CN107614672A - 藻类分离装置以及干燥藻类的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种藻类分离装置(100、100A、100B、100C)，从悬浮有藻类的藻类液分离藻类，该藻类分离装置具备：金属制的丝网(110、310、410)，其具有主体部(112、312、412)和从主体部(112、310、410)的表面(112a、312a、412a)贯通至背面(112b、312b、412b)的多个贯通孔(114、314、414)；以及喷射装置(120、320、420)，其朝向主体部(112、312、412)的表面喷射藻类液。

Description

藻类分离装置以及干燥藻类的制造方法
技术领域
本公开涉及从悬浮有藻类的藻类液分离藻类的藻类分离装置以及使用该藻类分离装置的干燥藻类的制造方法。本申请基于2015年5月20日在日本提出申请的的日本特愿2015－102909号而主张优先权，并将其内容引用于此。
背景技术
近年，能够产生生物燃料(羟、生物柴油)、生理活性物质等的藻类(尤其是微小藻类)广受关注，正在研究从这样的藻类提取燃料、生理活性物质等，或将这样的藻类自身用作食品、药、化妆品等。
为了从藻类提取燃料等，或将藻类自身用作食品等，需要利用培养装置大量培养藻类，并在从培养液分离培养的藻类后，使藻类自身干燥而得到干燥体(以下称为“干燥藻类”。)。
作为从培养液分离藻类的技术，已开发出使用浮游生物网将藻类过滤，或使用离心分离装置将藻类离心分离(例如，专利文献1)，或向悬浮有藻类的培养液添加凝聚剂而使藻类凝聚沉淀(例如，专利文献2)的技术。这些技术也公开在在专利文献3～5中。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2012－183002号公报
专利文献2：日本国特开2012－179586号公报
专利文献3：日本国特开2013－027378号公报
专利文献4：国际公开2012/039466号公报
专利文献5：日本国特开2004－223361号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在使用浮游生物网的技术中，浮游生物网自身因为由尼龙等树脂形成，所以容易因低耐久性而破损，因此耗费维修保养成本。在使用离心分离装置的技术中，离心分离装置自身的成本高，另外，耗费运行成本。另外，在使用凝聚剂的技术中，凝聚剂自身的成本高，而且需要除去凝聚剂的处理。因此，需求开发能够以低成本分离藻类的技术。
本公开鉴于这样的课题，目的在于提供能够以低成本分离藻类的藻类分离装置以及干燥藻类的制造方法。
用于解决课题的方案
本公开采用如下结构作为用于解决上述课题的方案。本公开的第一方案为一种藻类分离装置，其从悬浮有藻类的藻类液分离藻类，该藻类分离装置具备：金属制的丝网，其具有主体部和从主体部的表面贯通至背面的多个贯通孔；以及喷射装置，其朝向主体部的表面喷射藻类液。
本公开的第二方案为一种干燥藻类的制造方法，从悬浮有藻类的藻类液分离藻类并制造干燥藻类，该干燥藻类的制造方法包含向具有主体部和多个贯通孔的金属制的丝网的该主体部的表面喷射上述藻类液的工序，其中该多个贯通孔从该主体部的表面贯通至背面。
发明的效果
根据本公开，能够以低成本分离藻类。
附图说明
图1是说明藻类分离装置的图。
图2A是说明丝网的具体结构的图。
图2B是对丝网的具体结构进行说明的图。
图3是对喷射装置的藻类液的喷射状态进行说明的图。
图4是表示干燥藻类的制造方法的处理流程的流程图。
图5A是用于说明藻类分离装置的变形例的图。
图5B是用于说明藻类分离装置的变形例的图。
图5C是用于说明藻类分离装置的变形例的图。
具体实施方式
以下参照附图对本公开的合适的实施方式进行详细地说明。本实施方式所示的尺寸、材料、其他具体的数值等只是用于使本公开容易理解的例示，除非特别提到的情况以外，不对本公开构成限定。此外，本说明书以及本附图中，对具有实质相同的功能以及结构的要素标记相同的符号并省略重复的说明，对与本公开没有直接关系的要素省略图示。
(藻类分离装置100)
在本实施方式中，对从悬浮有藻类的藻类液分离藻类后将藻类干燥从而制造干燥藻类的藻类分离装置100进行说明。此外，作为藻类以葡萄藻为例进行说明。另外，葡萄藻可以是野生株，也可以是通过转换基因组、诱导突变而使粒径肥大化的变异株。
图1是说明本实施方式的藻类分离装置100的图。此外，在本实施方式中，在以下的图1、图2A、图2B、以及图3中，将垂直相交的X轴(水平方向)、Y轴(水平方向)、Z轴(铅垂方向)如图示地定义。如图1所示，藻类分离装置100包括丝网110、喷射装置120、回收槽130、送出装置140、以及干燥装置150而成。
丝网110从藻类液剔除液体的一部分。图2A以及图2B是说明丝网110的具体结构的图，图2A表示丝网110的俯视图，图2B表示图2A中的IIb－IIb线剖视图。此外，在图2A以及图2B中，为使读者容易理解，狭缝114表示得比实际大。
如图2A以及图2B所示，丝网110由不锈钢等金属构成，具备板状的主体部112。丝网110如图2B所示，在主体部112中，一端侧112c配置得比另一端侧112d靠铅垂方向(图2B的Z轴方向)上方。
主体部112形成为表面112a侧凹陷而背面112b侧凸起的弯曲形状，具备从表面112a贯通至背面112b，并且沿图2A以及图2B的Y轴方向延伸形成的多个狭缝114(贯通孔)。另外，狭缝114的图2A以及图2B的X轴方向的宽度设定为大小小于藻类的最小粒径。通过将狭缝114的宽度设定为大小小于藻类的最小粒径，能够避免藻类通过狭缝114的情况，能够防止藻类的回收效率的降低。此外，藻类的最小粒径能够通过粒度分布计等现有的粒径测定装置测定，因此省略详细的说明。另外，在藻类形成菌落的情况下，狭缝114的宽度可以设定为大小小于菌落的最小粒径。
返回图1进行说明，喷射装置120具备：喷嘴122a；一端浸没于贮存在培养槽10的藻类液，并且另一端与喷嘴122a连接的配管122；以及设置于配管122的泵124，从培养槽10吸引藻类液，将所吸引的藻类液向丝网110喷射。喷嘴122a具备随着从与配管122连接的基端朝向前端而流路截面积逐渐减少的锥形形状。
图3是对喷射装置120的藻类液的喷射状态进行说明的图。在图3中，如填充斜线的箭头所示，喷射装置120朝向丝网110的主体部112的表面112a喷射藻类液。这样一来，藻类液中的一部分的液体(培养液等)通过狭缝114而向丝网110的下方落下(图3中，空白箭头所示)，在主体部112的表面112a上残留有被剔除了一部分的液体的藻类液(图3中黑色填充所示。另外，以下称为“浓缩藻类液”。)。另外，通过喷射装置120喷射藻类液，通过喷射的压力能够使液体高效地通过狭缝114，能够提高藻类液的脱水效率(从藻类液除去液体的效率)。
另外，在本实施方式中，喷射装置120的藻类液的喷射方向是与主体部112的至少一部分的表面112a的面方向交叉的方向且与主体部112的至少一根法线交叉的方向。即，喷射装置120沿从一端侧112c朝向另一端侧112d的方向喷射藻类液。由此，浓缩藻类液通过藻类液被喷射至表面112a时的冲击而沿从一端侧112c朝向另一端侧112d的方向移动。再有，如上所述，由于丝网110的主体部112配置为一端侧112c比另一端侧112d靠铅垂方向上方，因此能够使浓缩藻类液通过自重而从一端侧112c向另一端侧112d移动。因此，不需要用于使浓缩藻类液移动的专用的动力，能够削减动力所需要的成本。
在这样地浓缩藻类液从一端侧112c向另一端侧112d移动的过程中，通过多个狭缝114阶段性地从浓缩藻类液剔除液体。由此，浓缩藻类液随着从一端侧112c向另一端侧112d移动，浓缩的程度(浓缩藻类液中藻类的浓度)能够逐渐变高。而且，到达另一端侧112d的浓缩藻类液因自重而落下，被收纳在回收槽130。
回收槽130配置得比主体部112的另一端侧112d靠下方，且具备朝向另一端侧112d开口的上部开口130a，收纳浓缩藻类液。
返回图1进行说明，送出机构140具备一端浸没于贮存在回收槽130的浓缩藻类液并且另一端与干燥装置150连接的配管142、以及设置于配管142的泵144，将浓缩藻类液向干燥装置150送出。
干燥装置150使经过与丝网110相伴的浓缩而得到的浓缩藻类液通过自然干燥(晒干、阴干等)而干燥，制造干燥藻类。作为干燥装置150，通过利用自然干燥，而能够削减干燥所需要的成本。这样制造的干燥藻类经过溶剂萃取处理等，加工成燃料。
如以上所说明，根据本实施方式的藻类分离装置100，能够以朝向金属制的丝网110从喷射装置120喷射藻类液这样简单的结构从藻类液分离藻类(对藻类液进行浓缩)。因此，与使用离心分离装置的技术、使用凝聚剂的技术相比，能够以低成本分离藻类。另外，不需要使用耗费高运行成本的装置，因此与使用离心分离装置的技术相比，能够降低运行成本。另外，不需要进行凝聚剂等添加物的添加，因此与使用凝聚剂的技术相比，不需要除去添加物的处理。再有，由于使用金属制的丝网110，因此与使用树脂制的浮游生物网相比，能够提高耐久性，因此能够降低维修保养成本。
(干燥藻类的制造方法)
接下来，对使用藻类分离装置100的干燥藻类的制造方法进行说明。图4是表示本实施方式的干燥藻类的制造方法的处理流程的流程图。
如图4所示，作为第一工序，在培养槽10收纳培养液以及藻类，并且导入(通气)二氧化碳，培养藻类(培养工序：S210)。作为第二工序，藻类分离装置100的喷射装置120从培养槽10吸引藻类液，并将吸引的藻类液喷射至丝网110的主体部112的表面112a(浓缩工序：S220)。由此，提高丝网110剔除藻类液中的一部分的液体，生成浓缩藻类液，并且经过与丝网110相伴的浓缩而得到的浓缩藻类液被收纳至回收槽130。作为第三工序，送出装置140将浓缩藻类液从回收槽130向干燥装置150送出，干燥装置150使浓缩藻类液干燥来制造干燥藻类(干燥工序：S230)。
如以上所说明，根据本实施方式的干燥藻类的制造方法，能够低成本地制造干燥藻类，能够使从干燥藻类制造的燃料等的制造物的成本降低。
(变形例)
图5A～图5C是用于说明作为上述实施方式的藻类分离装置100的变形例的藻类分离装置100A、100B、100C的图。在图5A～图5C中，为使读者容易理解，表示丝网以及喷射装置的一部分。另外，在图5A～图5C中，也与图3一样，将藻类液以填充斜线的箭头表示，将通过狭缝的液体以空白箭头表示，将浓缩藻类液以黑色填充表示。
在上述实施方式中，以配置为主体部112的一端侧112c比另一端侧112d靠铅垂方向上方的丝网110为例进行了说明。然而，丝网也可以配置为主体部的一端侧不比另一端侧靠铅垂方向上方，如图5A所示，藻类分离装置100A也可以采用主体部312沿水平方向(图5的X方向以及Y方向)延伸的丝网310。此外，即使在采用这样的丝网310的情况下，与喷射装置120相伴的藻类液的喷射方向是与主体部312的至少一部分的表面312a的面方向交叉的方向，且为从一端侧312c朝向另一端侧312d的方向。通过向这样的方向喷射藻类液，能够使浓缩藻类液向另一端侧312d侧移动，能够使浓缩藻类液的回收变得容易。详细来说，浓缩藻类液从一端侧312c向另一端侧312d移动的过程中，通过多个狭缝314而从丝网312的表面312a向背面312b从浓缩藻类液阶段性地剔除液体。由此，浓缩藻类液随着从一端侧312c向另一端侧312d移动，浓缩程度(浓缩藻类液中藻类的浓度)能够逐渐变高。
另外，与喷射装置相伴的藻类液的喷射方向如果是与主体部的至少一部分的表面的面方向交叉的方向，则也可以不必沿从一端侧312c朝向另一端侧312d的方向喷射藻类液。例如，如图5B所示，藻类分离装置100B也可以采用沿与主体部312的至少一部分的表面312a的面方向垂直的方向(主体部为曲面形状的情况下，主体部的至少一根法线方向)喷射藻类液的喷射装置320。由此，能够使藻类液的脱水效率(从藻类液除去液体的效率)提高。详细来说，浓缩藻类液在藻类液从被喷射的一部分的表面312a向一端侧312c以及另一端侧312d移动的过程中，通过多个狭缝314而从丝网312的表面312a朝向背面312b从浓缩藻类液阶段性地剔除液体。由此，浓缩藻类液随着从一部分的表面312a向一端侧312c以及另一端侧312d移动，浓缩程度(浓缩藻类液中的藻类地浓度)能够逐渐提高。
另外，如图5C所示，藻类分离装置100C也可以采用具备将表面412a朝向铅垂方向(图5的Z轴方向)上方地配置并且在表面412a的至少一部分具有向铅垂方向上方突出的凸部415的主体部412的丝网410。在这种情况下，喷射装置320可以朝向凸部415喷射藻类液。由此，能够在位于凸部415周围的表面412a聚集浓缩藻类液，能够使浓缩藻类液的回收变得容易。详细来说，浓缩藻类液在藻类液从被喷射的凸部415向位于凸部415周围的表面412a移动的过程中，通过多个狭缝414从丝网412的表面412a朝向背面412b从浓缩藻类液阶段性地剔除液体。由此，浓缩藻类液随着从凸部415向位于凸部415周围的表面412a移动，浓缩的程度(浓缩藻类液中的藻类地浓度)能够逐渐提高。
以上，参照附图对本公开的合适的实施方式进行了说明，但本公开并不限定于上述实施方式。在上述的实施方式中所示的各结构部件的各种形状、组合等是一个例子，在不超出本公开的主旨的范围内能够基于设计需求而进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，以丝网110由不锈钢构成的情况为例进行了说明。但是，丝网只要是金属制即可而不限定于不锈钢。另外，也可以对丝网的表面进行涂层，防止主体部的腐蚀。
另外，在上述实施方式中，作为设置于主体部112的贯通孔，以矩形形状的狭缝114为例进行了说明。但是，贯通孔的形状并不限定于矩形形状。另外，虽然贯通孔的大小可以为小于藻类(或菌落)的最小粒径的大小，但也可以是至少一个贯通孔的大小为小于藻类的最小粒径的大小。
另外，在上述实施方式中，以所有的狭缝114的宽度为小于藻类的最小粒径大小的情况为例进行了说明。但是，也可以是至少一个狭缝114的宽度为小于藻类的最小粒径的大小。
另外，在上述实施方式中，以作为表面112a侧凹陷而背面112b侧成为凸部的弯曲形状的主体部112为例进行了说明。但是，主体部的形状并不限定于这样的弯曲形状。
另外，在上述实施方式中，以从培养槽10吸引藻类液的喷射装置120为例进行了说明。但是，喷射装置也可以不从培养槽而是从贮存藻类液的其他的贮存槽吸引藻类液。
另外，在上述实施方式中，以通过自然干燥来使浓缩藻类液干燥的干燥装置150为例进行了说明。但是，干燥装置并不限定于通过自然干燥来使浓缩藻类液干燥的干燥装置。例如，干燥装置也可以通过风干来使浓缩藻类液干燥。另外，在藻类为葡萄藻的情况下，培养需要二氧化碳。因此，在培养需要葡萄藻等的二氧化碳的藻类的情况下，从发电站等的二氧化碳的排气设施获取二氧化碳。因此，干燥装置也可以利用发电站等的二氧化碳的排气设施中产生的废热，来使浓缩藻类液干燥(废热干燥)。干燥装置通过采用通过风干使浓缩藻类液干燥的干燥装置以及利用废热来使浓缩藻类液的干燥装置，能够以低成本制造干燥藻类。
另外，上述实施方式的藻类分离装置为了使浓缩藻类液的脱水效率提高，也可以具备对丝网加温的加温装置。在这种情况下，加温装置可以利用发电站等的二氧化碳的排气设施中产生的废热来加热丝网。通过这样的加温装置，能够以低成本使浓缩藻类液的脱水效率提高。
另外，在上述实施方式的干燥藻类的制造方法中，以执行一次的浓缩工序S220的处理为例进行了说明。但是，也可以执行多次的浓缩工序S220。通过执行多次的浓缩工序S220，能够缩短干燥装置150的干燥时间，能够降低干燥所需要的热量。
此外，浓缩工序S220的次数、丝网110的大小(浓缩藻类液的移动方向的长度)，也就是说，希望的浓缩藻类液的含水率的值可以考虑干燥机构150的能力(自然干燥的情况下，实施的地域、气温、风速等。风干的情况下，风速、风的温度。废热的情况下，废热的温度。)而决定。
另外，在上述实施方式的藻类分离装置中，以具备干燥机构150的藻类分离装置100为例进行了说明。但是，干燥装置150并不是藻类分离装置100所必须的结构。例如，若仅由丝网110就能够使浓缩藻类液的含水率小于预定值(例如70％)的话，也可以不具备干燥装置而将藻类加工成燃料等。
另外，在上述实施方式的藻类分离装置中，作为藻类分离装置100所分离的藻类，以葡萄藻为例进行了说明。但是，藻类并不限定于葡萄藻。例如，可以是螺旋藻等微小藻类，也可以是微小藻类以外的藻类。
工业上的可利用性
根据本公开，能够以低成本分离藻类。
符号说明
100—藻类分离装置，100A—藻类分离装置，100B—藻类分离装置，100C—藻类分离装置，110—丝网，112—主体部，112a—表面，112b—背面，112c—一端侧，112d—另一端侧，114—狭缝(贯通孔)，120—喷射装置，150—干燥装置，310—丝网，312—主体部，312a—表面，312b—背面，312c—一端侧，312d—另一端侧，314—狭缝(贯通孔)，320—喷射装置，410—丝网，412—主体部，412a—表面，312b—背面，414—狭缝(贯通孔)，415—凸部。

Claims (12)

1.一种藻类分离装置，其从悬浮有藻类的藻类液分离藻类，
上述藻类分离装置的特征在于，具备：
金属制的丝网，其具有主体部和从上述主体部的表面贯通至背面的多个贯通孔；以及
喷射装置，其朝向上述主体部的表面喷射上述藻类液。
2.根据权利要求1所述的藻类分离装置，其特征在于，
上述喷射装置向与上述主体部的至少一部分的表面的面方向垂直的方向喷射上述藻类液。
3.根据权利要求1所述的藻类分离装置，其特征在于，
上述喷射装置向与上述主体部的至少一部分的表面的面方向交叉的方向喷射上述藻类液。
4.根据权利要求3所述的藻类分离装置，其特征在于，
上述喷射装置沿从上述主体部的一端侧朝向另一端侧的方向喷射上述藻类液。
5.根据权利要求4所述的藻类分离装置，其特征在于，
上述丝网配置为上述主体部的上述一端侧比上述另一端侧靠铅垂方向上方。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的藻类分离装置，其特征在于，
上述主体部呈上述表面侧成为凹陷的弯曲形状。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的藻类分离装置，其特征在于，
上述主体部配置为使上述表面面向铅垂上方，并且在上述表面的至少一部分具有向铅垂方向上方突出的凸部，
上述喷射装置向上述凸部喷射上述藻类液。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的藻类分离装置，其特征在于，
上述贯通孔是宽度小于上述藻类的粒径的狭缝。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的藻类分离装置，其特征在于，
还具备干燥装置，该干燥装置通过自然干燥、风干、以及废热中的任一种或多种而使被上述丝网剔除了一部分液体的上述藻类液干燥。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的藻类分离装置，其特征在于，
上述藻类是葡萄藻。
11.一种干燥藻类的制造方法，从悬浮有藻类的藻类液分离藻类而制造干燥藻类，
上述干燥藻类的制造方法的特征在于，
包含向具有主体部和多个贯通孔的金属制的丝网的上述主体部的表面喷射上述藻类液的工序，其中上述多个贯通孔从上述主体部的表面贯通至背面。
12.根据权利要求11所述的干燥藻类的制造方法，其特征在于，
还包含通过自然干燥、风干、以及废热中的任一种或多种使通过执行喷射上述藻类液的工序而得到的剔除了一部分液体的上述藻类液干燥的工序。
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