微藻能效优化的培养系统及方法_2

文档序号:9284542阅读:来源:国知局
个数来改变光强,与之相比,本发明操作简单,省时省力。
[0033] 3)可用于在光源能耗固定时,通过光照周期和光强的协同控制,实现在不增加能 耗的情况下,提升微藻生物量的目的。
[0034] 4)可用于寻找能效最高的光照强度,而传统的培养系统只能找到生物量生长最高 的光照强度。
[0035] 6)可用于寻找能效最高的光照周期,而传统的培养系统只能找到生物量生长最高 的光照周期。
[003引 6)可用于不同颜色的光源在光强相同的条件下,比较微藻的能量利用差异,而传 统的培养系统由于无法保证在灯管个数、锥形瓶与灯组的相对位置在不同条件下的一致 性,故无法实现能效比较的功能。
【附图说明】
[0037] 图1为本发明系统示意图;
[003引图2为实施例OD值与细胞干重的换算的标准曲线;
[003引图3为实施例中蛋白核小球藻,在总能耗一致且能耗强度相同的条件下,LED光源 的颜色不同时,生长情况的结果示意图;
[0040]图4为实施例中蛋白核小球藻在能耗相同的条件下,功率不同时,生长情况的结 果不意图;
[0041] 图5为实施例中蛋白核小球藻在不同光强条件下,生长情况的结果示意图;
[0042] 图6为实施例中蛋白核小球藻,保持光照强度相同,光源颜色不同时,生长情况的 结果示意图;
[0043] 图中:1空气累、2气管、3气流调节阀、4气体流量计、5气流分流器、6微孔滤膜、7 锥形瓶、8培养液、9光强计、10溫度计、11箱体、12L邸灯组、13导线、14用电监测器、15调 光器、16定时器、17电源。
【具体实施方式】
[0044] 下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在W本发明技术方案为前提下进行 实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。
[0045]除非另有指明,否则本发明中所用的所有技术和科学术语与本发明设及技术领域 的普通技术人员的常规理解有相同含义。
[0046] 能耗强度:是指微藻光源在单位时间内的用电量。
[0047] 微藻:是指单细胞浮游藻类,优选为任意澄清液体培养基纯培养的单细胞浮游藻 类。 实施例1
[0048] 蛋白核小球藻,在单日能耗和能耗强度相同的条件下,L邸光源的颜色不同时,通 过生长情况结果的比较,发现能效最高的颜色的光源。
[004引 1)培养基的制备:W蒸馈水配制改进后的BG- 11培养基,每升含有1. 5gNaN03、 0. 04gK2HP04、0.075gM拆04??&0、0.036gCaClz? 2&0、0. 006g巧樣酸、0. 006g巧樣酸 铁锭、O.OOlg邸TA和1.0血的A5微量元素,A5微量元素每升含有:2.86g&803、1.81邑 MnClz?他20、0. 05gC0CI2? 6&0、0. 79gOiS04? 5&0、0. 22gZnS04? 7&0 和 0. 39gNazMoO*。
[0050] 2)0D值与细胞干重的换算曲线的制作:
[0051] 将稀释后不同浓度的藻液,测定其0D值;
[005引准确吸取5mL,转移至已称重的10血离屯、管中。每个样品立个重复;
[005引 800化pm离屯、lOmin后,弃去上清。用10%的乙醇洗涂两次;
[0054] 放入冷冻干燥器中干燥至恒重,准确称量后计算细胞干重;
[00巧]W不同0D值的藻液重复上述操作,获得一系列的0D值及其所对应的细胞干重;
[0056] W0D值和相应的细胞干重作图,获得换算曲线,如图2所示。
[0057] 4)蛋白核小球藻的培养:
[0058] 将培养基分装进lOOOmL的通气锥形瓶中,分别装入500mU将分装好的培养基,放 入高压灭菌锅中,在120°C、30min条件下,灭菌。
[0059] 灭菌后的培养基中,接入适当浓度的蛋白核小球藻的藻种,使得最终培养液在 〇的5。值为0. 1。将接种完毕的锥形瓶,放入用布包裹的之间上,用光强计确定平面内光强最 高的位置,将锥形瓶放在此位置。将锥形瓶与橡胶管连接,通入空气。同样,操作做=次,分 别放入白色光源,蓝色光源和红色光源下。
[0060] W培养条件的设置:将单日能耗确定为0. 8kwh,光照时间确定为18h,由此,计算 得光源的总功率为44. 4W。在白光下,调节调光器,同时观察用电监测器(可显示光源总功 率),至用电监测器上显示,光源总功率为44. 4时,停止调节。
[0061] 在蓝光下,调节调光器,同时观察用电监测器(可显示光源总功率),至用电监测 器上显示,光源总功率为44. 4时,停止调节。
[0062] 与W上两组类似,在红光下,调节调光器,同时观察用电监测器(可显示光源总功 率),至用电监测器上显示,光源总功率为44. 4时,停止调节。
[0063] 6)数据记录和分析:每日取ImL培养液,稀释后,用紫外分光广度计测定在650nm 处的0D值,使用EXC化进行数据分析,实验结果见图3和下表。
[0064] 注:单位生物量能耗:一定条件下,微藻10天内光源的总能耗,与十天内每升生物 质增加值的比。
[006引 4)实验结论:在相同的功率和相同的光照时间的条件下,不同颜色的光消耗相同 的能量,但却产生了不同的生长效果。
[0066] 在单日能耗0. 8kwh,单日光照18h的条件下,蓝光的能效最高,白光次之,红光能 效最差,其中红光比白光能耗高出了 16%,因此在实际生产中,在此条件下,应使用此灯管 品种的白色光源。 实施例2
[0067] 蛋白核小球藻在单日能耗相同的前提条件下,蓝光下,通过光照强度和光照周期 的协同调控(即能耗强度不同),提升光源能量利用效率。
[006引 1)培养基的制备:W蒸馈水配制改进后的BG- 11培养基,每升含有1. 5gNaN化、0. 04gK2HP04、0. 075gM拆04 ? ?&0、0. 036gCaClz? 2&0、0. 006g巧樣酸、0. 006g巧樣酸 铁锭、O.OOlg邸TA和1.0血的A5微量元素,A5微量元素每升含有:2.86g&803、1.81邑 MnClz?他20、0.05gC0CI2? 6&0、0. 79gOiS04 ? 5&0、0. 22gZnS04 ? 7&0和0. 39gNazMoO*。
[0069] 2)蛋白核小球藻的培养:
[0070] 将培养基分装进lOOOmL的通气锥形瓶中,分别装入500mU将分装好的培养基,放 入高压灭菌锅中,在120°C、30min条件下,灭菌。
[0071] 灭菌后的培养基中,接入适当浓度的蛋白核小球藻的藻种,使得最终培养液在 0的5。值为0. 1 -0. 11。将接种完毕的锥形瓶,放入用布包裹的之间上,用光强计确定平面内 光强最高的位置,将锥形瓶放在此位置。将锥形瓶与橡胶管连接,通入空气。同样操作做= 次,分别放入功率为44. 4W,53. 3W和66. 6W的光源下。
[0072] 3)培养条件的设置:将单日能耗确定为0. 8kwh,光照时间确定为18h,由此,计算 得光源的功率为44. 4W。在蓝光下,调节调光器,同时观察用电监测器(可显示光源总功 率),至用电监测器上显示,光源总功率为44. 4时,停止调节,同时通过光强计记录下此时 的光照强度。
[0073] 与此类似,将单日能耗确定为0. 8kwh,光照时间定为15h,计算得光源的功率为 53. 3W。在白光下,调节调光器,同时观察用电监测器(可显示光源总功率),至用电监测器 上显示,光源总功率为53. 3时,停止调节,同时通过光强计记录下此时的光照强度。
[0074] 与W上两组实验类似,将单日能耗确定为0. 8kwh,光照时间定为12h,计算得光源 的功率为66. 6W。在蓝光下,调节调光器,同时观察用电监测器(可显示光源总功率),至用 电监测器上显示,光源总功率为66. 6时,停止调节,同时通过光强计记录下此时的光照强 度。
[00巧]4)数据记录和分析:每日取ImL培养液,稀释后,用紫外分光广度计测定在650nm处的0D值,使用EXC化进行数据分析,实验结果见图4和下表。
[0076] 注:单位生物量能耗:一定条件下,微藻10天内光源的总能耗,与十天内单位生物 量增加值的比。
[0077] W实验结论:蛋白核小球藻在能耗相同时,不同能耗强度下,能效差异明显,在能 耗强度为44. 4时,能源利用效率最高,在53. 3W时,能效次之,在66. 6W时,能效最差,最优 条件相比最低条件节能近60%倍。 实施例3
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