一種中空式微生物培養膜板及微生物培養系統技術方案

本申請公開了一種中空式微生物培養膜板，其限定出板厚度方向和垂直于所述板厚度方向的板體，所述板體由多根膜絲構成并且包括在所述板厚度方向上相反的第一外表面和第二外表面，所述多根膜絲中的每根膜絲包括膜壁，所述膜壁包括液體可透過的微孔并且限定出相應膜絲的內孔，被供應到各膜絲的內孔中的液體透過相應膜絲的膜壁上的微孔到達所述第一外表面和第二外表面，待培養的微生物被附著和生長于所述第一外表面和第二外表面上。本申請還公開了一種包括上述中空式微生物培養膜板的微生物培養系統。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本申請涉及一種中空式微生物培養膜板及包括此中空式微生物培養膜板的微生物培養系統。
技術介紹
光合微生物是一類以光為唯一的或主要能量來源而生活的微生物，包括微藻、藍細菌等含有葉綠素可進行光合作用的微生物，微生物有著重要生物利用價值。特別是微藻(如螺旋藻)，富含蛋白質，可以作為水產餌料或畜禽飼料；更重要的，某些微藻在特定條件下能夠大量合成次生代謝物，如油脂、類胡蘿卜素、多糖、多種生物活性物質和微量元素等，這些物質具有高經濟價值，可以被用在功能食品、食品添加劑、制藥等領域。特別是通過微藻大規模培養獲得富含油脂的微藻生物質，經過提取和轉化形成生物液體燃料(如:生物柴油、航空煤油和汽油)，生物液體燃料被認為是解決生物能源生產與固碳減排的最重要途徑之一。目前的微生物培養方式包括跑道池式、管道式等開放式或封閉式微生物培養方式。長期以來，本領域內的技術人員已經對這些培養方式研發出多種變型，然而，微生物培養的單位面積產率和培養成本等方面仍沒有突破性進展，培養過程中耗水量大，能耗高，不能實現在最大限度地提升微藻單位面積產率的同時降低能耗的目的。例如:跑道池式微生物培養系統培養效率低，光源利用率不足，攪拌等均質化處理的能耗大，培養條件難以控制，容易產生雜菌污染，占地面積大，受氣候影響大，同時由于自然蒸發，培養體系中的水散失嚴重，造成培養液鹽度過高，導致微藻生長緩慢，難以實現高密度培養，單位面積產率低，后處理能耗大，藻體收集成本高。管道式微生物培養系統建立成本較高；培養液中溶解氧分離效果差，溶解氧積累到一定程度會抑制藻體生長；存在一定程度的貼壁生長，不易清洗；需要較多的土地資源，單位面積產率不高，運行和維護成本較高。無論是跑道池式等開放式微生物培養方式，還是管道式等封閉式微生物培養方式，在提高單位面積產率和降低成本方面沒有突破性的進展，近幾年新發展起來一種半干式固態培養方式，該種培養方式的培養載體一般為具有一定保水性的材料，例如纖維材料，一般的機理為:纖維以一定方式豎直懸掛，培養液從上至下補充，儲存在纖維內部，纖維內部儲存的培養液從內部向外表面滲透，滲透速率和滲透量由材料本身和供液量等共同決定。該方式的特點在于整個培養過程不依賴于水作為支撐體系，纖維本身為微藻提供一定的培養液，在一定程度上降低能耗、提高產率、提高空間利用率，但是在一定高度范圍內，纖維本身對于微藻培養所釋放的液量在豎直高度內不可控，滿足頂端耗液量時，下方供液量不足，不能滿足微藻的生長需要；滿足下方耗液量時，上方液量過大，導致外表面的微藻被沖刷掉。因此液量的控制是目前半干式固態培養方式無法突破的難點。
技術實現思路
本技術提供了一種單位面積產率高、能夠降低微生物培養系統能耗、節省微生物培養所需的培養液并能夠精密控制液量的中空式微生物培養膜板，以及包括此培養膜板的微生物培養系統。為此，根據本申請的一個方面，提供了一種中空式微生物培養膜板，其限定出板厚度方向和垂直于所述板厚度方向的板體，所述板體由多根膜絲構成并且包括在所述板厚度方向上相反的第一外表面和第二外表面，所述多根膜絲中的每根膜絲包括膜壁，所述膜壁包括液體可透過的微孔并且限定出相應膜絲的內孔，被供應到各膜絲的內孔中的液體透過相應膜絲的膜壁上的微孔到達所述第一外表面和第二外表面，待培養的微生物被附著和生長于所述第一外表面和第二外表面上。根據可選實施例，所述板體包括至少一個編織部分，所述編織部分由所述多根膜絲中的至少一些膜絲相互交叉形成。根據可選實施例，所述板體包括至少一個由中心軸線彼此平行的至少一些膜絲相互鄰接而構成的并排布置部分，這些膜絲中每一根膜絲的中心軸線沿該膜絲的延伸方向延伸并且垂直于所述板厚度方向。 根據可選實施例，所述膜絲的微孔具有適于液體透過而目標微生物細胞不能透過的尺寸。根據可選實施例，所述膜絲的膜壁的內表面和外表面之一或兩者包括具有孔眼的致密層，所述孔眼具有適于液體透過而目標微生物細胞不能透過的尺寸。根據可選實施例，所述致密層的孔眼具有0.01-2 μπι范圍內的直徑尺寸。根據可選實施例，構成所述并排布置部分的所有膜絲的中心軸線都位于垂直于所述板厚度方向的同一個平面中。根據可選實施例，構成所述并排布置部分的膜絲的中心軸線位于垂直于所述板厚度方向的多個平面中。根據可選實施例，構成所述并排布置部分的所有膜絲中的第奇數根膜絲的中心軸線位于垂直于所述板厚度方向的第一平面中，構成所述并排布置部分的所有膜絲中的第偶數根膜絲的中心軸線位于垂直于所述板厚度方向的第二平面中，所述第一平面和所述第二平面在所述板厚度方向上間隔開。根據可選實施例，所述板厚度方向為水平方向，所述膜絲的延伸方向為豎直方向或近似豎直方向。根據可選實施例，所述膜絲的制成材料包括有機材料或無機材料。根據可選實施例，所述有機材料包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PS)、聚丙烯晴(PAN)、醋酸纖維素(CA)、聚丙烯(PP)、殼聚糖膜(CS)、聚電解質復合物(PEC)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVAL)或聚苯基-1，2，4三嗪(PPT);所述無機材料包括陶瓷膜、多孔玻璃或分子篩。根據可選實施例，各膜絲具有相同或不同的長度，相同或不同的橫截面形狀和相同或不同的橫截面尺寸。根據可選實施例，所述橫截面形狀為圓形或橢圓形或花形。根據可選實施例，相鄰的膜絲之間通過連續的粘接部或間隔的粘接部連接。根據可選實施例，所述中空式微生物培養膜板包括增強所述中空式微生物培養膜板垂直于所述板厚度方向的穩定性的約束結構。根據可選實施例，所述約束結構是在膜絲之間延伸的束縛線。根據可選實施例，所述液體為培養微生物所需的營養液。根據本申請的另一方面，提供了一種包括上述中空式微生物培養膜板的微生物培養系統。根據可選實施例，所述微生物培養系統還包括向所述中空式微生物培養膜板的各膜絲的內孔供應液體的供液裝置和收集來自所述中空式微生物培養膜板的各膜絲的內孔的液體的集液裝置。根據可選實施例，所述供液裝置被提供為供液管，所述供液管包括與所述中空式微生物培養膜板的各膜絲的內孔連通的供液孔或供液槽。根據可選實施例，所述集液裝置被提供為集液管，所述集液管包括與所述中空式微生物培養膜板的各膜絲的內孔連通的集液孔。根據可選實施例，所述微生物培養系統還包括將所述供液裝置與所述中空式微生物培養膜板附接到一起使兩者保持相對固定的第一附接裝置，和/或將所述集液裝置與所述中空式微生物培養膜板附接到一當前第1頁1 2 3 4 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種中空式微生物培養膜板，其特征在于，所述中空式微生物培養膜板限定出板厚度方向和垂直于所述板厚度方向的板體，所述板體由多根膜絲構成并且包括在所述板厚度方向上相反的第一外表面和第二外表面，所述多根膜絲中的每根膜絲包括膜壁，所述膜壁包括液體可透過的微孔并且限定出相應膜絲的內孔，被供應到各膜絲的內孔中的液體透過相應膜絲的膜壁上的微孔到達所述第一外表面和第二外表面，待培養的微生物被附著和生長于所述第一外表面和第二外表面上。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡強，于琪，
申請(專利權)人：國家開發投資公司，中國電子工程設計院，
類型：新型
國別省市：北京;11