光生物反應器簡介

光生物反應器應用對象：光生物反應器封閉式開放式：跑道池柱式平板式管道式微藻微藻的研究和應用1、上世紀40年代，德國人試驗用硅藻生產可做燃料的脂類；2、50年代至70年代,許多國家開展小球藻、柵藻、新月藻、螺旋藻等微藻的培養(yǎng)與開發(fā)研究,主要用作魚、蝦、貝、蟹育苗中的餌料和生產單細胞蛋白。3、80年代后人們逐漸認識到微藻在進化上的多源性、遺傳的多樣性,藻細胞中有一些特殊的次級代謝物,而且可以利用其生長繁殖迅速、光能轉換率高、對環(huán)境適應性強、易于遺傳改良的特點進行大規(guī)模培養(yǎng),微藻在各領域的開發(fā)應用價值成為人們關注的熱點。這里的主要介紹兩種微藻螺旋藻其營養(yǎng)豐富,蛋白質含量可占干重的60%～70%,細胞內富含氨基酸、維生素、β胡蘿卜素、微量元素、小分子多糖、糖蛋白、不飽和脂肪酸等多種生物活性物質,且營養(yǎng)成分含量十分均衡、合理,因此螺旋藻長期被作為功能性保健食品和飼料添加劑使用。另外由于螺旋藻細胞具有使蛋白質高效表達的機制,且能容受高濃度的單一蛋白,對外源蛋白容受力高,培養(yǎng)條件簡單,繁殖快,成本低等優(yōu)點,使其成為極具開發(fā)潛力的生物反應器。鈍頂螺旋藻培養(yǎng)條件處于最佳水平時最終培養(yǎng)產率為平板式光生物反應器更能保持相對高的透光性,從而保證細胞能夠有效地進行光合作用,有利于藻細胞密度的提高.結構簡單易于控制價格低廉等優(yōu)點減少占地提高空間利用率

平板式光生物反應器具有光徑小、A/V（采光面積/體積）比高和L/D（光/暗循環(huán)時間）低的特點,以獲得高的培養(yǎng)效率,而且由于該光生物反應器結構簡單,可以很容易根據需要進行無限性地放大,適合微藻的工業(yè)化大規(guī)模培養(yǎng).纖細角毛藻當通氣速率為15L/min時,培養(yǎng)密度和生長速率分別達到了

和柱狀內環(huán)流氣升式光生物反應器的結構特點為:整體為玻璃-不銹鋼結構,耐酸和堿的腐蝕、可全方位接受光照,具有pH、溫度和溶解氧自動調節(jié)、監(jiān)控和記錄的功能;可進行完全滅菌,實現藻體的純培養(yǎng).反應裝置簡圖實際圖管道式光生物反應器一般采用透明的直徑較小的硬質塑料或玻璃有機玻璃管彎曲成不同形狀利用透明的管道借助外部光源進行工廠化藻類繁殖生產由于密封的管道系統易與其他加工設備配套可用泵將管道內生長到一定生物量的藻體傳遞到下道工序整個過程實現自動化。

敞開式光生物反應器是目前國內外微藻大規(guī)模培養(yǎng)中應用最多的培養(yǎng)系統，典型代表就是敞開式跑道池。雖然敞開式跑道池存在培養(yǎng)效率低及易受污染等問題，但從目前而言，其造價便宜、操作簡單、運行成本低且易于放大，適合于能源微藻大規(guī)模、低成本藻體的生產。

敞開式跑道池通常為環(huán)形結構，培養(yǎng)液深度15一30cm，具有兩個或者多個循環(huán)水道，依靠蹼輪攪拌以促進培養(yǎng)液混合。敞開式跑道池于20世紀60年代開始應用至今，主體結構幾乎沒有變化，幾十年來國內外對其所開展的研究工作甚少。但開放式培養(yǎng)過程受光照、溫度等自然環(huán)境影響較大,并且易被真菌、原生動物和其他藻種污染,同時水分蒸發(fā)嚴重,二氧化碳供給不足,這些因素都將導致藻細胞培養(yǎng)密度偏低、采收成本較高。能適應大池培養(yǎng)的微藻藻種必須是在極端環(huán)境下能快速生長的藻種,然而能滿足這些條件的藻種目前并不是太多,有許多嘗試改進該系統,但還是只能用于螺旋藻、小球藻及鹽藻等少數能耐受極端環(huán)境的微藻培養(yǎng)。所以我們選取了螺旋藻作為我們研究的對象。最佳光強因培養(yǎng)密度和培養(yǎng)條件而異，當培養(yǎng)密度較低時，最佳光強在7500Lx左右，而當培養(yǎng)密度很高時，螺旋藻甚至可以忍受高達97800Lx左右的光強。但是，由于在液體中光強迅速衰減，在一般的養(yǎng)殖條件下，太陽光只能穿透幾厘米深的培養(yǎng)液，無法深入到培養(yǎng)液的內部，在培養(yǎng)液內部的螺旋藻都普遍存在著光強不足的缺陷，在高密度養(yǎng)殖的條件下，這個問題尤為突出。所以我們就設計了一種裝置，來改善這種情況。圖1拋物面型導光槽示意圖圖2傾斜面型導光槽示意圖圖3垂直型導光槽示意圖圖4導光槽導光模擬計算效果圖根據潑計算社機的馳模擬毯計算火結果肯，3認種形攀狀的窮導光中槽可泛以成規(guī)功地任把太題陽光杠反射藏到槽黎底，僵如圖殿4所竿示。榜從圖芝中可溉以看謎出，失若出榨光口術寬度瓶相等奸，拋柴物面疫型導齡光槽膽的導邁光效父果最懼好，談而垂冒直面潔型的菜導光荷效果岡最差聲。當蔑然可示以預獵見的向是，濱如把鉤這些蜻導光央槽加拍長，諸放入揮螺旋詳藻的弟培養(yǎng)柏液中薦，將銜使培灰養(yǎng)液這內部沸的光暑強條梢件得餅到很宗好的鋒改善開。圖5屠拋牽物面貧型導義光槽尿垂直榴地面償時槽妻底與生水平垮地面各上的富光強窩對比艇圖發(fā)現匹經過終一天賄的測你試，超盡管茄有槽撥壁的舌遮陰丑，拋砍物面永型的粗導光宏槽內偵底部蓋的光密強可榮以經縣常性巖的高策于槽感外水電平面兄上的蹈光強飄。尤得其是左當導京光槽鋸與水盆平面臘垂直嚇放置囑的時毅候，籃這種桃現象漢更是談明顯才。當圓水平期面的戚太陽進輻射舉光強碼在1雖00就00凈0～職13歇00漠00葵lx劣范圍義左右孔時，播