《光生物反應器簡介》PPT課件.ppt

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(chǎn)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(chǎn)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(zhuǎn)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(lǐng)域的開發(fā)應用價值成為人們關(guān)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(zhì)含量可占干重的60%70%, 細胞內(nèi)富含氨基酸、維生素、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(zhì), 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(zhì)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(chǎn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)簡單,可以很容易根據(jù)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(nèi)環(huán)流氣升式光生物反應器的結(jié)構(gòu)特點為:整體為玻璃-不銹鋼結(jié)構(gòu),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(diào)節(jié)、監(jiān)控和記錄的功能; 可進行完全滅菌,實現(xiàn)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(zhì)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(chǎn) 由于密封的管道系統(tǒng)易與其他加工設(shè)備配套 可用泵將管道內(nèi)生長到一定生物量的藻體傳遞到下道工序 整個過程實現(xiàn)自動化。,敞開式光生物反應器是目前國內(nèi)外微藻大規(guī)模培養(yǎng)中應用最多的培養(yǎng)系統(tǒng)，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(chǎn)。 敞開式跑道池通常為環(huán)形 結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu) 幾乎沒有變化，幾十年來國內(nèi) 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(tǒng), 但還是只能用于螺旋藻、小球藻及鹽藻等少數(shù)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(nèi)部，在培養(yǎng)液內(nèi)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(shè)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(jù)計算機的模擬計算結(jié)果，3種形狀的導光槽可以成功地把太陽光反射到槽底，如圖4所示。從圖中可以看出，若出光口寬度相等，拋物面型導光槽的導光效果最好，而垂直面型的導光效果最差。當然可以預見的是，如把這些導光槽加長，放入螺旋藻的培養(yǎng)液中，將使培養(yǎng)液內(nèi)部的光強條件得到很好的改善。,圖5 拋物面型導光槽垂直地面時槽底與水平地面上的光強對比圖,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過一天的測試，盡管有槽壁的遮陰，拋物面型的導光槽內(nèi)底部的光強可以經(jīng)常性的高于槽外水平面上的光強。尤其是當導光槽與水平面垂直放置的時候，這種現(xiàn)象更是明顯。當水平面的太陽輻射光強在100000130000lx范圍左右時，到達槽底的光強竟然高達130000170000lx左右。 這就說明這樣的改善是有效的。,THINK YOU,