1.一種微藻細(xì)胞溶劑化補(bǔ)碳與氣浮法采收相耦合的培養(yǎng)方法，其工藝步驟如下1)批式培養(yǎng)微藻細(xì)胞③在120-125℃溫度下對(duì)裝于培養(yǎng)裝置中的培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌處理25-35min；④按0.01-0.1g/L的接種濃度將藻種細(xì)胞接種于上述培養(yǎng)裝置中的培養(yǎng)基中，進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)；培養(yǎng)裝置中的光強(qiáng)為1.5-5.0mw/cm2，溫度為25-35℃，通氣量為5-10vvm；2)在溶劑化補(bǔ)碳/氣浮采收耦合池中對(duì)上述藻液進(jìn)行溶劑化補(bǔ)碳與氣浮采收相耦合的連續(xù)培養(yǎng)當(dāng)上述步驟②中的微藻細(xì)胞的生長(zhǎng)處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期至穩(wěn)定期時(shí)，將藻液泵入密閉的溶劑化補(bǔ)碳/氣浮采收耦合池中，并同時(shí)使用溶氣釋放器將溶氣罐中的富含CO2的溶氣水從耦合池底部通入，對(duì)藻液進(jìn)行補(bǔ)碳，并在耦合池中完成藻液的溶劑化補(bǔ)碳與氣浮采收相耦合的連續(xù)培養(yǎng)；所述富含CO2的溶氣水為富含CO2的稀藻液、培養(yǎng)基或稀藻液和培養(yǎng)基及水的混合物，溶氣水中CO2與溶劑水的體積比為1-10％；所述的溶氣罐、耦合池、培養(yǎng)裝置三者的體積比為1∶3-5∶10-15；藻液在耦合池中，通過(guò)溶氣水氣化過(guò)程中釋放氣泡的浮力作用下上行，上行過(guò)程中，含水量為30-50％濃藻液自耦合池頂部流出，經(jīng)3000-4000rpm離心脫水處理后，送入噴霧干燥器中進(jìn)行干燥處理后制得微藻成品。
2.按權(quán)利要求1所述的微藻細(xì)胞溶劑化補(bǔ)碳與氣浮法采收相耦合的培養(yǎng)方法，其特征在于，所述溶氣罐中富含CO2的溶氣水的制備方法為將稀藻液、培養(yǎng)基或稀藻液和培養(yǎng)基及水的混合物從溶氣罐頂部流入，并同時(shí)從溶氣罐底部通入經(jīng)加壓內(nèi)含1-10％ CO2的煙道氣或富含CO2的空氣，流入的溶劑水經(jīng)過(guò)噴頭或溢流板被分散，并與溶氣快速混合而制成溶氣水。
3.按權(quán)利要求1所述的微藻細(xì)胞溶劑化補(bǔ)碳與氣浮法采收相耦合的培養(yǎng)方法，其特征在于，再氣化的溶氣由耦合池頂部排出，當(dāng)溶氣中所含CO2的濃度高于煙道氣中CO2的濃度時(shí)，將該再氣化溶氣返流至溶氣罐實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。
4.按權(quán)利要求1所述的微藻細(xì)胞溶劑化補(bǔ)碳與氣浮法采收相耦合的培養(yǎng)方法，其特征在于，所述耦合池中的部分稀藻液作為溶劑水返流至溶氣罐中；其余的稀藻液返流至培養(yǎng)裝置循環(huán)培養(yǎng)。
5.按權(quán)利要求1所述的微藻細(xì)胞溶劑化補(bǔ)碳與氣浮法采收相耦合的培養(yǎng)方法，其特征在于，所述的藻種為螺旋藻、小球藻、聚球藻或鹽藻。
6.按權(quán)利要求1所述的微藻細(xì)胞溶劑化補(bǔ)碳與氣浮法采收相耦合的培養(yǎng)方法，其特征在于，所述的培養(yǎng)裝置為鼓泡塔式反應(yīng)器、板箱式反應(yīng)器、管道式反應(yīng)器或氣升式反應(yīng)器。
7.按權(quán)利要求1所述的微藻細(xì)胞溶劑化補(bǔ)碳與氣浮法采收相耦合的培養(yǎng)方法，其特征在于，所述的溶氣釋放器為TS型溶氣釋放器、TJ型溶氣釋放器或針形閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及微藻細(xì)胞溶劑化補(bǔ)碳與氣浮法采收相耦合的培養(yǎng)方法,其步驟為:首先對(duì)培養(yǎng)器中培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌處理;將藻種細(xì)胞接種于培養(yǎng)基中,進(jìn)行批式培養(yǎng);在微藻細(xì)胞生長(zhǎng)處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期至穩(wěn)定期時(shí),將藻液泵入密閉的溶劑化補(bǔ)碳/氣浮采收耦合池中,并同時(shí)從耦合池底部通入富含CO
文檔編號(hào)C12N1/12GK1376777SQ0110993
公開(kāi)日2002年10月30日 申請(qǐng)日期2001年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月26日
發(fā)明者曾文爐, 李浩然, 石紅, 蔡昭鈴, 歐陽(yáng)藩 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化工冶金研究所