一种固定化养殖装置及养殖方法

摘要

本发明涉及微藻养殖领域，尤其涉及一种固定化养殖装置及养殖方法。能够减少培养液输送过程中的鼓泡现象，提高培养液的供给稳定性，进而提高微藻的固定化养殖产量。克服了现有技术中在输送培养液时，气泡无法被排放使得在所述基板与输液层之间发生鼓泡现象，导致培养液供给不畅，微藻的固定化养殖产量低的缺陷。本发明实施例提供一种固定化养殖装置，包括：基板与载体，以及设置于所述基板与载体之间的输液层；其中，所述基板与所述输液层的接触面上设置有排气部，所述输液层向所述载体供给培养液时，所述培养液中的气泡通过所述排气部排至所述固定化养殖装置外部。

权利要求

1.一种固定化养殖装置，其特征在于，包括：

基板与载体，以及设置于所述基板与载体之间的输液层；

其中，所述基板与所述输液层的接触面上设置有排气部；

所述排气部包括设置于所述基板的接触面上的至少一条沟槽，或/和，设置于所述基板与所述输液层的接触面上的通孔，其中，每一条所述沟槽的培养液输出端与固定化养殖装置的外部相通；

所述输液层向所述载体供给培养液时，所述培养液中的气泡通过所述排气部排至所述固定化养殖装置外部。

2.根据权利要求1所述的固定化养殖装置，其特征在于，所述排气部包括多条平行的沟槽，所述基板与所述沟槽延伸方向相垂直的横截面形状为齿状。

3.根据权利要求2所述的固定化养殖装置，其特征在于，单个齿的形状为三角形、长方形、梯形或者圆弧形。

4.根据权利要求1所述的固定化养殖装置，其特征在于，所述排气部连接有抽气装置。

5.一种固定化养殖方法，其特征在于，包括：通过权利要求1-4任一项所述的固定化养殖装置对微藻进行固定化养殖。

6.根据权利要求5所述的固定化养殖方法，其特征在于，还包括：调节输液层的培养液供给速度，将培养液中的气泡通过排气部排至所述固定化养殖装置的外部。

7.根据权利要求5所述的固定化养殖方法，其特征在于，还包括：通过所述排气部进行抽气，将已形成的气泡排至所述固定化养殖装置的外部。

说明书

一种固定化养殖装置及养殖方法

技术领域

[0001] 本发明涉及微藻养殖领域，尤其涉及一种固定化养殖装置及养殖方法。

背景技术

[0002] 固定化养殖技术能够运用于各种微生物的大规模养殖，成为目前实现微藻大量增殖的必由之路。固定化养殖装置通常由基板1、输液层2与载体3构成，参见图1，且所述基板1、输液层2与载体3依次通过表面相互连接，基板1用于起支撑作用，输液层2用于向所述载体表面提供培养液，对附着于所述载体3表面上的微藻细胞层4进行固定化养殖。

[0003] 在通过上述所述固定化养殖装置进行养殖时，由于培养液中溶解有气体，在供给所述培养液时，在所述基板1与输液层2、输液层2与载体3之间会发生鼓泡现象，使得培养液供给不畅，附着于所述载体3上的微藻细胞层4悬空于所述培养液供给层，导致微藻的固定化养殖产量低。

发明内容

[0004] 本发明的主要目的在于，提供一种固定化养殖装置及养殖方法。能够减少培养液输送过程中的鼓泡现象，提高培养液的供给稳定性，进而提高微藻的固定化养殖产量。

[0005] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0006] 一方面，本发明实施例提供一种固定化养殖装置，包括：

[0007] 基板与载体，以及设置于所述基板与载体之间的输液层；

[0008] 其中，所述基板与所述输液层的接触面上设置有排气部，所述输液层向所述载体供给培养液时，所述培养液中的气泡通过所述排气部排至所述固定化养殖装置外部。

[0009] 可选的，所述排气部包括设置于所述基板的接触面上的至少一条沟槽，每一条所述沟槽的培养液输出端与所述固定化养殖装置外部相通。

[0010] 优选的，所述排气部包括多条平行的沟槽，所述基板与所述沟槽延伸方向相垂直的横截面形状为齿状。

[0011] 其中，单个齿的形状为三角形、长方形、梯形或者圆弧形。

[0012] 可选的，所述排气部包括设置于所述基板与所述输液层的接触面上的通孔。

[0013] 进一步可选的，所述排气部包括设置于所述基板的接触面上的至少一条沟槽，以及设置于所述基板与所述输液层的接触面上的通孔，其中，每一条所述沟槽的培养液输出端与所述固定化养殖装置外部相通。

[0014] 优选的，所述排气部连接有抽气装置。

[0015] 另一方面，本发明实施例提供一种固定化养殖方法，包括：通过上述所述的固定化养殖装置对微藻进行固定化养殖。

[0016] 优选的，该方法还包括：调节输液层的培养液供给速度，将培养液中的气泡通过排气部排至所述固定化养殖装置的外部。

[0017] 进一步优选的，该方法还包括：通过所述排气部进行抽气，将已形成的气泡排至所述固定化养殖装置的外部。

[0018] 本发明实施例提供一种固定化养殖装置及养殖方法。当通过所述固定化养殖装置对微藻进行固定化养殖时，输液层供给培养液至载体上附着的微藻细胞，通过设置排气部5使得所述输液层与所述基板之间接触面积小，层间具有较大的空间，所述培养液中的气体存在于所述空间中，在培养液输送过程中所述气体挤压通过排气部被迅速排至固定化养殖装置的外部，减少在所述输液层与基板之间的鼓泡发生现象，提高培养液的供给稳定性，进而提高微藻的固定化养殖产量。克服了现有技术中在输送培养液时，气泡无法被排放使得在所述基板与输液层之间发生鼓泡现象，导致培养液供给不畅，微藻的固定化养殖产量低的缺陷。

附图说明

[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

[0020] 图1为现有技术提供的一种固定化养殖装置的结构示意图；

[0021] 图2为本发明实施例提供的一种固定化养殖装置的结构示意图；

[0022] 图3为本发明实施例提供的几种基板的表面结构示意图；

[0023] 图4为本发明实施例提供的一种与基板和沟槽延伸方向垂直的横截面结构示意图；

[0024] 图5为本发明实施例提供的另一种基板的表面结构示意图；

[0025] 图6为本发明实施例提供的另一种固定化养殖装置的结构示意图。

具体实施方式

[0026] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0027] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0028] 下面对本发明实施例的具体实现方式进行说明。

[0029] 一方面，本发明实施例提供一种固定化养殖装置，参见图2，包括：

[0030] 基板1与载体3，以及设置于所述基板1与载体3之间的输液层2，其中，所述基板1与所述输液层2的接触面上设置有排气部5，所述输液层2向所述载体3供给培养液时，所述培养液中的气泡通过所述排气部5排至所述固定化养殖装置外部。

[0031] 本发明实施例提供一种固定化养殖装置。当通过所述固定化养殖装置对微藻进行固定化养殖时，输液层2供给培养液至载体3上附着的微藻细胞层4，通过设置排气部5使得所述输液层2与所述基板1之间接触面积小，层间具有较大的空间，所述培养液中的气体存在于所述空间中，在培养液输送过程中所述气体被挤压通过排气部5被迅速排至固定化养殖装置的外部，减少在所述输液层2与基板1之间的鼓泡发生现象，提高培养液的供给稳定性，进而提高微藻的固定化养殖产量。克服了现有技术中在输送培养液时，气泡无法被排放使得在所述基板1与输液层2之间发生鼓泡现象，进而使得培养液供给不畅，导致微藻的固定化养殖产量低的缺陷。

[0032] 其中，所述输液层2与载体3的材料不做限定，例如，可以为渗透膜等具有渗透作用的材料，只要使得培养液能够在层间流畅传递即可。且当所述载体3表面附着的微藻细胞层4进行光合作用产生氧气溶解于所述培养液时，培养液中的气体能够在培养液带动下通过排气部5被迅速地排至固定化养殖装置的外部，避免在所述输液层2与基板1之间产生鼓泡。

[0033] 为了将所述基板1与所述输液层2之间的所述培养液中的气体迅速排出所述固定化养殖装置外部，一种优选的实现方式为，参见图3中的a，所述排气部5包括设置于所述基板1的接触面上的至少一条沟槽51，每一条所述沟槽51的培养液输出端与所述固定化养殖装置外部相通。当输液层2向所述载体3上的微藻细胞层4输送培养液时，培养液中的气体在所述培养液的挤压下通过所述沟槽51的培养液输出端被排至所述固定化养殖装置的外部，能够减少所述基板1与所述输液层2之间的鼓泡现象。

[0034] 其中，所述沟槽51的整体形状与深度不做限定，例如，参见图3中的b，可以为网状结构等，只要使得所述培养液在输送过程中能够均匀地向所述固定化养殖面输送培养液，且所述培养液中的气体能够顺利被排至所述固定化养殖装置外部即可。

[0035] 所述固定化养殖装置在使用时，通常将其固定化养殖面固定为与地面成一定角度的结构，培养液在重力作用下由上到下流动，为了确保培养液通畅流动，优选的，参见图3中的c，所述排气部5包括多条平行的沟槽51，所述基板1与所述沟槽51延伸方向相垂直的横截面形状为齿状。

[0036] 在此对所述单条沟槽的线条样式不做限定，例如，参见图3中的d，可以为曲线沟槽，也可以为参见图3中的d所示的直线沟槽；对所述单个齿的形状也不做限定，示例性的，参见图4，单个齿的形状为三角形(如图4中a所示)、长方形(如图4中b所示)、梯形(如图4中c所示)或者圆弧形(如图4中d所示)。

[0037] 为了将所述基板1与所述输液层2之间的所述培养液中的气体迅速排至所述固定化养殖装置外部，另一种优选的实现方式为，参见图5，为所述基板1表面的另一种结构示意图，所述排气部5包括设置于所述基板1与所述输液层2的接触面上的通孔52。当输液层2向所述载体3上的微藻细胞层4输送培养液时，培养液中的气体在所述培养液的挤压下通过所述通孔52被排至所述固定化养殖装置的外部，能够减少所述基板1与所述输液层2之间的鼓泡现象。

[0038] 对所述通孔52的直径大小不做限定，只要使得在输液层2向所述载体3上的微藻细胞层4输送培养液时，所述输液层2与基板1之间的培养液中的气体能够通过所述通孔52排至固定化养殖装置外部即可。

[0039] 进一步优选的，参见图6，所述排气部5包括设置于所述基板1的接触面上的至少一条沟槽51，以及设置于所述基板与所述输液层的接触面上的通孔(图中未示出)其中，每一条所述沟槽的培养液输出端与所述固定化养殖装置外部相通。当输液层2向所述载体3上的微藻细胞层4输送培养液时，培养液中的气体在所述培养液的挤压下通过所述沟槽51的培养液输出端与所述通孔被排至所述固定化养殖装置的外部，能够进一步减少所述基板1与所述输液层2之间的鼓泡现象。

[0040] 为了避免其他条件例如光照较强容易发生鼓泡现象，优选的，所述排气部连接有抽气装置(图中未示出)。当发生鼓泡现象，所述基板1与所述输液层2之间的气体不能及时排出时，采用抽气装置与所述排气部5相连接，利用真空减压方式将所述基板1与所述输液层2之间的气体抽出，能够更高效地将气体排至固定化养殖装置外部，减少所述基板1与所述输液层2之间的鼓泡现象。

[0041] 另一方面，本发明实施例提供一种固定化养殖方法，包括：通过上述所述的固定化养殖装置对微藻进行固定化养殖。

[0042] 本发明实施例提供一种固定化养殖方法。当通过所述固定化养殖装置对微藻进行固定化养殖时，输液层供给培养液至载体上附着的微藻细胞，通过设置排气部使得所述输液层与所述基板之间接触面积小，培养液中的气体在输送过程中通过排气部被迅速排至外部，减少在所述输液层与基板之间的鼓泡发生现象，提高培养液的供给稳定性，进而提高微藻的固定化养殖产量。克服了现有技术中在输送培养液时，气泡无法被排放使得在所述基板与输液层之间发生鼓泡现象，导致培养液供给不畅，微藻的固定化养殖产量低的缺陷。

[0043] 其中，对所述微藻的种类不做限定，例如可以为小球藻、螺旋藻等。

[0044] 在通过上述所述固定化养殖装置对微藻进行养殖时，为了避免其他条件例如光照较强使得所述基板与输液层之间容易发生鼓泡现象，优选的，该方法还包括：调节输液层的培养液供给速度，将培养液中的气泡通过排气部排至所述固定化养殖装置的外部。具体为：当光照较弱，氧气溶解量较小，不易发生鼓泡现象时，可以将培养液以较小的供给速度连续不断地供水，当光照较强，氧气溶解量较大，容易发生鼓泡现象时，调大培养液的供给速度或者加大培养液的流量冲击将气泡迅速排至外部，减少鼓泡的发生。

[0045] 当有鼓泡发生时，可采取辅助方式来促进气体的排出，优选的，该方法还包括：通过所述排气部进行抽气，将已形成的气泡排至所述固定化养殖装置的外部。此时，采用辅助抽气方式，利用真空减压的方法加快气泡的排出速度，进而减少鼓泡现象的发生。

具体实施方式

[0046] 以下，本发明实施例设置对照例和实施例及实验例对本发明进行说明。这些实施例仅是为了具体说明本发明而提出的示例，本领域技术人员可以知道的是本发明的范围不受这些实施例、对照例与实验例的限制。

[0047] 其中，需要说明的是，为了客观地评价本发明实施例的技术效果，对照例与本发明实施例除所采用的基板构造不同外，其余条件均相同。例如：所接种的微藻种类均为莱茵小球藻，培养液均为含有氮磷等各种营养素的BG11培养液，固定化微藻养殖面均为0.3平方米，所采用的固定化养殖装置均为垂直于地面设置，并且固定化养殖面均朝南设置，光照强度均相同。

[0048] 对照例

[0049] 对照例所采用的是传统的固定化养殖装置，即所述基板外为平板结构，参见图1，在养殖过程中，每天7点到17点固定化养殖面接受光照，培养七天。

[0050] 实施例1

[0051] 实施例1所采用的基板与所述输液层的接触面上设置有多条沟槽，每一条所述沟槽的培养液输出端与所述固定化养殖装置外部相通，所述基板与所述沟槽延伸方向相垂直的横截面形状为三角齿状，单个齿的深度约0.5厘米，间距为0.8厘米，在养殖过程中，每天7点到17点固定化养殖面接受与所述对照例相同的光照，培养七天。

[0052] 实施例2

[0053] 实施例2所采用的固定化养殖装置的基板与输液层的接触面上均匀分布有通孔，所述通孔的直径为0.8厘米，中心间距为2.4厘米。在养殖过程中，每天7点到17点固定化养殖面接受与所述对照例相同的光照，培养七天。

[0054] 实验例：

[0055] 为客观地评价所述实施例1-2的微藻养殖情况，接下来对其具体实验进行详细说明。

[0056] 1、试验样品

[0057] 对照例与实施例1-2中每一天的养殖情况以及对照例与实施例1-2培养7天后的微藻。

[0058] 2、测试分析方法：

[0059] 观察对照例与实施例1-2在微藻养殖过程中每一天的鼓泡现象；

[0060] 计算对照例与实施例1-2培养7天后的微藻产量。

[0061] 3、实验结果：

[0062] 在对所述对照例与实施例1-2进行固定化养殖过程中我们发现：在接受光照时，对照例与实施例1-2的微藻均呈现细胞增长趋势，在每一天的培养液供给过程中，对照例采用平面基板，在平面基板与所述输液层之间的培养液中的气体不能及时排出，在所述基板与输液层之间发生鼓泡，使得细胞悬空于培养液供给面，长时间培养液供给不畅导致细胞萎黄。而本发明实施例1采用设置有沟槽的基板，所述基板与所述输液层之间空间较大，且每一条所述沟槽的培养液输出端与所述固定化养殖装置外部相通，培养液中的气体沿着所述沟槽将气泡排至所述固定化养殖装置的外部，所述基板与输液层之间很少发生鼓泡现象，同样地，本发明实施例2采用设置有通孔的基板，所述基板与所述输液层之间空间较大，培养液中的气体经所述通孔将气泡排至所述固定化养殖装置的外部，所述基板与输液层之间很少发生鼓泡现象。

[0063] 对培养7天后的微藻产量进行计算，我们发现：对照组的日平均增量达到4.2克/反应器/日，而实施例1的日平均增量分别达到5.7克/反应器/日，实施例2的日平均增量分别达到5.2克/反应器/日，与对照组相比，实施例1与实施例2的产量提升效果达到约35％与24％。

[0064] 综合上述试验结论，当通过所述固定化养殖装置对微藻进行固定化养殖时，输液层供给培养液至载体上附着的微藻细胞，通过设置排气部使得所述输液层与所述基板之间接触面积小，培养液中的气体在输送过程中通过排气部被迅速排至外部，减少在所述输液层与基板之间的鼓泡发生现象，提高培养液的供给稳定性，进而提高微藻的固定化养殖产量。克服了现有技术中在输送培养液时，气泡无法被排放使得在所述基板与输液层之间发生鼓泡现象，进而使得培养液供给不畅，导致微藻的固定化养殖产量低的缺陷。

[0065] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。