技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微生物培養(yǎng)領(lǐng)域，更具體的，本發(fā)明涉及微生物薄層水體培養(yǎng)系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

隨著化石能源日益枯竭，越來越多的國(guó)家開始重視可再生能源的研究與發(fā)展。但是生物質(zhì)能源的發(fā)展也同樣受到客觀條件的制約，難以滿足大規(guī)模替代化石燃料的規(guī)模和成本要求。因此，迫切需要開發(fā)不占用可耕地、淡水、化肥資源的新型生物能源技術(shù)，為可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供具備現(xiàn)實(shí)可行性的手段，切實(shí)有效減少二氧化碳排放，促進(jìn)傳統(tǒng)工業(yè)體系向基于可再生能源的綠色工業(yè)體系轉(zhuǎn)化。利用微生物來生產(chǎn)能源是能源產(chǎn)業(yè)中的一個(gè)發(fā)展方向。而對(duì)生物燃料生物源，例如藻類的培養(yǎng)系統(tǒng)和方法的關(guān)注也與日俱增。

藻類儲(chǔ)存豐富的油脂，因此被視為有潛力的生物原料，可用來轉(zhuǎn)化成燃料。微藻的用途廣泛，可應(yīng)用的領(lǐng)域很多如醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、動(dòng)物飼料、環(huán)境檢測(cè)/凈化、生物技術(shù)、可再生能源的制造等。微藻可以吸收二氧化碳通過光合作用制造維生素類、氨基酸、色素類、蛋白質(zhì)、多糖類、脂肪酸等有用成分，作為養(yǎng)殖用的飼料等被培養(yǎng)。在其進(jìn)行光合作用的過程中對(duì)溫室氣體二氧化碳的吸收，無形中放慢了全球氣候變暖的腳步。

為了有效的得到藻類等微生物所帶來的價(jià)值，近年來，對(duì)于培養(yǎng)藻類等微生物的培養(yǎng)體系、培養(yǎng)方法、培養(yǎng)裝置的研究逐漸成為熱點(diǎn)。工業(yè)化生產(chǎn)培養(yǎng)藻類主要有兩種方式包括：開放式培養(yǎng)和密閉式培養(yǎng)兩種方式。現(xiàn)有的藻類開放式培養(yǎng)系統(tǒng)主要有圓形培養(yǎng)池及跑道式培養(yǎng)池兩種，這些方式都存在如下缺陷：(1)使用成本高，造成這個(gè)后果的根源無疑是對(duì)水體的大量需求，從而導(dǎo)致運(yùn)輸、裝置等成本的提高。(2)對(duì)于圓形培養(yǎng)池來說，其具有攪拌不均勻、攪拌耗能高、氣體混合不易以及土地利用率低等。

在現(xiàn)有技術(shù)中，為達(dá)到為藻類等微生物細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、調(diào)控培養(yǎng)體系的環(huán)境參數(shù)、提供生存空間、更有效的吸收光照等目的，大量水體的存在是不可避免的。而大量水體是導(dǎo)致上述缺陷的直接原因，因此，迫切需要一種能只需要很少的水體就能實(shí)現(xiàn)有效培養(yǎng)藻類等微生物的培養(yǎng)體系。

另外，在現(xiàn)有的微生物培養(yǎng)領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的微生物培養(yǎng)裝置僅僅是為所述的微生物培養(yǎng)提供養(yǎng)料和生長(zhǎng)條件的裝置，而這種裝置的缺陷是通常只能為一種微生物提供養(yǎng)料和生長(zhǎng)條件，此外，無法根據(jù)外部環(huán)境的變化，實(shí)時(shí)改變所述微生物的生長(zhǎng)條件，如營(yíng)養(yǎng)成分調(diào)整，光照調(diào)整，溫度調(diào)整等，這樣的裝置局限性很明顯，大大阻礙了微生物培養(yǎng)的效果。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種兩相微生物培養(yǎng)系統(tǒng)，即在培養(yǎng)系統(tǒng)中采用固相部分為微生物提供生長(zhǎng)空間，另外提供了液相為微生物提供或補(bǔ)充水分和養(yǎng)料，其中液相是小的水體，能夠達(dá)到有效為微生物提供或補(bǔ)充水分和養(yǎng)料的目的。

本發(fā)明提供了一種培養(yǎng)系統(tǒng)，包括微生物生長(zhǎng)系統(tǒng)、承載裝置、支撐裝置、營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置、條件控制裝置和采收裝置，其特征在于：

所述微生物生長(zhǎng)系統(tǒng)為液相-固相的兩相系統(tǒng)，微生物基本上在所述生長(zhǎng)系統(tǒng)的固相中生長(zhǎng)，液相用于向固相提供或補(bǔ)充水分和/或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其中液相的體積是小水體，在本發(fā)明的一個(gè)方面，液相和固相體積比小于10∶1，優(yōu)選小于3∶1，最優(yōu)選小于1∶1；

承載裝置，用以承載所述的微生物生長(zhǎng)系統(tǒng)；

所述支撐裝置用以支撐所述的承載裝置，通過連接裝置與所述的承載裝置連接；

營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置包括供水裝置和回水裝置，用以形成循環(huán)管道用來為所述培養(yǎng)面提供水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，用來實(shí)現(xiàn)所述微生物的生長(zhǎng)與代謝；

條件控制裝置與所述支撐裝置連接，可以通過所述連接裝置調(diào)節(jié)所述承載裝置的光朝向。

本發(fā)明的培養(yǎng)系統(tǒng)還任選地包括采收裝置，用以采收微生物或其產(chǎn)物。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中所述連接裝置為卡槽裝置、固定環(huán)裝置或嵌入式連接裝置，所述連接裝置是可拆卸的。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中所述的支撐裝置是可旋轉(zhuǎn)、可平移或可固定的裝置。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中所述營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置還包括流量表和控制閥，所述流量表用于顯示營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置中的液體流量，控制閥用于控制營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置中的液體流量。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中所述條件控制裝置還包括溫度控制裝置、光照控制裝置或蒸發(fā)控制裝置，上述裝置通過連接裝置與所述承載裝置連接，通過承載裝置的光朝向的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)所述微生物生長(zhǎng)系統(tǒng)的培養(yǎng)溫度，光照強(qiáng)度或蒸發(fā)程度的調(diào)節(jié)。