CN115074221A - 一种一体化微藻异养发酵、脱水***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种一体化微藻异养发酵、脱水***及方法,该***包括发酵装置、自动脱水装置和增压装置,发酵装置设置于自动脱水装置上方,增压装置设置于远离自动脱水装置进水口的一侧,增压装置与发酵装置、自动脱水装置之间分别连接压缩空气管路,通过三通阀门控制压缩空气进入发酵装置或自动脱水装置。本发明充分利用了发酵装置中藻液自身的重力,改善了发酵工艺,并结合增压装置辅助过滤和脱水,同时,利用增压装置反向吹风干燥,实现了发酵、脱水和干燥一体化的生产微藻生物质,装置简单、能耗低,生产成本低,效果好。
Description
技术领域
本发明涉及微生物制品加工技术领域,尤其涉及一种一体化微藻异养发酵、脱水***及方法。
背景技术
微藻是指微型藻类,其种类繁多,个体大小差异大,其中,只能在显微镜下辨识出形态的极其微小的藻类被称为微藻。微藻通常是单细胞,个体大小约为10-100μm,广泛生长于海洋、湖泊等水域中,常被应用于生物技术研究领域的微藻有螺旋藻、硅藻、小球藻、新月菱形藻、盐藻等。微藻富含蛋白质、氨基酸、维生素、矿物质和微量元素,以及叶酸、DHA等多种活性物质,在保健食品、美容护肤、生物制药等方面有广泛应用;此外,微藻中富含微藻油,是合成生物柴油的最佳原料,并且微藻的光合作用效率高,利用光合固碳生产有机物质,还可以减缓温室效应。
目前,商业化微藻生产主要采用光自养培养模式,该模式较高的生产成本制约其作为替代蛋白源的开发。异养发酵作为一种更为经济、高效的工业化生产模式,是降低微藻生产成本、提升产能的有效途径。现有技术中,利用小型生物反应器自动化高密度发酵微藻已经获得成功,最大细胞干重达到了271g/L培养液,被认为是一种可替代传统蛋白质资源的低价原料;同时,业界经多年的研究验证了利用工业级大型发酵罐规模化发酵微藻具备可行性,然而,相关文献对与之配套的批量脱水的方法并没有详细的阐述,现有技术中脱水和采收成本高、难度大仍然是微藻大规模制备的重要瓶颈。
因此,对于规模化微藻发酵生产,如何实现发酵、脱水、采收一体化,便捷高效地生产微藻生物质,同时控制生产成本,不会大幅增加运行能耗仍为亟待解决的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足,本发明提供一种一体化微藻异养发酵、脱水***及方法,其实现了发酵、脱水、采收一体化,装置结构简单,易实现,成本低。
(二)技术方案
为了达到上述目的,本发明采用的主要技术方案包括:
第一方面,本发明提供一种一体化微藻异养发酵、脱水***,该***包括发酵装置、自动脱水装置和增压装置,
发酵装置设置于自动脱水装置上方,发酵装置通过连通管道与自动脱水装置的进水口相连,连通管道上设置有阀门;
增压装置设置于远离自动脱水装置进水口的一侧,增压装置与发酵装置、自动脱水装置之间分别连接压缩空气管路,增压装置通过三通阀门控制压缩空气进入发酵装置或自动脱水装置。
本发明将发酵装置设置于自动脱水装置上方,借助藻液自身的重量,在重力势能推动下流入脱水装置进行脱水,同时,增压装置在滤液流出速度明显降低时提供压力,促使发酵装置和连通管道中残余藻液流入自动脱水装置继续脱水,另外,增压装置也可以在开始脱水的同时便提供压力,以提高脱水效率。同时,脱水结束后,增压装置提供的压缩空气可以为微藻生物质吹风干燥,并且,本发明中的增压装置设置于远离自动脱水装置进水口的一侧,压缩空气从进水口反侧进入,与微藻藻液流动方向相反,采用反向吹风的方式进行干燥,进一步强化脱水和干燥效果。发明提供的***充分利用了藻液自身的重力进行过滤,并结合增压装置辅助脱水,提高脱水效率,同时反向吹风干燥,利用简易的设备,实现了发酵、脱水干燥一体化,并且不仅脱水效果好,而且成本低。
进一步的,本发明提供的***中发酵装置为直立式生物反应器。
进一步的,本发明提供的***中发酵装置为发酵罐,更进一步的,发酵装置为搅拌式或气升式生物发酵罐。
进一步的,本发明提供的***中增压装置为气体压力泵,更进一步的,增压装置为500W不锈钢气动泵。
进一步的,本发明提供的***中连通管道用于排出滤液的所述管道均为钢材质,其内径尺寸为8-10cm。
进一步的,本发明提供的***还包括杀菌装置,杀菌装置设置于自动脱水装置和增压装置之间,杀菌装置设置于自动脱水装置和增压装置之间,杀菌装置为蒸汽发生器,蒸汽发生器和压缩空气管路连接。
进一步的,本发明提供的***中,蒸汽发生器温度设置为110-120℃。
本发明提供的***中还包括了杀菌装置,杀菌装置与增压装置和自动脱水装置相连接的压缩空气管路相连接,在开启增压装置为微藻生物质干燥同时,开启杀菌装置,使经过雾化的臭氧水随着压缩空气喷入自动脱水装置中为微藻生物质杀菌消毒,同时还可以为自动脱水装置中的滤材消毒,减少更换次数,延长滤材使用寿命。
进一步的,本发明提供的***中,自动脱水装置包含板框压滤机和微藻收集盘,微藻收集盘固定于板框压滤机的滤室正下方。
进一步的,本发明提供的***中,板框压滤机为液压式板框压滤机,液压式板框压滤机总容积为2-4m3,其中滤室容积为1-2m3,滤框过滤面积为0.8-1m3。
更进一步的,本发明提供的***中,板框压滤机为液压式板框压滤机,液压式板框压滤机总容积为2m3,其中滤室容积为1m3,滤框过滤面积为0.8m3。
进一步的,本发明提供的***中,可以包括两个以上的板框压滤机。当欲制备的微藻生物质体积大于板框压滤机一次脱水的最大容积时,可按照实际需求设置多个板框压滤机并联使用。
进一步的,本发明提供的***中,板框压滤机设置两层或两层以上的滤材;滤材孔径为0.5-1.0μm;滤材选自全棉滤布、聚乙烯纤维滤布、聚丙烯纤维滤布、聚酯纤维滤布或尼龙滤布。
第二方面,本发明提供一种一体化微藻异养发酵、脱水方法,该方法采用上述***进行微藻的异养发酵和脱水,方法具体包括:
S1、微藻藻株经基础培养后,转接至含有液体培养基的发酵装置中发酵培养,液体培养基以酵母粉作为唯一氮源,发酵装置中细胞密度为30-50g/L,当发酵装置中碳源耗尽后,培养结束;
S2、打开发酵装置与自动脱水装置间连通管道的阀门,使发酵装置中的藻液通过连通管道流入自动脱水装置,并在重力势能推动下流经自动脱水装置进行过滤,脱除藻液中的培养基清液;
S3、当培养基清液流速缓慢时,采用增压装置进行辅助脱水,控制三通阀门,使压缩空气管路与发酵装置连通,在增压装置产生的压力作用下,利用压缩空气的推动力促进脱水;
S4、当自动脱水机无液体排出时,调整三通阀门,使压缩空气管路和自动脱水装置连通,在增压装置产生的压力作用下,利用压缩空气为自动脱水装置中的微藻进行吹风干燥,干燥后收集脱水装置中的微藻,完成一体化微藻异养发酵和脱水。
现有技术中,微藻采收方法主要包括离心分离、过滤、沉降、浮选和絮凝,其中过滤法操作简单,运行成本低,是十分便捷高效的采收方法,然而,由于受到滤材的限制,细胞体积大小和细胞外分泌物主要影响过滤的效果,过滤法更多的应用于细胞体积较大的微藻生物质的采收中,而细胞体积较小的微藻生物质在运用过滤法进行采收时则容易发生堵塞滤材的现象。因此,为了避免滤材堵塞,改善细胞体积较小的微藻生物质的过滤效果,本发明采用酵母粉替代异养微藻发酵中常用的酵母提取物,作为微藻细胞生长所需要的唯一氮源加入培养液中,酵母粉中的酵母细胞壁等不溶性物质,增加了藻液中大颗粒物质的比例,在进行细胞采收时大颗粒物质首先沉淀到培养液底部,率先被过滤材料所拦截,在滤材表面搭起了一层孔隙均匀且细密的桥状结构,更有助于滤材对体积较小的微藻细胞的拦截。
进一步的,步骤S1中,液体培养基含有以下浓度的各组分:
葡萄糖30g/L、酵母粉10g/L、KH2PO4 0.7g/L、K2HPO4 0.3g/L、MgSO4·7H2O 0.3g/L、FeSO4·7H2O 3mg/L、维生素B1 0.01mg/L和痕量基础元素1mL/L,采用2mol/L的KOH调节pH值至7.5;
经过灭菌后,在温度25-30℃、转速135-140r/min、罐压0.03-0.05MPa条件下进行异养发酵培养。
进一步的,增压装置提供的压力为0.05-0.12MPa。
进一步的,步骤S4还包括,
当自动脱水机无液体排出时,调整三通阀门,使压缩空气管路和自动脱水装置连通,在增压装置产生的压力作用下,将压缩空气通入自动脱水装置中,同时,开启杀菌装置,使高温蒸汽随压缩空气共同进入脱水装置中对微藻杀菌,15-20min后关闭杀菌装置,并持续通入压缩空气,为自动脱水装置中的微藻进行吹风干燥,干燥后收集脱水装置中的微藻,完成一体化微藻异养发酵和脱水。
进一步的,本发明提供的一体化微藻异养发酵、脱水***及方法中的微藻为原始小球藻(Auxenochlorella protothecoides),更进一步的,微藻为原始小球藻0710(Auxenochlorella protothecoides 0710,简称Ap0710)。
以上***或方法在生产Ap 0710生物质,以及在生产Ap 0710蛋白质上的应用也属于本发明的保护范围。
(三)有益效果
本发明提供的一体化微藻异养发酵、脱水***及方法,用于异养发酵微藻和自动脱水干燥采收微藻生物质,利用过滤法进行采收,通过采用酵母粉为氮源培养微藻,提供了更高比例的不溶性大颗粒物质,在过滤时,更容易在材料表面形成“搭桥结构”,提升了滤材对微藻生物质的拦截效率,同时,结合了工业化的微藻大型发酵设备居于高位的特点,将自动脱水装置置于发酵装置底部,利用大量微藻藻液的自身重力和增压装置的辅助动力,通过复合滤材对微藻细胞的高效拦截,达到批量脱去微藻藻液中的上清液、在滤室中收集微藻细胞的目的;同时,利用增压装置提供的压缩空气,采用反省吹风的方式,进一步吹干滤室中的微藻细胞,达到自动脱水、干燥微藻生物质的目的。
本发明提供的一体化微藻异养发酵、脱水***及方法的能耗远远低于蝶式离心、喷雾干燥、热风烘干等方法,也不用加入其他化学物质帮助过滤,成本低、速度快、效果好,脱水后的微藻生物质也更便于进一步加工。相关工业设备和滤材不需要特殊改装,可多次重复使用,没有设备和材料的损耗。进一步的,本发得有益效果为以下几个方面:
(1)培养基中替代酵母提取物的酵母粉对微藻细胞的生长没有影响,还提供了大量不溶性颗粒物,提升了过滤收获时滤材对细胞的拦截效率;
(2)充分利用了发酵微藻培养装置居于高位的特点,主要利用藻液的重力势能,辅以压缩空气的动力,使得整个脱水环节的运行能耗极低;
(3)通过多种滤材的组合使用,微藻的被拦截率较高,脱水效果好,降低了整个微藻收集和脱水的难度;
(4)利用现有的压缩空气源,采用反向吹风方式,进一步对微藻进行通风干燥;此外,还增设了杀菌装置,在压缩空气的带动下,雾化的杀菌剂随之共同进入到自动脱水装置中为微藻生物质和滤材杀菌,提高微藻细胞品质,同时提高滤材使用寿命。整个收集过程条件温和、时间较短,微藻细胞不易变质,适合微藻生物质的深加工。
附图说明
图1为本发明实施例1的一体化微藻异养发酵、脱水***;
图2a为液压式板框压滤机的局部结构示意图;
图2b为实施例1的***干燥时压缩空气流动方向示意图;
图3为本发明提供的一体化微藻异养发酵、脱水***中杀菌装置连接示意图;
图4为实施例2和对比例1发酵过程对比报告;
图5为实施例2和对比例1藻液样品离心沉淀对比图;
图6a为本发明自动脱水装置中滤材对微藻生物质拦截过程图;
图6b为本发明自动脱水装置中的滤室;
图7为采用本发明的一体化微藻异养发酵、脱水***及方法得到的微藻生物质图片。
图中附图标记如下:
1为搅拌式发酵罐,2为液压式板框压滤机,21为滤室,22为滤材,23为滤框,24为进料孔道,3为气体压力泵,4为压缩空气管路,5为连通管道,6为微藻收集盘,7为出水口,8为阀门,9为三通阀门,10为蒸汽发生器。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案,下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明,并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例中所使用的材料均为商业途径可获得的材料;实施例中所采用的方法如无特殊说明,均为常规方法。
实施例1
本实施例提供一种一体化微藻异养发酵、脱水***,如图1所示,***设置了用于微藻发酵的发酵装置、自动脱水装置、增压装置和杀菌装置;发酵装置为搅拌式发酵罐1,自动脱水装置包括液压式板框压滤机2和微藻收集盘6;增压装置包括气体压力泵3以及和其连通的压缩空气管路4。
发酵罐1位于液压式板框压滤机2上方,通过连通管道5相连,连通管道5上设置阀门8,气体压力泵3设置于远离自动脱水装置进水口的一侧,气体压力泵3通过压缩空气管路4分别和发酵罐1以及液压式板框压滤机2连接,且气体压力泵3通过三通阀门9控制压缩空气管路4与发酵罐1或液压式板框压滤机2连通,经脱水后藻液中的培养基清液,即滤液,从出水口7流出。
如图2a所示为本实施例中液压式板框压滤机的局部结构示意图,在滤室21中设置有滤材22和滤框23,滤材22夹在滤框23之间,滤材22和滤框23的正中心为藻液进料孔道24,藻液从进料孔道中流向滤材22进行过滤。本实施例中,滤材为平纹聚丙烯纤维滤布和网格纹全面滤布双层叠加构成,平纹聚丙烯纤维滤布孔径为0.5μm,网格纹全面滤布,孔径为1μm。
过滤时,调整三通阀门9,压缩空气通过压缩空气管路4进入发酵罐1,并进入滤室21中为其加压,辅助过滤;过滤结束后,再次调整三通阀门9,压缩空气通过压缩空气管路4从进料方向相反的方向流过滤室21,对其中的微藻生物质吹风干燥,进行干燥时压缩空气流动方向如图2b所示。
在一个较佳的实施例中,***还包括了杀菌装置10,如图3所示,杀菌装置10为蒸汽发生器,其蒸汽出口处连接于液压式板框压滤机2和气体压力泵3之间的压缩空气管路4上,蒸汽发生器温度设置为110-120℃,其产生的高温蒸汽与压缩空气一同反向喷入滤室21中,同时为微藻生物质和滤材杀菌消毒。
实施例2
本实施例提供一种一体化微藻异养发酵、脱水方法,本实施例采用实施例1中的***进行微藻的发酵、脱水,本实施例中选用的微藻为原始小球藻0710(Auxenochlorellaprotothecoides 0710),即中国专利申请“CN200610078003.2高密度培养异养小球藻的方法”中公开的原始小球藻0710。
(1)首先配制液体培养基,其中液体培养基以酵母粉作为唯一氮源,液体培养基中具体含有以下浓度的各组分:葡萄糖30g/L、酵母粉10g/L、KH2PO4 0.7g/L、K2HPO4 0.3g/L、MgSO4·7H2O 0.3g/L、FeSO4·7H2O 3mg/L、维生素B1 0.01mg/L和痕量基础元素1mL/L。
灭菌前采用2mol/L的KOH调节pH值至7.5,然后在121℃条件下灭菌30min,灭菌后将其转移至发酵罐中,并将经过基础培养的小球藻藻株转接至发酵罐中,保持发酵装置中细胞密度为45g/L,在温度28℃、转速136r/min、罐压0.04MPa条件下进行异养发酵培养,当发酵装置中碳源耗尽后,培养结束;
(2)打开阀门8,使发酵罐1中的藻液通过连通管道5流入液压式板框压滤机2,并在重力势能推动下流经液压式板框压滤机2进行过滤,脱除藻液中的培养基清液,此时气体压力泵3保持关闭,藻液上清液在重力作用下自动分离;
(3)当培养基清液流速缓慢时,采用气体压力泵3进行辅助脱水,控制三通阀门9,使压缩空气管路4与发酵罐1连通,为发酵罐1加压,压力控制为0.05-0.12MPa,在气体压力泵3产生的压力作用下,加速发酵罐1和连通管道5中的藻液流经液压式板框压滤机2,进行辅助脱水;
(4)当液压式板框压滤机2的出水口7无液体排出时,调整三通阀门9,使压缩空气管路4和液压式板框压滤机2连通,将压缩空气通入液压式板框压滤机2中,同时,开启杀菌装置10,使高温蒸汽随压缩空气共同进入液压式板框压滤机2中对微藻杀菌,蒸汽温度120℃,15min后关闭杀菌装置,并持续通入压缩空气,压力仍然控制在0.05-0.12MPa,为微藻生物质进行吹风干燥,干燥后收集脱水装置中的微藻,完成一体化微藻异养发酵和脱水。
(5)待微藻生物质干燥后,关闭气体压力泵3,打开液压式板框压滤机2的板框并分离滤材,滤室21中所得的微藻生物质自动落入微藻收集盘6内,完成微藻的一体化微藻异养发酵和脱水。
(6)将微藻收集盘依次批量移动入库房中备用。
对比例1
本例采用实施例1中的一体化微藻异养发酵、脱水***,对实施例2中的方法进行了变化,将步骤(1)的小球藻发酵培养过程中的液体培养基唯一氮源酵母粉,替换为酵母提取物,其余条件均与实施例2相同,接种同样量的小球藻种子细胞后,测定氮浓度、细胞干重和糖浓度,当发酵罐中的葡萄糖消耗殆尽后结束发酵,取样测试,然后按照实施例2中的方法进行脱水、干燥。
氮浓度是基于过硫酸盐氧化消解比色法的原理,使用总氮试剂包(Test N TubeHR,哈希公司,美国)和水质分析仪(DR890,哈希公司,美国)测定。
细胞干重是取5mL藻液,以8000r/min离心3min,弃去上清,加2mL蒸馏水清洗细胞沉淀,再次离心去上清,-20℃冷冻24h,放入真空冷冻抽干机干燥48h后,每隔1h称量一次,直到相邻两次测定重量不再变化,计算干燥细胞重量。
糖浓度是将培养液离心,吸取上清液25μL作为待测样品,用葡萄糖测定仪(SBA-40C,山东省科学院生物研究所,中国)测定培养液的葡萄糖浓度。
试验结果显示,用酵母提取物和酵母粉对微藻细胞的生长和糖利用率等影响不显著,如图4所示,240小时发酵后藻细胞生物量均能达到12.0±0.5g/L。从藻液离心后的样品图,即图5中可以看出,酵母粉中酵母细胞壁杂质较多,使藻液中大颗粒不溶物质的比例增加,有助于在用过滤材料进行细胞收获时形成搭桥结构,有效提高过滤材料对微藻细胞的拦截效率。
对比例2-6
对比例2至对比例6在采用实施例1中的***对微藻进行发酵、脱水时,将滤材进行替换,其余的装置均不变,并采用实施例2中的方法对微藻进行发酵和脱水干燥,其中对比例2至对比例6中的滤材如表1所示:
表1对比例2至对比例6所采用滤材料基本信息
微藻细胞拦截率生物学测定
将实施例2,对比例1至对比例3中得到的微藻生物质进行拦截率的测定,测定方法如下:
(1)测定细胞干重;
(2)微藻细胞拦截率测定方法:计算收获前V体积总藻液体系中的细胞干重W1,计算收获后V体积排出清液中的细胞干重W2,自动脱水时微藻细胞拦截率S的计算公式为:
微藻细胞拦截率测定结果如表2所示。
表2微藻细胞拦截率测定结果
编号 | 实施例2 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 | 对比例6 |
拦截率(%) | 99.5 | 91.2 | 89.5 | 90.6 | 90.1 | 92.4 | 95.7 |
由测定结果可知,采用酵母提取物作为氮源进行发酵时,在脱水干燥的过程中,细胞拦截效果较差,这是因为小球藻细胞体积较小,直接采用过滤法进行收集则滤材对其拦截效果不好。从表中也可看出,采用不同的滤材,其拦截效果差异也比较明显,其中拦截效果最好的是实施例2中孔径为0.5μm的平纹聚丙烯纤维滤布和孔径为1μm的网格纹全面滤布双层叠加滤材。
对比例7
本例采用热风烘干的方法,烘干过滤收集到的微藻生物质,其脱水率和能耗等与实施例2进行对照,效果如表3所示:
表3自动脱水机和热风烘干的对比
从表3中可以看出,虽然自动脱水装置的脱水率只有78.48%,但能耗非常低,只有500W压力泵工作需要的电力,脱水后的微藻生物质更细腻,易与水或有机溶剂混合,有利于细胞破壁和内容物提取,但略微潮湿的生物质必须尽快进行后处理,以防止发霉变质。热风干燥虽然脱水率达到了99.03%,但是藻细胞会粘连紧密板结成块,增加了细胞破壁的难度。综合考滤脱水环节与上游的藻细胞收获和下游的藻细胞破壁工艺配套衔接等因素,异养发酵小球藻的批量脱水以自动脱水机辅以压力通风干燥为最佳。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种一体化微藻异养发酵、脱水***,其特征在于,所述***包括发酵装置、自动脱水装置和增压装置,
所述发酵装置设置于所述自动脱水装置上方,所述发酵装置通过连通管道与所述自动脱水装置的进水口相连,所述连通管道上设置有阀门;
所述增压装置设置于远离所述自动脱水装置进水口的一侧,所述增压装置与所述发酵装置、所述自动脱水装置之间分别连接压缩空气管路,所述增压装置通过三通阀门控制压缩空气进入所述发酵装置或所述自动脱水装置。
2.根据权利要求1所述的一体化微藻异养发酵、脱水***,其特征在于,所述发酵装置为直立式生物反应器。
3.根据权利要求1所述的一体化微藻异养发酵、脱水***,其特征在于,所述***还包括杀菌装置,所述杀菌装置设置于所述自动脱水装置和所述增压装置之间,所述杀菌装置为蒸汽发生器,所述蒸汽发生器和所述压缩空气管路连接。
4.根据权利要求3所述的一体化微藻异养发酵、脱水***,其特征在于,所述蒸汽发生器温度设置为110-120℃。
5.根据权利要求1所述的一体化微藻异养发酵、脱水***,其特征在于,所述自动脱水装置包含板框压滤机和微藻收集盘,所述微藻收集盘固定于所述板框压滤机的滤室正下方。
6.根据权利要求5所述的一体化微藻异养发酵、脱水***,其特征在于,所述板框压滤机为液压式板框压滤机,所述液压式板框压滤机总容积为2-4m3,其中滤室容积为1-2m3,滤框过滤面积为0.8-1m3。
7.根据权利要求3所述的一体化微藻异养发酵、脱水***,其特征在于,所述板框压滤机中设置两层或两层以上的滤材;所述滤材孔径为0.5-1.0μm;所述滤材选自全棉滤布、聚乙烯纤维滤布、聚丙烯纤维滤布、聚酯纤维滤布或尼龙滤布。
8.一种一体化微藻异养发酵、脱水方法,其特征在于,所述方法采用权利要求1至7中的任一项所述***进行微藻的异养发酵和脱水,方法包括:
S1、微藻藻株经基础培养后,转接至含有液体培养基的发酵装置中发酵培养,所述液体培养基以酵母粉作为唯一氮源,发酵装置中细胞密度为30-50g/L,当发酵装置中碳源耗尽后,培养结束;
S2、打开发酵装置与自动脱水装置间连通管道的阀门,使发酵装置中的藻液通过连通管道流入自动脱水装置,并在重力势能推动下流经自动脱水装置进行过滤,脱除藻液中的培养基清液;
S3、当培养基清液流速缓慢时,采用增压装置进行辅助脱水,控制三通阀门,使压缩空气管路与发酵装置连通,在增压装置产生的压力作用下,利用压缩空气的推动力促进脱水;
S4、当自动脱水机无液体排出时,调整三通阀门,使压缩空气管路和自动脱水装置连通,在增压装置产生的压力作用下,利用压缩空气为自动脱水装置中的微藻进行吹风干燥,干燥后收集脱水装置中的微藻,完成一体化微藻异养发酵和脱水。
9.根据权利要求8所述的一体化微藻异养发酵、脱水方法,其特征在于,步骤S1中,所述液体培养基含有以下浓度的各组分:
葡萄糖30g/L、酵母粉10g/L、KH2PO4 0.7g/L、K2HPO4 0.3g/L、MgSO4·7H2O 0.3g/L、FeSO4·7H2O 3mg/L、维生素B1 0.01mg/L和痕量基础元素1mL/L,采用2mol/L的KOH调节pH值至7.5;
经过灭菌后,在温度25-30℃、转速135-140r/min、罐压0.03-0.05MPa条件下进行异养发酵培养。
10.根据权利要求8所述的一体化微藻异养发酵、脱水方法,其特征在于,步骤S4还包括,
当自动脱水机无液体排出时,调整三通阀门,使压缩空气管路和自动脱水装置连通,在增压装置产生的压力作用下,将压缩空气通入自动脱水装置中,同时,开启杀菌装置,使高温蒸汽随压缩空气共同进入脱水装置中对微藻杀菌,15-20min后关杀菌装置,并持续通入压缩空气,为自动脱水装置中的微藻进行吹风干燥,干燥后收集脱水装置中的微藻,完成一体化微藻异养发酵和脱水。
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