微藻培养反应器
光生物反应器培养微藻的原理
光生物反应器培养微藻的原理
光生物反应器培养微藻的原理主要基于微藻的光合作用特性。
微藻在光合作用中，利用光能将二氧化碳和水转化为有机物，并释放氧气。
光生物反应器则提供了一种受控的环境，支持微藻的生长和光合作用过程。
具体来说，光生物反应器通过控制系统对光、温度、营养物质等微藻生长所需条件进行调控，为微藻提供最佳的生长环境。
在反应器中，光能被特定波长的光源（如LED灯）提供，确保微藻能够吸收到所需的光能进行光合作用。
同时，反应器中的温度控制系统保持适宜的温度，确保微藻的正常代谢活动。
此外，反应器中的营养物质浓度也是影响微藻生长的关键因素。
通过向反应器中添加适量的营养物质（如氮、磷等），可以满足微藻生长所需的营养需求。
同时，反应器中的pH值、溶氧量等参数也需要进行监测和调控，以确保微藻生长环境的稳定。
通过这些调控措施，光生物反应器可以模拟微藻的自然生长环境，实现大规模培养微藻的目标。
这种培养方式具有高效率、低能耗、低污染等优点，因此在微藻生物能源、生物肥料等领域具有广阔的应用前景。
海洋藻类生物质利用的反应器技术研究进展
海洋藻类生物质利用的反应器技术研究进展近年来，随着全球能源需求的增长和对可持续发展的追求，海洋藻类生物质被认为是一种潜力巨大的可再生能源资源。
藻类生物质利用不仅可以替代传统能源源，还具有减少温室气体排放和改善环境质量的优势。
在利用海洋藻类生物质的过程中，反应器技术的发展起到了至关重要的作用。
本文将对海洋藻类生物质利用的反应器技术研究进展进行探讨。
海洋藻类生物质利用的反应器技术主要集中在藻类培养、藻类退化与利用三个方面。
藻类培养反应器技术是海洋藻类生物质利用的关键环节。
目前，常见的藻类培养反应器包括传统的塔式反应器、光生物反应器、膜反应器等。
塔式反应器是最早也是最常用的藻类培养反应器之一。
它具有结构简单、操作方便的优势，但存在传质不均、气液分散不均匀等问题。
光生物反应器是利用太阳能光照提供光合作用所需的能量，通过控制反应器内部光线照射强度和照射时间，优化藻类培养环境。
膜反应器则通过使用半透膜分离和浓缩藻类细胞，提高藻类的生物质积累效率。
对于藻类退化与利用，反应器技术可以有效提高藻类生物质的产率和质量。
藻类退化主要包括干燥、破碎和提取等工艺步骤。
传统的藻类退化方法通常采用机械破碎和化学溶解等方式，但存在能耗大、操作繁琐、产品纯度低等问题。
近年来，超声波、微波和离子液体等新型退化技术被广泛应用于藻类生物质退化过程中。
这些新技术具有操作简单、退化效率高、产品纯度高等优点，对藻类生物质的利用具有较大的潜力。
利用反应器技术将退化后的藻类生物质进行高值化利用是另一个重要的研究方向。
藻类生物质的高值化利用主要包括油脂、蛋白质和多糖等方面。
以油脂为例，利用酶法、超临界流体萃取等技术可以高效地从藻类中提取油脂。
此外，利用藻类生物质生产生物柴油、生物氢和生物电等也是当前关注的研究热点。
这些高值化利用技术不仅能够增加藻类生物质的经济价值，还可以减少对传统石化能源的依赖，实现可持续发展。
在海洋藻类生物质利用的反应器技术研究中，仍存在一些亟待解决的问题。
微藻生物反应器综述
微藻及其生物反应器研究进展张林存生技0911 0920212115摘要：生物反应器是微藻大量培养的一场革命，它使微藻高效、大规模化生产成为可能。
本文对微藻的研究历史、应用现状，特别是微藻生物反应器以及作为新型可再生能源的微藻柴油作了简要综述。
关键词：微藻、生物反应器、微藻柴油Microalgae and Its Research Progress in BioreactorZhang Lin-cun Biotech0911 0920212115Abstract: Bioreactor is a revolution in large scale culture of microalgae. It makes the efficient, large scale production of microalgae possible. This paper makes a brief summary about the study history and the current application of microalgae, especially the bioreactor of microalgae and a new renewable energy——microalgae biodiesel.Keywords: microalgae, bioreactor, microalgae biodiesel微藻是一类在陆地、海洋分布广泛，营养丰富、光合利用度高的自养单细胞生物，是地球上最早诞生的重要生命类群，不少种类有数万年甚至十亿年发展的演化。
也是地球有机资源的初级生产力。
迄今已知的藻类约有3万余种，其中微藻约占70％。
藻类不仅富含蛋白质、脂肪和碳水化合物这三大类人类所必需的物质，而且还含有各种氨基酸、维生素、抗生素、高不饱和脂肪酸以及其它多种生物活性物质，是人类向海洋索取食品、药品、生化试剂、精细化工产品、燃料以及其它材料的一种重要途径。
微藻生物反应器的研究进展
产业化 的关键 技术之一 。
１ 微藻 和微藻 生物反应 器 的研究 历史及 其特点
为争夺技术上 的制高 点 ， 近年来 ， 国 、 国和 日本 美 德
等发达国家已经把海洋 生物技术列 为重点发展 方 向。尤 其是将海洋微藻的大规模培 养及其天 然活性物质 的分离 提取等技术放 在首位 。与 国外 相 比， 国的微 藻生物 技 我
冰雪覆盖 的南 北两极 ，Ｈ极 高 或很低 的湖 泊水 潭 、 碱 ｐ 盐
沼泽 甚 至 盐 度 饱 和 卤水 ， 大 洋 深 处 、 山 口 、 热 温 泉 、 在 火 地
目前 ， 藻类生物 反应器 已成 为高 效 、 快速 、 大量 培 养
藻类 的关键 设备 。在研究 、 发和生 产 中均 需使 用不 同 开 的光生物 反应器 ， 在反应体积扩大后 ， 的供 给往往受 到 光
维普资讯
・
６・ （ 总第 １３期） ５
水 利 渔 业
２０ ０ ７年 第 ２ ７卷 第５期
微 藻 生 物 反应 器 的研 究 进 展
孟春 晓 ， 高政权
（ 山东 理 工 大 学 生 命 科 学 学 院 ， 山东 淄 博 ２ ５４ ） ５ ０ ９
基础研究 ， 新型光生物反应器研制 ， 微藻 的高密度大规模 培养 ， 海洋赤 潮微 藻的大量 培养 、 分类 与鉴定 ， 微藻基 因 工程及微 藻生物活性物质的分离 纯化等多 方面进行 了系
统 的 研 究 ， 得 了较 大 的 进 展 Ｊ 取 。
强大的生命力使 其家族 在地球 上广 泛分 布 ， 括终 年被 包
干旱沙漠等生命极端环境中都有微藻繁衍生息 。 我 国藻类产量 居世 界首位 。藻 类 除 了作 为食 品 外 ， 还是 生产药 物 、 健品 、 保 饲料 、 轻化 工及生 物工程产 品 的 重要原料 。进行鱼 、 、 虾 贝类 的育苗 和养殖需要大 量的微 型藻类作饵料 ， 藻类还与水处理和环境 保护密切 相关… 。 微藻生物资源的开发对 于减缓土地 、 环境 、 能源 和人 口危 机， 弥补传统农作物 的不足与局 限 ， 以及促进传统农 业 向 工业化生产过 渡都具 有重 要 的意义。经过 ３ ０多年微 藻 工业化生产 以来 ， 人们逐渐意识 到 ， 藻工业发展 的潜 力 微
微藻培养反应器课件
在开放式培养系统中，微藻在自 然环境下生长，反应器可以是一 个池塘或一个玻璃瓶等开放式容
器。
封闭式培养
在封闭式培养系统中，微藻在人工 控制的环境下生长，反应器可以是 一个密封的容器或管道等。
半封闭式培养
在半封闭式培养系统中，微藻在部 分受控的环境下生长，反应器可以 是一个有遮盖的池塘或一个有透明 玻璃盖的容器等。
微藻培养反应器课件
目录
• 微藻培养反应器概述 • 微藻培养反应器的工作原理 • 微藻培养反应器的操作流程 • 微藻培养反应器的维护与保养 • 微藻培养反应器的技术参数与性能评估 • 养反应器概述
定义与特点
定义
微藻培养反应器是一种用于培养 微藻的设备，通常由光合反应器 、搅拌器、照明系统等组成。
食品补充
某些微藻富含蛋白质、脂 肪、维生素等营养成分， 可作为一种食品补充。
微藻培养反应器的历史与发展
历史
微藻培养反应器的研究和应用已有多年历史，最初主要用于藻类生物量的生产，近年来逐渐发展成为一项受到关 注的技术，应用领域不断扩大。
发展
随着技术进步和科研深入，微藻培养反应器的效率和稳定性不断提高，成本也在逐渐降低，使得这项技术在更多 领域的应用成为可能。同时，新型反应器的设计和优化也在不断推进，如光生物反应器、气升式反应器等，将进 一步促进微藻培养反应器的应用和发展。
05
微藻培养反应器的技术参数与 性能评估
技术参数的设定与选择
反应器尺寸
根据培养规模和产能需求，选择合适 的反应器尺寸。
反应器材质
选择耐腐蚀、抗氧化的材质，以保持 长期稳定运行。
搅拌和循环系统
根据培养液的粘度、密度等特性，设 计合理的搅拌和循环系统，确保培养 液充分混合和氧气传递。
第四章 动植物细胞生物反应器
螺旋卷绕
特点: 流体力学易 于控制, 易于放 大, 但制造成本 较高.
三、植物组织培养反应器
1．发状根大规模培养
2．小植物的大规模快速繁殖
但传统方法设备占有体积大，劳动强度大、 费用昂贵。
通过大规模悬浮培养技术进行植物的快速 繁殖有可能提供一个更有效的工业化途径，它 也是继试管繁殖后又一十分有用的培养技术。
2、流化床反应器
混合效果较好，但 流体的切变力和固定 化颗粒的碰撞常使支 持物颗粒破损，另外， 流体动力学复杂使其 放大困难。
3、膜生物反应器
膜固定化是采用具有一定孔径和选择 透性的膜固定植物细胞。营养物质可以 通过膜渗透到细胞中，细胞产生的次级 代谢产物通过膜释放到培养液中。
膜反应器主要有中空纤 维反应器和螺旋卷绕 反应器。
5. 灌注培养
三、动物细胞培养反应器
三、动物细胞大规模培养反应器 1. 通气搅拌式细胞培养反应器 2．气升式动物细胞培养反应器 3．中空纤维细胞培养反应器
4、微囊培养系统
5．大载体系统
6．微载体培养系统
利用固体小颗粒作为载体，细胞在载 体的表面附着，通过连续搅拌悬浮于培 养液中，并形成单层生长、繁殖。由于 扩 大了细胞的附着面，能充分利用生长 空间和营养液，因此大大提高了细胞的 生长效率和产量。
2、悬浮培养（非贴壁依赖 型）
所谓悬浮培养，是指 细胞在培养器中自由悬 浮生长的过程。主要用 于非贴壁依赖性细胞培 养，如杂交瘤细胞等。
3．固定化培养 适于两类细胞
常用包埋法固定（常用海藻酸钙包埋）
二、细胞培养的操作方式 无论是贴壁细胞还是悬浮细胞，就操作方式而言，深层培
养可分为5种方式。
微藻培养的光生物反应器
知识介绍微藻培养的光生物反应器刘志伟1) 余若黔2) 郭 勇4)(华南理工大学食品与生物工程学院,广州510640)张 晨3)(嘉应学院生物系,梅州514015)摘要 介绍了用于微藻培养的各种密闭式光生物反应器,包括发酵罐式、管式和平板式生物反应器及光照系统。
关键词 微藻,培养,光生物反应器Photobioreactors for cultivating microalgaeLIU Zhiwei ,YU Ruoqian ,G UO Yong(C ollege of F ood Engineering and Biotechnology ,S outh China University of T echnology ,G uangzhou 510640)ZH ANG Chen(Department of Biology ,Jiaying C ollege ,Meizhou 514015)Abstract The hermetic photobioreactors used to cultivate microalgae were introduced ,including fermenter style ,tubular and flat plate bioreactor.I lluminated system were als o discussed.K ey w ords microalgae ,cultivation ,photobioreactor 第一作者:刘志伟,男,1969年生,博士研究生,讲师,从事发酵工程方面的研究。
微藻能有效利用光能、C O 2和无机盐类合成蛋白质、脂肪、碳水化合物以及多种高附加值生物活性物质,可以培养微藻来生产健康食品、食品添加剂、动物饲料、生物肥料及其他天然产品。
另外,近年来分子遗传学和基因工程研究证实,大肠杆菌的载体和启动因子往往可以适用于蓝藻,尤其是单细胞蓝藻的转基因,这使得蓝藻基因工程得到了较快的发展,利用藻类为宿主的基因产物的生产也日益受到关注,因此微藻的培养受到广泛重视。
微藻培养与光生物反应器教学讲义
02
03
04
光照系统设计
选择合适的光源和光照强度， 确保微藻能够充分进行光合作
用。
营养物质供应系统
设计合理的营养物质供应方式 ，保证微藻生长所需的营养充
足且均衡。
生长环境调控系统
实现对温度、pH值、溶解氧 等生长环境的精确调控，确保 微藻能够在适宜的环境中生长
。
反应器结构优化
通过对反应器结构的优化设计 ，提高光能利用率和微藻生长
速率，降低培养成本。
PART 04
微藻培养与光生物反应器 的结合
REPORTING
WENKU DESIGN
PART 04
微藻培养与光生物反应器 的结合
REPORTING
WENKU DESIGN
微藻在光生物反应器中的生长特性
光合作用与生长速率
微藻在光生物反应器中通过光合作用将光能转化为化学能， 其生长速率受光照强度、光质、光周期等光环境因素的影 响。
生态修复
微藻能够吸收废水中的营 养物质，净化水质，同时 降低水体富营养化程度， 有助于生态修复。
光生物反应器的应用
提高微藻产量
光生物反应器通过优化光照、温 度、营养盐等条件，促进微藻生
长，提高生物质产量。
降低成本
光生物反应器可实现微藻培养的自 动化和规模化，降低生产成本，提 高经济效益。
拓展应用领域
管式光生物反应器
具有较大的光照面积和较高的光能利用率， 适用于大规模培养。
封闭式光生物反应器
光能利用率高，微藻生长速率快，但结构复 杂，成本较高。
平板式光生物反应器
结构简单，易于清洗和维护，适用于实验室 规模的研究。
光生物反应器的类型与结构
开放式光生物反应器
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微藻培养反应器
管道式光培养反应器
管道式光培养反应器
✓ 微藻培养反应器 • 圆筒形光培养反应器
这种反应器的光照表面积 与体积之比不高，对土地 的利用率不高，培养体积 也有限。
✓ 微藻培养反应器 •扁平箱式光培养反应器
使用这种多级反应器连续培养技术有以下优点： ①在稀释率相同的情况下有更高的产物浓度。②稳定性更好。 ③相对于底物浓度而言有更高的生物量产率。 ④减少或消除了底物和／或产物的抑制效应。 该反应器的缺点在于： 光照表面积与体积之比不高；由于静水压大，单个反应器的培养体 积有限。
✓ 微藻培养反应器 •浅层溢流光培养反应器
该反应器的光照表面积与体 积之比大，对光能的利用率 高。其设计也使平面型的培 养向空间发展，占地面积小， 随着内部隔板层数的增加， 这种优势更加明显。该反应 器采用溢流喷射装置对藻液 进行搅拌和通气，气液混合 均匀，简化了流程和设备， 具有很好的应用前景。
微藻生产技术
微藻培养反应器
➢ 微藻主要种类及活性成分
螺旋藻(Spirulina)
小球藻(Chlorella)
杜氏藻(Dunaliella)
微藻中蛋白质含量高，且富含各种维生素，多不饱和脂肪酸、生 物多糖、矿物质等，具有抗肿瘤、防治心血管疾病等生理活性。
微藻培养反应器
✓ 微藻生物技术的优点： （1）光能利用率高； （2）生物量易于收获、加工和利用； （3）能产生高浓度、有价值的产物； （4）细胞分裂周期短。
✓ 微藻培养反应器 • 密闭式培养反应器
开发密闭式微藻光培养反应器依据的原则： （1）高光照比表面积； （2）较高的气体交换效率； （3）适合的循环方式； （4）改善光的传播途径、分配和质量； （5）防治有害次生代谢的积累； （6）较易实现培养条件的优化； （7）尽量降低生产成本。
微藻培养反应器
微藻培养反应器
微藻培养反应器
影响微藻光生物反应器设计的主要因素及设计原 则：
1 尽可能使反应器充分利用光能，保证稳定的 最大生物量产率；
2 尽可能保持最高的钢能转化效率，保证反应 器整体的高效率运转；
3 选用适宜的材料并根据所培养藻类的特点确 定反应器大小、形状及结构；
4 反应器总体结构简洁、实用。
微藻培养反应器
微藻培养反应器
✓ 微藻培养反应器 • 浅层溢流光培养反应器
新型藻类生物反ห้องสมุดไป่ตู้器
这类生物反应器主要由主筒、导流筒和通气管构成。导流筒直接 落底,其上开设有溢流孔和同流口;通气管由反应器顶部插到底部; 导流筒顶盖上还设有排气管口。结构简单,内部设备简化至最低,清 洗方便,适合藻类的培育,且造价低廉,实用化程度高,可以继续放大, 并可用于海藻细胞工程育苗、微藻藻种生产和大量培养、基因工 程藻的培养,以及轮虫等浮游动物的培养和藻类天然产物的生产。
✓ 微藻大规模培养的特点： （1）需要足够的光照； （2）需要供应大量的CO2和排放大量的O2； （3）混合均匀，防止细胞沉降，且使细胞受光均匀； （4）微藻的培养基多采用海水配制，除淡水藻外。
微藻培养反应器
✓ 微藻培养反应器应有条件： （1）足够的光照； （2）合适的温度； （3）合适的无机碳源及其他无机营养物质； （4）合适的pH； （5）充分混合； （6）避免污染； （7）氧的析出或供应；
✓ 微藻培养反应器 • 敞开式培养反应器
优点：
成本低、建造容易、操 作简单、易于生产。
缺点：
培养效率低、培养条件无法控制、易 受污染、水分易蒸发、光能利用率低。
微藻培养反应器
✓ 微藻培养反应器 • 密闭式培养反应器
优点： 培养效率高、培养条件易于控制、污染少、
生产周期延长、适用于所有藻类的培养。
微藻培养反应器