一種微生物培養(yǎng)板及微生物培養(yǎng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及一種微生物培養(yǎng)板及包括此微生物培養(yǎng)板的微生物培養(yǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]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(lán)細(xì)菌等含有葉綠素可進(jìn)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(zhì)，可以作為水產(chǎn)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(zhì)和微量元素等，這些物質(zhì)具有高經(jīng)濟(jì)價值，可以被用在功能食品、食品添加劑、制藥等領(lǐng)域。特別是通過微藻大規(guī)模培養(yǎng)獲得富含油脂的微藻生物質(zhì)，經(jīng)過提取和轉(zhuǎn)化形成生物液體燃料(如:生物柴油、航空煤油和汽油)，如生物液體燃料被認(rèn)為是解決生物能源生產(chǎn)與固碳減排的最重要途徑之一。
[0003]目前的微生物培養(yǎng)方式包括跑道池式、管道式等開放式或封閉式微生物培養(yǎng)方式。長期以來，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員已經(jīng)對這些培養(yǎng)方式研發(fā)出多種變型，然而，微生物培養(yǎng)的單位面積產(chǎn)率和培養(yǎng)成本等方面仍沒有突破性進(jìn)展，培養(yǎng)過程中耗水量大，能耗高，不能實(shí)現(xiàn)在最大限度地提升微藻單位面積產(chǎn)率的同時降低能耗的目的。
[0004]例如:跑道池式微生物培養(yǎng)系統(tǒng)培養(yǎng)效率低，光源利用率不足，攪拌等均質(zhì)化處理的能耗大，培養(yǎng)條件難以控制，容易產(chǎn)生雜菌污染，占地面積大，受氣候影響大，同時由于自然蒸發(fā)，培養(yǎng)體系中的水散失嚴(yán)重，造成培養(yǎng)液鹽度過高，導(dǎo)致微藻生長緩慢，難以實(shí)現(xiàn)高密度培養(yǎng)，單位面積產(chǎn)率低，后處理能耗大，藻體收集成本高。
[0005]管道式微生物培養(yǎng)系統(tǒng)建立成本較高；培養(yǎng)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(chǎn)率不高，運(yùn)行和維護(hù)成本較高。
[0006]無論是跑道池式等開放式微生物培養(yǎng)方式，還是管道式等封閉式微生物培養(yǎng)方式，在提高單位面積產(chǎn)率和降低成本方面沒有突破性的進(jìn)展，近幾年新發(fā)展起來一種半干式固態(tài)培養(yǎng)方式，該種培養(yǎng)方式的培養(yǎng)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(jī)理為:纖維以一定方式豎直懸掛，培養(yǎng)液從上至下補(bǔ)充，儲存在纖維內(nèi)部，纖維內(nèi)部儲存的培養(yǎng)液從內(nèi)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(diǎn)在于整個培養(yǎng)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(yǎng)液，在一定程度上降低能耗、提高產(chǎn)率、提高空間利用率，但是在一定高度范圍內(nèi)，纖維本身對于微藻培養(yǎng)所釋放的液量在豎直高度內(nèi)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(dǎo)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(tài)培養(yǎng)方式無法突破的難點(diǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的是提高微生物培養(yǎng)板的微生物單位面積產(chǎn)率、降低微生物培養(yǎng)系統(tǒng)能耗以及節(jié)省和精密控制培養(yǎng)微生物所需培養(yǎng)液。
[0008]為此，根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種微生物培養(yǎng)板，所述微生物培養(yǎng)板具有在豎向方向上供應(yīng)液體的頂端和排出液體的底端，以及連接頂端和底端的在垂直于所述豎向方向的橫向方向上第一側(cè)和第二側(cè)，并且包括第一膜層和第二膜層，還包括分別由所述第一膜層和第二膜層提供的相反的第一外表面和第二外表面，待培養(yǎng)的目標(biāo)微生物被附著和生長于所述第一外表面和第二外表面上，所述第一膜層和所述第二膜層具有適于液體透過的微孔，其中，所述第一膜層和第二膜層在第一側(cè)和第二側(cè)密封地連接在一起而形成中空的內(nèi)部空間，被從頂端供應(yīng)到所述內(nèi)部空間內(nèi)的液體透過所述第一膜層和第二膜層到達(dá)所述第一外表面和第二外表面。
[0009]根據(jù)一個可行實(shí)施例，所述微生物培養(yǎng)板包括將所述內(nèi)部空間分割為多個豎向廊道的多個豎向密封線，所述多個豎向廊道沿所述橫向方向并排布置。在本文中，“豎向”包括豎直方向和近似豎直方向橫向”包括水平方向和近似的水平方向。
[0010]根據(jù)一個可行實(shí)施例，各豎向廊道以及各豎向密封線從頂端延伸到底端。
[0011 ] 根據(jù)一個可行實(shí)施例，所述微生物培養(yǎng)板還包括橫斷各豎向廊道和各豎向密封線設(shè)置的彼此間隔開的多個橫向廊道，所述多個橫向廊道中的每一個都與所述多個豎向廊道中的每一個連通。
[0012]根據(jù)一個可行實(shí)施例，每一個橫向廊道都從微生物培養(yǎng)板的第一側(cè)延伸到微生物培養(yǎng)板的第二側(cè)。
[0013]根據(jù)一個可行實(shí)施例，每一個橫向廊道與其頂端側(cè)的豎向廊道段通過上側(cè)孔連通。
[0014]根據(jù)一個可行實(shí)施例，每一個橫向廊道與其底端側(cè)的豎向廊道段通過下側(cè)孔連通。
[0015]根據(jù)一個可行實(shí)施例，所述上側(cè)孔與所述下側(cè)孔在豎向方向上錯開布置。
[0016]根據(jù)一個可行實(shí)施例，每一個橫向廊道與其頂端側(cè)的豎向廊道段通過兩個上側(cè)孔連通，每一個橫向廊道與其底端側(cè)的豎向廊道段通過一個下側(cè)孔連通，所述一個下側(cè)孔與每個上側(cè)孔之間的距離相等。
[0017]根據(jù)一個可行實(shí)施例，所述微生物培養(yǎng)板包括將所述內(nèi)部空間分割為多個橫向廊道的多個橫向密封線，所述多個橫向廊道沿所述豎向方向并排布置且相互連通。
[0018]根據(jù)一個可行實(shí)施例，所述多個橫向密封線中的第奇數(shù)個橫向密封線從內(nèi)部空間的一側(cè)延伸至距該內(nèi)部空間的另一側(cè)第一距離的位置，所述多個橫向密封線中的第偶數(shù)個橫向密封線從內(nèi)部空間的所述另一側(cè)延伸至距所述內(nèi)部空間的所述一側(cè)第二距離的位置。
[0019]根據(jù)一個可行實(shí)施例，所述微生物培養(yǎng)板包括將每個豎向廊道分割為沿所述豎向方向并排布置且相互隔開的多個橫向廊道的多個橫向密封線，多個橫向廊道相互連通。
[0020]根據(jù)一個可行實(shí)施例，對于所述多個豎向廊道中的一個豎向廊道而言，該豎向廊道的所述多個橫向密封線中的第奇數(shù)個橫向密封線從該豎向廊道的一側(cè)延伸至距該豎向廊道的另一側(cè)第一距離的位置，該豎向廊道的所述多個橫向密封線中的第偶數(shù)個橫向密封線從該豎向廊道的所述另一側(cè)延伸至距該豎向廊道的所述一側(cè)第二距離的位置。
[0021]根據(jù)一個可行實(shí)施例，對于與所述多個豎向廊道中的一個豎向廊道相鄰的豎向廊道而言，該豎向廊道的所述多個橫向密封線中的第奇數(shù)個橫向密封線從該豎向廊道的所述另一側(cè)延伸至距該豎向廊道的所述一側(cè)第三距離的位置，該豎向廊道的所述多個橫向密封線中的第偶數(shù)個橫向密封線從該豎向廊道的所述一側(cè)延伸至距該豎向廊道的所述另一側(cè)第四距離的位置。
[0022]根據(jù)一個可行實(shí)施例，所述第一距離等于所述第二距離。
[0023]根據(jù)一個可行實(shí)施例，所述第三距離等于所述第四距離。
[0024]根據(jù)一個可行實(shí)施例，所述微生物培養(yǎng)板包括在所述內(nèi)部空間內(nèi)從第一側(cè)開始沿橫向方向以朝向頂端傾斜的第一斜率延伸至超過所述內(nèi)部空間半途但未至第二側(cè)的第一末端位置的多個第一斜密封線，從而形成多個第一側(cè)斜廊道，以及包括在所述內(nèi)部空間內(nèi)從第二側(cè)開始沿橫向方向以朝向頂端傾斜的第二斜率延伸至超過所述內(nèi)部空間半途但未至第一側(cè)的第二末端位置的多個第二斜密封線，從而形成多個第二側(cè)斜廊道，第一側(cè)斜廊道和第二側(cè)斜廊道相互連通。
[0025]根據(jù)一個可行實(shí)施例，對于每一個豎向廊道來說，所述微生物培養(yǎng)板包括從相應(yīng)豎向廊道的第一側(cè)開始沿橫向方向以朝向頂端傾斜的第一斜率延伸至超過該相應(yīng)豎向廊道的半途但未至該相應(yīng)豎直廊道的第二側(cè)的第一末端位置的多個第一斜密封線，從而形成多個第一側(cè)斜廊道，以及包括從該豎向廊道的第二側(cè)開始沿橫向方向以朝向頂端傾斜的第二斜率延伸至超過該豎向廊道半途但未至該相應(yīng)豎直廊道的第一側(cè)的第二末端位置的多個第二斜密封線，從而形成多個第二側(cè)斜廊道，第一側(cè)斜廊道和第二側(cè)斜廊道相互連通。
[0026]根據(jù)一個可行實(shí)施例，在豎向方向上在各第一斜密封線的第一末端位置和各第二斜密封線的第二末端位置之間形成重疊區(qū)域，在該重疊區(qū)域內(nèi)，所述多個第一斜密封線和所述多個第二斜密封線交替布置。
[0027]根據(jù)一個可行實(shí)施例，所述第一末端位置距第二側(cè)的距離與所述第二末端位置距第一側(cè)的距離相等。
[0028]根據(jù)一個可行實(shí)施例，所述第一斜率等于所述第二斜率。
[0029]根據(jù)一個可行實(shí)施例，所述中空的內(nèi)部空間內(nèi)設(shè)有由疏水性材料或親水性材料制成的夾層。
[0030]根據(jù)一個可行實(shí)施例，所述第一膜層和所述第二膜層的制成材料包括有機(jī)材料或無機(jī)材料，有機(jī)材料包括聚四氟乙烯(PTFE)、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(zhì)復(fù)合物(PEC)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVAL)、聚苯基-1，2，4三嗪(PPT)，無機(jī)材料包括陶瓷膜、多孔玻璃或分子篩。
[0031]根據(jù)一個可行實(shí)施例，所述微孔具有適于液體透過而目標(biāo)微生物細(xì)胞不能透過的孔徑尺寸，優(yōu)選地，微孔孔徑尺寸為0.01-2微米。
[0032]根據(jù)一個可行實(shí)施例，所述液體為培養(yǎng)目標(biāo)微生物所需的培養(yǎng)液。
[0033]根據(jù)一個可行實(shí)施例，各密封的形成方式包括粘接或熱熔。
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