專利名稱：一種微藻收獲方法
技術領域：
本發(fā)明涉及生物微藻領域，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：
隨著人們對微藻研究的日益深入，對微藻的了解也更加全面和深刻。其各種價值被逐漸開發(fā)并加以利用，這也促使單細胞微藻的人工養(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，其利用價值正在不斷的被人們挖掘出來。微藻生長速度快，可以吸收大量的二氧化碳，因此可用于減小溫室效應，同時其快速生長可以消化大量的營養(yǎng)鹽類，因此可用于某些污水的處理，所以微藻在解決世界環(huán)境問題方面給人類帶來了新的希望；某些種類的微藻具有很高的營養(yǎng)價值，如蛋白質含量為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，以及類胡蘿卜素、藻藍素、酵素和多糖等可增強人體免疫力的成分，被譽為"21世紀人類最佳食品和保健品"；某些種類還可作為化妝品的原料；近年來由于能源供應緊張，生物柴油為緩解這一問題提供了新的解決方案。鑒于此，微藻的大規(guī)模培養(yǎng)近年來有了較快的發(fā)展，各種養(yǎng)殖微藻的光生物反應器被設計出來，使得微藻較高密度培養(yǎng)成為可能，相對于微藻培養(yǎng)的發(fā)展，其收獲方法大大滯后，成為行業(yè)發(fā)展的一個瓶頸，嚴重制約著微藻行業(yè)的發(fā)展。由于微藻獨特的生物學特性，個體小，濃度高，有的種類還有較大的粘性，因此普通的收集方法用起來效果并不是很理想。 一、離心方法，耗能高，成本高，不易擴大形成產(chǎn)業(yè)化，僅適用于實驗室規(guī)模，有些細胞壁很薄或沒有細胞壁，因此高速離心還會導致細胞破碎。二，過濾方法，普通濾紙孔徑太大，微藻細胞僅有3 IO微米，因此根本濾不住細胞；如改為濾膜，即使孔徑大小合適，但很多細胞有粘性，極容易堵塞濾膜，導致濾液過不去，過濾失敗，如增大壓強， 一方面成本升高，另一方面濾膜的機械強度不夠。 目前雖然國內外企業(yè)投入了大量資金進行研究，但仍舊沒有較好的解決方法。因此要解決這一問題只能進行創(chuàng)新，進行發(fā)明。 本發(fā)明針對的是高密度連續(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)的特點是微藻生長迅速，可達到較高細胞密度，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便易行，節(jié)省能源，成本低。

發(fā)明內容
本發(fā)明是為了實現(xiàn)大規(guī)模高密度連續(xù)培養(yǎng)微藻的簡便易行，低成本的收獲，特別
適合單細胞微藻生產(chǎn)系統(tǒng)。 本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn) 本發(fā)明的原理是，首先根據(jù)重力學原理，將藻液自然靜置一定時間，一般24小時左右即可，微藻細胞會沉降，縮短沉降路程會減少沉降時間，根據(jù)所需沉降時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，微藻細胞直徑小于5微米的較難沉降，可適當延長沉降時間，10 15微米的較易沉降，可適當縮短沉降時間。沉降池深度為15 20cm，沉降時間為24小時左右條件下，本方法針對高密度連續(xù)培養(yǎng)光生物反應系統(tǒng)進行不完全收獲， 一般沉降率能達到60%以上，由于是連續(xù)培養(yǎng)，上清藻液還要返回光反應器繼續(xù)利用，這個沉降率可以接受。沉降完成后將上清藻液用泵抽回光反應器。泵的選擇因微藻而異，細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，泵的功率型號則要根據(jù)光反應系統(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型號磁力驅動離心泵即可。對于細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胞過泵后破裂。上
清藻液被抽回后適當補充營養(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，吸收太陽光能更強，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)的光反應系統(tǒng)每天收獲總體積10% 20%的藻液(與季節(jié)有關，夏季生長旺盛可多收，冬季生長率降低相應減少)，因此，池子的體積一般為光反應系統(tǒng)容積的20%左右。池子要建在向陽的地方。池子一般建三個，輪流使用。 當監(jiān)測到光生物反應器系統(tǒng)的細胞濃度達到可收獲的濃度(大于107個每毫升)時，將適當藻液引入池中，靜置，根據(jù)藻的種類特性決定沉降時間的長短，一般為24小時左右，微藻大小影響沉降速度，微藻細胞直徑小于5微米的較難沉降，可適當延長沉降時間，10 15微米的較易沉降，可適當縮短沉降時間。由于重力作用，藻細胞會沉積到池底，一般沉降率可達到60%以上。由于重復利用，藻液細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器，抽至藻液剩余5 6厘米。泵的選擇因微藻而異，細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，泵的功率型號則要根據(jù)光反應系統(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型號磁力驅動離心泵即可。對于細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養(yǎng)鹽，適當補充營養(yǎng)鹽類重復利用，這樣可大大節(jié)約成本。
3.干燥 下層藻液在陽光下曬干，由于藻液細胞濃度較高，顏色較深，因此吸熱較快，水份蒸發(fā)也會加速，因此可以較快的曬成藻片。考慮到在冬季光照強度降低，可以將沉降池建在塑料或玻璃大棚內，這樣一方面可以通過形成溫室效應加強蒸發(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)粉碎機粉碎或經(jīng)研磨機研磨制成藻粉，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。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明詳細說明，以下僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能以此限定本發(fā)明的范圍。即大凡依本發(fā)明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內。 本發(fā)明收獲系統(tǒng)主要有高密度培養(yǎng)光反應器、沉降池、潛水泵、日光系統(tǒng)、粉碎機/研磨機五部分組成。當光生物反應器系統(tǒng)的細胞濃度達到可收獲的濃度(大于107個每毫升)時，將適當藻液引入池中，靜置，根據(jù)藻的種類特性決定沉降時間的長短，一般為24小時左右，由于重力作用，藻細胞會沉積到池底，一般沉降率可達到60%以上。沉降之后用潛水泵將上層藻液抽回光生物反應器，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養(yǎng)鹽，適當補充營養(yǎng)鹽類繼續(xù)用于微藻細胞培養(yǎng)。下層藻液則在陽光下曬干，由于藻液細胞濃度較高，顏色較深，因此吸熱較快，水份蒸發(fā)也會加速，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)粉碎機粉碎或經(jīng)研磨機研磨制成藻粉，可以用做后續(xù)產(chǎn)品的原料。
權利要求
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系統(tǒng)容積的20%左右。
4. 根據(jù)權利要求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)權利要求1 4所述的任意一種微藻收獲方法，其特征在于，當監(jiān)測到光生物反應器系統(tǒng)的細胞濃度大于107個每毫升時，將藻液引入沉降池中。
6. 根據(jù)權利要求1 5所述的任意一種微藻收獲方法，其特征在于，針對高密度連續(xù)培養(yǎng)光生物反應系統(tǒng)進行不完全收獲，只收獲沉降的60%以上的藻體。
7. 根據(jù)權利要求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胞壁的厚度，防止微藻細胞過泵后破裂。
8. 根據(jù)權利要求1 7所述的任意一種微藻收獲方法，其特征在于，藻細胞通過重力沉降和日光干燥，節(jié)約能源。
9. 根據(jù)權利要求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，重新返回光反應器。
10. 根據(jù)權利要求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)明公開了一種微藻收獲方法，主要有高密度培養(yǎng)光反應器、沉降池、潛水泵、日光系統(tǒng)、粉碎機/研磨機五部分組成。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)過粉碎機或研磨將藻片制成藻粉，即可用于后續(xù)加工。
文檔編號C12N1/12GK101748068SQ20081024002
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權日2008年12月17日
發(fā)明者劉敏勝, 張晉陽, 楊巧利, 耿金峰, 郭朋朋, 馬衛(wèi)敬 申請人:新奧科技發(fā)展有限公司