一种内置光源生物反应器及生产养殖设备的制作方法

一种内置光源生物反应器及生产养殖设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种内置光源生物反应器。该内置光源生物反应器包括：反应容器，反应容器上设有盖板且反应容器容纳供微藻生长的培养液；进出料装置，进出料装置与反应容器密封连接，进出料装置上设有阀门和开关，微藻通过进出料装置泵入或泵出反应容器；发光装置，用于产生微藻生长所需的光源；营养布料装置，营养布料装置用于向反应容器内提供微藻生长所需的营养；和气体分布器，气体分布器用于向反应容器内提供微藻生长所需的气体。本实用新型的内置光源生物反应器不受天气变化的影响且可使微藻繁殖分阶段进行，可控性较强，有利于实现稳定持续的工厂化生产，生物反应器的串联和/或并联系统使得微藻的大规模养殖变得更加高效。
【专利说明】一种内置光源生物反应器及生产养殖设备

【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及生物【技术领域】，具体涉及内置光源生物反应器。

【背景技术】
[0002] 微藻生物柴油是液体生物燃料的未来发展方向，具有能量转化效率高、与普通陆 生农作物相比，单位面积的产率可高出数十倍，从而可实现工厂化养殖。微藻制油的原理是 利用微藻光合作用，将化工生产过程中产生的二氧化碳转化为微藻自身的生物质从而固定 了碳元素，再通过诱导反应使微藻自身的碳物质转化为油脂，然后利用物理或化学方法把 微藻细胞内的油脂转化到细胞外，再进行提炼加工，从而生产出生物柴油，即可通过藻类的 光合作用，将废水废气中的营养物质和二氧化碳转化为生物燃料、蛋白质。在石油价格大幅 上升，粮食短缺问题日渐突出的今天，该产业有着广阔的发展前景。
[0003] 用于生产生物柴油的微藻的养殖主要分为两个阶段，即繁殖阶段和产油阶 段。在微藻养殖的繁殖阶段，微藻主要吸收红黄光及蓝紫光（波长范围在620-700nm和 410-470nm)，同时吸收碳、氮、磷等元素，进行繁殖而不产油；在微藻养殖的产油阶段，不再 通入氮源保持少量磷的通入并持续通入C02，保持光照，微藻因富碳和氮饥饿从而产油效率 明显增加，并繁殖速度显著降低。
[0004] 为进一步提高微藻生物柴油的单位产量、实现立体化养殖，必须使用专用的微藻 养殖光反应器。现有技术中的微藻养殖光反应器虽然相比较跑道池、多级池等露天直接养 殖，养殖密度、单位面积产量都有明显提高，但是由于微藻生长与产油的光源仍为自然光， 微藻对太阳光的利用并不充分，具有不确定与不可控性，与工厂化生产稳定、持续的要求完 全背道而驰，加之营养补充、二氧化碳充气等辅助养殖功能也未实现自动化，使其与实际产 业化应用尚有较大距离。
[0005] 因此，目前本领域迫切需要一种技术能够克服上述现有技术中的微藻养殖光反应 器的可控性差、自动化程度低、效率低的弊端。 实用新型内容
[0006] 本实用新型的目的是提供一种可根据不同种类藻类不同阶段的养殖需求配比最 佳的光源、二氧化碳、营养、温度、流速等要素的内置光源生物反应器，从而实现超高密度海 藻养殖的稳定、可控，满足产业化需求。
[0007] 根据本实用新型的一个方面，提供了一种内置光源生物反应器，该内置光源生物 反应器包括：
[0008] 反应容器，反应容器上设有盖板且反应容器容纳供微藻生长的培养液；
[0009] 进出料装置，进出料装置与反应容器密封连接，进出料装置上设有阀门和开关；
[0010] 发光装置，发光装置设在反应容器内部且当反应器工作时，该发光装置至少部分 或全部浸没于的培养液，从而在反应容器内提供微藻生长所需的光，其中发光装置所发出 的光的光强在反应容器的深度方向（Z轴方向）是均匀的或大致均匀的；和
[0011] 气体分布器，气体分布器用于向反应容器内提供微藻生长所需的气体。
[0012] 在另一优选例中，发光装置所发出的光的光强在反应容器的水平方向（包括X轴 和Y轴方向）基本均匀。
[0013] 在另一优选例中，所述"均匀的或大致均匀的"指任一深度处的光强D1与在整个 深度范围的平均光强Dm满足下式：
[0014] 1. 5 彡 Dl/Dm 彡 0? 7。
[0015] 较佳地，1. 2 彡 Dl/Dm 彡 0? 8 ;更佳地 1. 1 彡 Dl/Dm 彡 0? 9。
[0016] 在另一优选例中，反应容器的周围设有温控装置，该温控装置用于维持反应容器 内的液体环境温度处于适合微藻生长的范围内。
[0017] 在另一优选例中，反应器还设有营养布料装置，该营养布料装置用于向反应容器 内提供微藻生长所需的营养。
[0018] 在另一优选例中，该温控装置为控温水管。
[0019] 在另一优选例中，适合微藻生长的范围指15-45°C，较佳地20-40°C。
[0020] 在另一优选例中，内置光源生物反应器还设有监测系统，用于监测液体环境的参 数，参数选自：PH值、温度和/或养料浓度。
[0021] 在另一优选例中，发光装置包括导光板和发光单元，发光单元产生的光透过导光 板传导使导光板整体发光。
[0022] 在另一优选例中，发光装置还包括支架，支架用于固定支撑导光板，支架与反应 容器和/或盖板可拆卸地连接，发光单元嵌于导光板。
[0023] 在另一优选例中，在盖板上设有出气孔。
[0024] 在另一优选例中，该发光单元为LED发光单元。
[0025] 在另一优选例中，该内置光源生物反应器中设有多块导光板，较佳地3-100块，更 佳地4-80块，最佳地5-50块。
[0026] 在另一优选例中，导光板由具有防弱酸性能的透明有机材料制成。
[0027] 在另一优选例中，发光装置工作时发射至少2个不同波长的光。
[0028] 在另一优选例中，前述不同波长的光包括：波长为600-800(较佳地650_750)nm的 光、波长为400-480 (较佳地430-470) nm的光。
[0029] 在另一优选例中，发光单元发出的光的色温为1000-20000K，较佳地1500-6000K。
[0030] 在另一优选例中，发光装置中，发光单元为LED，且LED的数量为1-10000/导光板； 较佳地为10-1000/导光板。
[0031] 在另一优选例中，气体分布器为旋转式气体分布器，在向反应容器中通入气体的 过程中，旋转式气体分布器旋转，从而促使气体与营养物质分散于液态培养体系中。
[0032] 根据本实用新型的第二方面，提供了一种生产养殖设备，该生产养殖设备包括本 实用新型第一方面的内置光源生物反应器。
[0033] 在另一优选例中，至少二个内置光源生物反应器为串联和/或并联。
[0034] 在另一优选例中，相互连接的反应器通过进出料装置相连。
[0035] 在另一优选例中，该生产养殖设备被用作绿藻门、蓝藻门、金藻门和红藻门微藻的 生产养殖系统。
[0036] 根据本实用新型的第三方面，提供了一种培养方法，该方法包括步骤：
[0037] (a)提供前述的内置光源生物反应器；
[0038] (b)在内置光源生物反应器中培养微藻。
[0039] 根据本实用新型的第四方面，提供了一种制备用于生产生物质柴油的微藻的方 法，该方法包括步骤：
[0040] (a)提供前述的内置光源生物反应器；
[0041] (b)在内置光源生物反应器中培养用于生产生物质柴油的微藻，
[0042] 其中，培养包括第一培养阶段和第二培养阶段，在微藻生长的第一阶段，发光单元 发出的光的波长为350-900nm，较佳地570-800及400-500nm ;在微藻生长的第二阶段，发光 单元发出的光的波长为350-900nm，较佳地600-800及400-480nm ;
[0043] (c)从内置光源生物反应器回收培养的微藻。
[0044] 在另一优选例中，在微藻生长的第一阶段，发光单元发出的波长为570-800nm ;在 微藻生长的第二阶段，发光单元发出的波长为400-480nm。
[0045] 在另一优选例中，在微藻生长的第一阶段，向内置光源生物反应器中提供氮源；在 微藻生长的第二阶段，停止向内置光源生物反应器中提供氮源。
[0046] 在另一优选例中，的方法还包括：对回收的微藻进行加工（例如干燥、破壁、提取、 酯交换等）从而制得生物质柴油。
[0047] 根据本实用新型的第五方面，提供了一种可用于生产生物质柴油的微藻，该微藻 是用第四方面所述的方法制备的。
[0048] 在另一优选例中，该微藻具有以下特性：
[0049] (i)微藻的大小为5-500微米；
[0050] (ii)含油率（干重）10%-70%。
[0051] 根据本实用新型的第六方面，提供了一种制备生物质柴油的方法，其特征在于，包 括步骤：利用本实用新型第五方面所述的微藻作为原料，进行加工，从而制得生物质柴油。
[0052] 在另一优选例中，微藻的加工包括：干燥、提取、提取、酯交换等工艺步骤。

【专利附图】

【附图说明】
[0053] 图1是根据本实用新型一个实施例的内置光源生物反应器的立体剖视图；
[0054] 图2是根据本实用新型一个实施例的内置光源生物反应器的立体剖视示意图；
[0055] 图3是根据本实用新型一个实施例的内置光源生物反应器的主视剖视示意图；
[0056] 图4是根据本实用新型一个实施例的内置光源生物反应器的俯视剖视示意图；
[0057] 图5是根据本实用新型一个实施例的内置光源生物反应器的发光装置的立体示 意图；
[0058] 图6a是根据本实用新型一个实施例的内置光源生物反应器的发光装置的主视 图；
[0059] 图6b是根据本实用新型一个实施例的内置光源生物反应器的发光装置的侧视 图；
[0060] 图6c是根据本实用新型一个实施例的内置光源生物反应器的发光装置的俯视 图；以及
[0061] 图6d是根据图6b中B部分的放大图。

【具体实施方式】
[0062] 发明人经过广泛而深入的研究，首次开发了一种内置光源生物反应器，通过特殊 设计的发光装置等结构，本实用新型的反应器不仅缩短培养时间，而且能够显著提高微藻 的生物量密度和总有效含脂量，从而可制备品质更好的生物柴油。在此基础上完成了本实 用新型。
[0063] 以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实 用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限 制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。
[0064] 生物反应器
[0065] 如图1和图2所示，所述内置光源生物反应器包括反应容器1、发光装置2、进出 料装置3、盖板5、气体分布器6、营养布料装置、温控装置7、以及监测和控制系统等。反应 容器1上设有盖板5,反应容器1与进出料装置3密封连接，且进出料装置上设有阀门和开 关，用于控制进出料的进行或停止，反应容器1内设有发光装置2用于产生微藻生长各阶段 所需的稳定光源，反应容器1的底部设有气体分布器6用于通入微藻生长各阶段所需的气 体，营养布料装置用于向反应容器中提供养料，反应容器的周围设有温控装置7(图示为控 温水管）用于保持反应容器内溶液的温度在适合微藻繁殖与产油的温度范围内。
[0066] 该生物反应器的下部（如约30%?90%，或50%?70%的高度）可埋于地下。
[0067] 该生物反应器可设置在发电厂周围，利用发电产生的废水废气作为微藻养殖的物 质和能量来源，具有环保减排的作用。该反应容器1可以为不透光的密闭容器，在阴雨天与 夜间也可以通过自身的发光装置进行发光，供微藻生长所用。在内置光源生物反应器中设 有监测系统，用于监测反应器中溶液PH值和温度等。
[0068] 此外，本实用新型的内置光源生物反应器也可用于丝藻、甲藻或其他水生生物的 高密度产业化养殖。
[0069] 图3是该内置光源生物反应器的主视剖视示意图；如图3所示，在反应容器的壁上 设有温控装置7,温控装置7可以为任何合适的形式，例如控温隔套。较佳地，温控装置7为 控温水管，发电厂排出的具有一定温度的废水可用于在控温水管中流通以保持生物反应器 内的温度在15°C?45°C之间。
[0070] 在生物反应器的盖板5的顶部设有出气孔，用于释放微藻光合作用产生的氧气。
[0071] 图4是该内置光源生物反应器的俯视剖视示意图。如图所示，在内置光源生物反 应器的底部设有气体分布器6,气体分布器6可为旋转式、槽式、管式或其他任何合适的形 式。在微藻养殖过程中，通过气体分布器向反应容器中通入二氧化碳、空气或其他气体。较 佳地，本实例中采用旋转式气体分布器，在通入气体的过程中，气体分布器6旋转带动通入 的气体与底部容器内液体的扰动，从而有利于气体与营养物质在溶液中均匀分布。
[0072] 在反应容器的一个或多个位置（例如容器壁上、容器底部、容器顶部和盖板内侧 等）安装营养布料装置。营养布料装置在微藻生长的不同阶段提供不同的养料。
[0073] 反应容器中其他营养物质的通入速率与C02的通入速率可成一定的比例，通过C0 2在线监测系统可以确定溶液中C02的溶解量，同时通过监测系统监测溶液的PH值获知溶液 的酸碱度。控制系统能够控制的C02和营养物质的通入速率，保证溶液中营养物质的溶解 量及PH值在适合微藻生长繁殖或产油的范围内。
[0074] 发光装置
[0075] 图5为发光装置2的立体示意图。发光装置的设置使得生物反应器可在无阳光或 其他外部光源的情况下进行养殖生产等正常运作。如图5所述，所述发光装置由支架9、LED 发光单元组10和导光板11构成，导光板11由支架9固定，支架9的顶端固定在盖板5上， LED发光单元组10位于导光板11的顶部，导光板11或全部伸入液面之下。在本实用新型 的生物反应器中，设有多个发光装置2,各个导光板均可以单独地安装或拆卸。
[0076] 导光板可用透明有机材料（例如亚克力）制成，且具有防弱酸性能。LED发光单元 组在导光板的顶部与导光板直接接触，LED发光单元组发出的光可透过导光板传导并使导 光板整体发光。
[0077] 发光装置2的支架9的顶端与盖板5可拆卸地连接，从而便于发光装置的拆除、更 换或重新安装；发光装置2悬挂在反应容器中而不接触容器的底部，因而不影响容器底部 气体分布器的旋转。应理解，发光装置的支架也可以以其他任何合适的方式在任何合适的 位置与反应容器固定。
[0078] 图6a_6c分别是内置光源生物反应器的发光装置的主视图、侧视图和俯视图；图 6d是图6b中B部分的放大图。
[0079] LED发光单元组10包括一个个小的LED发光单元，发光单元所产生的光可以是复 合色或者单色光，单色LED发光波长范围为350-900nm，复合光色温范围为1500-20000K。单 个导光板上的LED发光单元的数量可以是1-10000个。
[0080] 其中发光装置所发出的光的光强在反应容器的深度方向（Z轴方向）是均匀的或 大致均匀的；发光装置所发出的光的光强在反应容器的水平方向（包括X轴和Y轴方向） 基本均匀。"均匀的或大致均匀的"指任一深度处的光强D1与在整个深度范围的平均光强 Dm满足下式：
[0081] 1. 5 彡 Dl/Dm 彡 0? 7。
[0082] 较佳地，1. 2 彡 Dl/Dm 彡 0? 8 ;更佳地 1. 1 彡 Dl/Dm 彡 0? 9。
[0083] 发光装置工作时能够发射至少2个不同波长的光。该不同波长的光包括：波长为 570-800nm的光、波长为400-500nm的光。
[0084] 实际上，LED发光单兀组10可以位于导光板11的底部或者嵌于发光板的其他合 适的位置，只要保证其发出的光可在整块导光板中传导使得整块导光板发光即可。
[0085] 较佳地，LED发光单元组的能量来源为太阳能光板吸收太阳能而产生的电能。如 此以来，本实用新型的生物反应器虽没有直接利用太阳能，但通过太阳能光板将不稳定的 太阳能收集起来用于发电，将其产生的电稳定地供应给生物反应器的发光单元组使其持续 地发光，保证微藻养殖的稳定、持续性。
[0086] 生产养殖系统
[0087] 微藻的繁殖和产油阶段可在同一个生物反应器中进行，但需要随着生长的进行， 更换发光装置，改变营养物质通入的种类与速率，过程较为复杂。
[0088]为了实现高效的大规模养殖，可采用多个生物反应器串联或并联组成大规模的生 产养殖系统。生物反应器之间的串联或并联通过进出料口连接，通过泵系统可以完成生物 反应器之间的进料和出料。
[0089] 考虑到微藻养殖过程中的数量变化，对光源和营养物质的需求量也在不断发生变 化，可采用多个生物反应器串联的养殖系统，例如，采用三个生物反应器串联的系统完成微 藻繁殖和产油的全部生长过程：
[0090] 将适量的藻种放入第一级生物反应器中，繁殖增加至一定数量，通过进出料口进 入第二级生物反应器进行进一步生长繁殖，而后再进入第三级生物反应器，不再繁殖，只主 要进行产油，而较少繁殖。
[0091] 在第一级和第二级生物反应器中设置有发光波长仅适合有利于微藻繁殖的发光 装置，且营养布料装置向反应容器中通入磷酸铵、磷酸二氢钾或磷酸氢二钾等氮氧化物作 为氮磷源，同时添加铁、锌等元素，气体分布器向反应容器中通入氮氧化物和C02,第二级生 物反应器中发光强度和营养物质供应速率较第一级生物反应器大，以适应繁殖增多的微藻 的生长需求；在第三级生物反应器中设置有发光波长仅适合有利于微藻产油的发光装置， PH和温度等同时调节至适合微藻产油的条件，且营养布料装置不提供氮源，气体分布器向 反应容器中通入C02。
[0092] 不同级的生物反应器可根据需求选择不同的尺寸，例如第一级生物反应器的尺寸 较后两级较小。
[0093] 第一级生物反应器中的微藻排出至第二级生物反应器后，可向第一级生物反应器 通入新的藻种，同时进行新一轮养殖。为了提高藻种的纯度，可从第二级生物反应器排出的 微藻中过滤出部分作为第一级生物反应器的藻种。
[0094] 培养方法
[0095] 本实用新型提供了一种培养微藻的方法，该方法包括步骤：
[0096] 1.提供本实用新型的内置光源生物反应器；
[0097] 2.将藻种投放于该内置光源生物反应器中，向反应器中提供微藻生存所需的养料 (包括氮源、磷源、无机盐（例如铁、锌）等）并提供二氧化碳或空气，开启发光装置产生微 藻生长所需的光。
[0098] 特别地，本实用新型提供了一种用于培养生产生物质柴油的微藻的方法，该方法 包括步骤：
[0099] 1.提供本实用新型的内置光源生物反应器；
[0100] 2.将藻种投放于该内置光源生物反应器中，向反应器中提供微藻生存所需的养料 (包括氮源、磷源、无机盐（例如铁、锌）等）并提供二氧化碳或空气，开启发光装置产生微 藻生长所需的光，其中
[0101] 在微藻生长的第一阶段，发光单元发出的光的波长为350-900nm，较佳地570-800 及400-500nm ;在微藻生长的第二阶段，发光单元发出的光的波长为350-900nm，较佳地 600-800 及 400-480nm。
[0102] 较佳地，在微藻生长的第一阶段和第二阶段采用不同波长的光作为光源，配合营 养物质和气体的供给，使得微藻在第一阶段主要进行繁殖，在第二阶段主要进行产油。例 如，在第一阶段采用红光作为光源并通入氮源，而第二阶段采用蓝光作为光源且停止通入 氮源。
[0103] 适用于本实用新型的微生物没有特别限制，只要其可利用光源进行生长。代表性 的微生物包括（但并不限于）：绿藻门、蓝藻门、金藻门和红藻门微藻。一种优选的微生物 是微绿球藻（Nannochloropsis limnetica)淡水种。
[0104] 制备方法
[0105] 本实用新型提供了一种制备生物质柴油的方法，该方法采用通过前述方法制备的 用于生产生物质柴油的微藻作为原料，进行加工，从而制得生物质柴油，一种典型的加工过 程包括步骤：
[0106] 利用过滤、压滤或者气泡悬浮的方法收集微藻，然后通过纤维素酶解及均质的方 法破壁后分离藻油与藻体，经萃取、浸出或压滤后取得纯净的藻油，采用酯交换法、溶剂稀 释法或热分解法后获得可直接用于柴油发动机的生物柴油。
[0107] 本实用新型的优点
[0108] 相比于现有技术，本实用新型具有以下主要优点：
[0109] 1.现有技术中的生物反应器依赖于外部自然光，在阴雨天等光强较弱的天气情况 下，微藻无法获得充足的光源而减缓生长，而本实用新型的内置光源生物反应器不受天气 变化的影响；
[0110] 2.现有技术不适合大池养殖，因为只有接近水池上表面的微藻才能获得较充足的 光源，而本实用新型的生物反应器中内置多个均匀分布的发光装置，且本实用新型的生物 反应器中的气体分布器和营养布料装置都有利于反应容器内营养物质的均匀分布，使得能 够实现大池养殖、立体养殖，提高养殖效率；
[0111] 3.本实用新型的生物反应器可根据微藻的不同生长阶段采用不同的内置光源及 营养、温度、PH等条件，使得微藻繁殖分阶段进行，可控性较强，有利于实现稳定持续的工厂 化生产；
[0112] 4.本实用新型的生物反应器的串联和/或并联系统使得微藻的大规模养殖变得 更加高效。
[0113] 下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本 实用新型而不用于限制本实用新型的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通 常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量 百分比和重量份数。
[0114] 在实施例1-3中，采用如图1所示的本实用新型的内置光源生物反应器。
[0115] 实施例1
[0116] 选取常规的微绿球藻（Nannochloropsis limnetica)淡水种，初始养殖密度为 0. lg/L，反应器液面深度为80cm(截面积为lmX 1. 5m)。第一阶段采用波长706nm的红光 LED为光源，温度恒定为24°C，培养液中预先添加微量磷酸铵及锌、铁等微量元素肥，并且 分别通入一定量的C02 (约90% )及作为氮源的N0或N02等氮氧化物一小时后放入按初始 养殖密度放入藻种，开始养殖。36小时以后测得生物量密度增加为6. 86g/L(干重/溶液， 下同），72小时后测得生物量密度9. 71g/L，将反应器内微藻移至另一反应器（液面深度为 80cm，截面积为2m X 3m)中，停止氮氧化物供应，保持C02供应，使用波长为450nm的蓝光LED 为光源，温度恒定为28°C，移至另一反应器24小时后，取水样检测，氮源基本耗尽，生物量 密度为10. 64g/L，移至另一反应器72小时后，生物量密度增加为12. 88g/L，养殖结束，共计 144个小时。
[0117] 肉眼观察反应器内微藻分布均匀。过滤后得到微藻，检测后总脂含量（干重）为 45. 08%，三酰基甘油脂肪酸酯（甘油三酯）占总脂含量89.6%，总有效含脂率40.39%， 总有效含脂量密度5. 20g/L。
[0118] 实施例2
[0119] 选取微绿球藻（Nannochloropsis limnetica)淡水种，初始养殖密度为0. lg/L, 反应器液面深度为80cm(截面积为lmX 1. 5m)。第一阶段采用波长450nm的蓝光LED为光 源，温度恒定为24°C，培养液中预先添加微量磷酸铵及锌、铁等微量元素肥，并且分别通入 一定量的C02 (约90% )及作为氮源的N0或N02等氮氧化物一小时后放入按初始养殖密度 放入藻种，开始养殖。36小时以后测得生物量密度增加为5. 66g/L，72小时后测得生物量密 度8. 03g/L，将反应器内微藻移至另一反应器（液面深度为80cm，截面积为2mX 3m)中，停 止氮氧化物供应，保持C02供应，使用波长706nm的红光LED为光源，温度恒定为30°C，移至 另一反应器24小时后，取水样检测，氮源基本耗尽，生物量密度为9. 21g/L，移至另一反应 器72小时后，生物量密度增加为10. 52g/L，养殖结束，共计144个小时。
[0120] 肉眼观察反应器内微藻分布均匀。过滤后得到微藻，检测后总脂含量（干重）为 43. 98%，三酰基甘油脂肪酸酯（甘油三酯）占总脂含量77. 7%，总有效含脂率34. 17%，总 有效含脂量密度3. 59g/L。
[0121] 实施例3
[0122] 选取微绿球藻（Nannochloropsis limnetica)淡水种，初始养殖密度为0. lg/L, 反应器液面深度为80cm (截面积为2mX 3m)中。第一阶段采用波长706nm的红光LED为光 源，温度恒定为24°C，培养液中预先添加微量磷酸铵及锌、铁等微量元素肥，并且分别通入 一定量的C02 (约90% )及作为氮源的N0或N02等氮氧化物一小时后放入按初始养殖密度 放入藻种，开始养殖。按一定时间取样，测定生物量密度。144个小时后养殖结束。
[0123] 结果：36小时后测得生物量密度增加为6. 86g/L，72小时后测得生物量密度为 9. 91g/L，108小时后测得生物量密度为12. 22g/L，144个小时后养殖结束后测得最终生物 量密度为14. 34g/L。肉眼观察反应器内微藻分布均匀。过滤后得到微藻，检测后总脂含量 (干重）为24. 52%，三酰基甘油脂肪酸酯（甘油三酯）占总脂含量81.6%，总有效含脂率 20. 01 %，总有效含脂量密度2. 45g/L。
[0124] 对比例1
[0125] 选取微绿球藻（Nannochloropsis limnetica)淡水种，初始养殖密度为0. lg/L, 反应器液面深度为80cm(截面积为2mX3m)中。采用自然光为光源，实验室养殖，培养液中 预先添加微量磷酸铵及锌、铁等微量元素肥，并且分别通入一定量的C02 (约90% )及作为 氮源的N0或N02等氮氧化物，144个小时后养殖结束。除非特别说明，其它培养条件同实施 例1。
[0126] 结果：肉眼观测液面表面微藻密度明显更大，并形成聚集层，测得最终平均生物量 密度仅为3. 01g/L，总有效含脂率19. 99%，总有效含脂量密度仅为0. 60g/L。
[0127] 对比例2
[0128] 选取微绿球藻（Nannochloropsis limnetica)淡水种，初始养殖密度为0? lg/L, 反应器液面深度为80cm(截面积为2mX3m)。采用自然光为光源，实验室养殖，培养液中预 先添加微量磷酸铵及锌、铁等微量元素肥，并且分别通入一定量的空气及作为氮源的N0或 N02等氮氧化物，144个小时后养殖结束。除非特别说明，其它培养条件同实施例1。
[0129] 结果：肉眼观测液面表面微藻密度明显更大，并形成聚集层，测得最终平均生物量 密度仅为1. 29g/L，总有效含脂率28. 32 %，总有效含脂量密度仅为0. 37g/L。
[0130] 更清楚地，上述实施例与对比例的部分实验结果对比如表1所示：
[0131] 表 1
[0132]

【权利要求】
1. 一种内置光源生物反应器，其特征在于，所述内置光源生物反应器包括： 反应容器，所述反应容器上设有盖板且所述反应容器容纳供微藻生长的培养液； 进出料装置，所述进出料装置与所述反应容器密封连接； 发光装置，所述发光装置设在反应容器内部且当所述反应器工作时，所述发光装置至 少部分或全部浸没于所述的培养液，从而在反应容器内提供微藻生长所需的光，其中所述 发光装置所发出的光的光强在反应容器的深度方向（Z轴方向）是均匀的或大致均匀的；和 气体分布器，所述气体分布器用于向所述反应容器内提供微藻生长所需的气体。
2. 如权利要求1所述的内置光源生物反应器，其特征在于，所述反应容器的周围设有 温控装置，所述温控装置用于维持反应容器内的液体环境温度处于适合微藻生长的范围 内；和/或 所述反应器还设有营养布料装置，所述营养布料装置用于向所述反应容器内提供微藻 生长所需的营养。
3. 如权利要求1所述的内置光源生物反应器，其特征在于，内置光源生物反应器还设 有监测系统，用于监测所述液体环境的参数，所述参数选自：PH值、温度和/或养料浓度。
4. 如权利要求1所述的内置光源生物反应器，其特征在于，所述发光装置包括导光板 和发光单元，所述发光单元产生的光透过导光板传导使导光板整体发光。
5. 如权利要求4所述的内置光源生物反应器，其特征在于，所述发光装置还包括支架， 所述支架用于固定支撑所述导光板，所述支架与所述反应容器和/或所述盖板可拆卸地连 接，所述发光单元嵌于所述导光板。
6. 如权利要求5所述的内置光源生物反应器，其特征在于，所述发光装置工作时发射 至少2个不同波长的光。
7. 如权利要求5所述的内置光源生物反应器，其特征在于，所述发光单元发出的复合 光的色温为1000-20000K，较佳地1500-6000K。
8. 如权利要求5所述的内置光源生物反应器，其特征在于，所述发光装置中，发光单元 为LED，且LED的数量为1-10000/导光板；较佳地为10-1000/导光板。
9. 如权利要求1所述的内置光源生物反应器，其特征在于，所述气体分布器为旋转式 气体分布器，在向反应容器中通入气体的过程中，所述旋转式气体分布器旋转，从而促使气 体与营养物质分散于液态培养体系中。
10. -种生产养殖设备，其特征在于，所述生产养殖设备包括二个或多个权利要求1所 述的内置光源生物反应器。
【文档编号】C12R1/89GK204097489SQ201420360069
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】张玟籍, 陈辉 申请人:上海希宏生物科技有限公司