生物質(zhì)多培養(yǎng)池培養(yǎng)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)多培養(yǎng)池培養(yǎng)方法，其包括以下步驟：（1）對(duì)單個(gè)培養(yǎng)池活性物質(zhì)的工業(yè)化培養(yǎng)過程分解為幾個(gè)基本工序；（2）分析基本工序中每個(gè)工序所消耗的生產(chǎn)基地資源；（3）負(fù)荷分析；（4）確定單個(gè)培養(yǎng)池在一個(gè)生產(chǎn)周期中每天的各基本工序負(fù)荷消耗；（5）根據(jù)生產(chǎn)目標(biāo)確定需要培養(yǎng)池的數(shù)量，通過負(fù)荷累計(jì)確定最佳方案。本發(fā)明的多培養(yǎng)池生產(chǎn)的方法可以實(shí)現(xiàn)高效率、科學(xué)可靠的運(yùn)行含有多個(gè)開放式的微生物生物質(zhì)培養(yǎng)池的生產(chǎn)系統(tǒng)，使得生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能最大化。
【專利說明】生物質(zhì)多培養(yǎng)池培養(yǎng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及藻類生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]微生物生物質(zhì)為微藻和細(xì)菌的微生物混合群，所述混合群是微藻、硅藻、酵母、真菌、原生生物、小型浮游生物和細(xì)菌的絮凝物。微藻在水產(chǎn)養(yǎng)殖中用作軟體動(dòng)物類、甲殼動(dòng)物類和某些魚類的飼料，并且用于水產(chǎn)養(yǎng)殖食物鏈中使用的浮游動(dòng)物的飼料。微藻在對(duì)蝦養(yǎng)殖中起到了關(guān)鍵作用。含微藻的微生物生物質(zhì)絮團(tuán)在干燥后可作為甲殼動(dòng)物的飼料添加劑，但主要的困難是產(chǎn)量穩(wěn)定、價(jià)格低廉的產(chǎn)品。
[0003]微藻、螺旋藻、娃藻等微生物的生產(chǎn)工藝一般是使用合適的碳源、營養(yǎng)原料在一定的容器內(nèi)經(jīng)過一定時(shí)間及條件下進(jìn)行繁殖生長，其中容器有開發(fā)式、封閉式。從工業(yè)化規(guī)?；a(chǎn)來看，微生物生物質(zhì)的培養(yǎng)需要大量的水體、增氧、曝氣等條件，而穩(wěn)定、低成本的生產(chǎn)是目前微生物生產(chǎn)的主要障礙。
[0004]目前微藻的培養(yǎng)技術(shù)主要側(cè)重于養(yǎng)料投放的用量、培養(yǎng)的環(huán)境控制,產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)出。隨著技術(shù)的發(fā)展，上述技術(shù)也日趨完善，在工業(yè)化生產(chǎn)需求逐步提高的背景下，成熟、高效的工業(yè)化操作技術(shù)日趨成為短板。從工業(yè)化規(guī)?；嵌瓤矗⑸锷镔|(zhì)培養(yǎng)涉及到培養(yǎng)容器、注水、投放原料、攪拌增氧曝氣的工藝、質(zhì)量控制規(guī)范、物料收取、排水等，尤其是在多培養(yǎng)池連續(xù)生產(chǎn)的情況下，這些技術(shù)的解決是規(guī)模化產(chǎn)出的關(guān)鍵。就現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)展來說，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，一些微藻的技術(shù)，如中國專利CN102863115A所公開的技術(shù)，一定程度上犧牲了產(chǎn)能的發(fā)揮。
[0005]發(fā)明專利(CN102016001A)提到了微生物生物質(zhì)的生產(chǎn)方法可以在室外水箱或水池分批或半連續(xù)方式操作，但并未公開工業(yè)化生產(chǎn)的可行性方法。在發(fā)明專利(CN102016001A)涉及的微生物生物質(zhì)培養(yǎng)，微藻領(lǐng)域所涉及的微藻產(chǎn)品的生產(chǎn)有一個(gè)共同特點(diǎn)，都是使用不同種類配比的養(yǎng)料、不同種類的碳源在培養(yǎng)容器內(nèi)(封閉式的有光合反應(yīng)器、發(fā)酵罐，開放式的養(yǎng)殖池)攪拌充氣使之充分生長，然后進(jìn)行采收、干燥。當(dāng)培養(yǎng)容器為一個(gè)或通常的2~4個(gè)時(shí)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程很容易通過人工或自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)。然而當(dāng)考慮工業(yè)化規(guī)模化生產(chǎn)，考慮增加培養(yǎng)容器至10~40個(gè)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)很多新的困難。當(dāng)培養(yǎng)容器數(shù)量眾多時(shí)，累計(jì)起來的碳源、養(yǎng)料投放、設(shè)備、電力消耗等會(huì)成為一個(gè)很大的數(shù)字。這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)對(duì)于各項(xiàng)物資、設(shè)備、人員的管理問題。
[0006]當(dāng)培養(yǎng)容器數(shù)量增加時(shí)，他們所能達(dá)到的總的最高產(chǎn)品就需要作科學(xué)的測(cè)算。最簡單的計(jì)算方法，設(shè)培養(yǎng)容器有η個(gè)，一定時(shí)間tn內(nèi)的當(dāng)個(gè)培養(yǎng)容器產(chǎn)量為Pn時(shí)，整個(gè)生產(chǎn)時(shí)間T內(nèi)的總產(chǎn)量P。
[0007]P = T/tn X n X Pn
[0008]但這種計(jì)算方式無疑是錯(cuò)誤的，只是將總產(chǎn)量作了最理想化的考慮，實(shí)際生產(chǎn)必須考慮一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)各項(xiàng)投入要素的最大供應(yīng)能力，比如未作科學(xué)規(guī)劃時(shí)某一個(gè)生產(chǎn)時(shí)間點(diǎn)會(huì)有多個(gè)培養(yǎng)容器需要同時(shí)投放碳源，另一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)會(huì)同時(shí)需要更大的電力供應(yīng)以確保設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)整個(gè)工廠的碳源投放能力、電力供應(yīng)能力小于時(shí)間點(diǎn)的需求量時(shí)，生產(chǎn)就會(huì)不可實(shí)現(xiàn)，就必須通過減少和延后培養(yǎng)池生產(chǎn)的方法來作調(diào)整，進(jìn)而整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能下降，導(dǎo)致單位產(chǎn)品的人力、物力、財(cái)力的消耗升高，進(jìn)而導(dǎo)致成本上升。
【權(quán)利要求】
1.一種生物質(zhì)多培養(yǎng)池培養(yǎng)方法，其特征在于包括以下步驟: (1)工藝分解 針對(duì)待培養(yǎng)生物質(zhì)對(duì)單個(gè)培養(yǎng)池活性物質(zhì)的工業(yè)化培養(yǎng)過程分解為幾個(gè)基本工序； (2)工序分析 分析所述幾個(gè)基本工序中每個(gè)工序所消耗的生產(chǎn)基地資源，包括電力投入、人員投入、供水需求、排水需求、物料投放需求； (3)負(fù)荷分析 列出各工序?qū)ιa(chǎn)基地資源的負(fù)荷數(shù)據(jù)，根據(jù)基地的投資規(guī)模、軟硬件條件、管理能力列出基本負(fù)荷與極限負(fù)荷； (4)確定單個(gè)培養(yǎng)池在一個(gè)生產(chǎn)周期中每天的各基本工序負(fù)荷消耗； (5)根據(jù)生產(chǎn)目標(biāo)確定需要培養(yǎng)池的數(shù)量，通過負(fù)荷累計(jì)確定最佳方案； (5.1)根據(jù)生產(chǎn)目標(biāo)，確定需要η個(gè)相同的培養(yǎng)池,第Ν+1號(hào)培養(yǎng)池比N號(hào)培養(yǎng)池晚投料t天，同一個(gè)培養(yǎng)池前后兩個(gè)生產(chǎn)周期相隔時(shí)間為八1'天3為0，1，2，3，，，，k的非負(fù)整數(shù)，AT為0，1，2，3，，，，j的非負(fù)整數(shù)，且N+1 ( η; (5.2)依次計(jì)算當(dāng)t=0，l，2，3，，，，k時(shí)，ΛΤ=0，1，2，3，，，，j時(shí)，的非負(fù)整數(shù)對(duì)生產(chǎn)周期的每天內(nèi)從I號(hào)培養(yǎng)池到η號(hào)培養(yǎng)池的各項(xiàng)基本工序負(fù)荷消耗進(jìn)行累計(jì)，得到每天內(nèi)η個(gè)培養(yǎng)池各項(xiàng)基本工序的總負(fù)荷累計(jì)值； (5.3)比較七=0，1，2，3，，，沽及ΛΤ=0，1，2，3，，，，j時(shí)，步驟5.2所得到的各組總負(fù)荷累計(jì)值，確定最佳的方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)多培養(yǎng)池培養(yǎng)方法，其特征在于:所述生物質(zhì)為微藻和細(xì)菌的微生物混合群，所述混合群是微藻、硅藻、酵母、真菌、原生生物、小型浮游生物和細(xì)菌的絮凝物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物質(zhì)多培養(yǎng)池培養(yǎng)方法，其特征在于:所述生物質(zhì)來源于根據(jù)公布號(hào)為CN102016001A的中國發(fā)明專利申請(qǐng)所記載方法而獲得的微生物生物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物質(zhì)多培養(yǎng)池培養(yǎng)方法，其特征在于包括以下步驟: (1)工藝分解； 針對(duì)待培養(yǎng)生物質(zhì)對(duì)單個(gè)培養(yǎng)池活性物質(zhì)的工業(yè)化培養(yǎng)過程包括以下幾個(gè)基本工序:注水、初次投養(yǎng)料、初次培養(yǎng)、二次投養(yǎng)料、投碳源、培養(yǎng)、排水、抽取物料，每個(gè)工序列出對(duì)應(yīng)的英文描述及字母標(biāo)識(shí)，分解后的工藝可以使用字母標(biāo)識(shí)來完整描述生產(chǎn)流程； (2)工序分析； (3)負(fù)荷分析； 列出各工序?qū)ιa(chǎn)基地資源的負(fù)荷數(shù)據(jù)，根據(jù)基地的投資規(guī)模、軟硬件條件、管理能力列出基本負(fù)荷與極限負(fù)荷； (4)確定單個(gè)培養(yǎng)池在一個(gè)生產(chǎn)周期中每天的各基本工序負(fù)荷消耗； (5)根據(jù)生產(chǎn)目標(biāo)確定需要培養(yǎng)池的數(shù)量，通過負(fù)荷累計(jì)確定最佳方案； (5.1)根據(jù)生產(chǎn)目標(biāo)，確定需要η個(gè)相同的培養(yǎng)池,第Ν+1個(gè)培養(yǎng)池比N號(hào)培養(yǎng)池晚投料t天，t為O，1，2，3，，，，k的非負(fù)整數(shù)，且N+1 ( η, (5.2)依次計(jì)算當(dāng)t=0，1，2，3，，，，k時(shí)，對(duì)生產(chǎn)周期的每天內(nèi)從I號(hào)培養(yǎng)池到η號(hào)培養(yǎng)池的各項(xiàng)基本工序負(fù)荷消耗進(jìn)行累計(jì)，得到每天內(nèi)η個(gè)培養(yǎng)池各項(xiàng)基本工序的總負(fù)荷累計(jì)值； (5.3)比較t=0，1，2，3，，，，k時(shí)，步驟5.2所得到的各組總負(fù)荷累計(jì)值，根據(jù)以下原則確定最佳的方案: A.—個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)各項(xiàng)基本工序的負(fù)荷波動(dòng)平緩； B.一個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)各項(xiàng)基本工序的負(fù)荷沒有超出極限負(fù)荷； C.注水工序有部分用水可以直接使用排水工序中排出的水，因此注水量和排水量可以部分對(duì)沖，對(duì)沖率為30%~〈50%，對(duì)沖率=可對(duì)沖排水量/總進(jìn)水量X 100% ； D.人員投入的工作時(shí)間和物料投放均需要考慮滿足在上限值和下限值范圍之內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)多培養(yǎng)池培養(yǎng)方法，其特征在于:步驟4還包括根據(jù)各基本工序負(fù)荷消耗繪制負(fù)荷曲線，用于反映整個(gè)生產(chǎn)基地運(yùn)行的各種負(fù)荷的高低。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)多培養(yǎng)池培養(yǎng)方法，其特征在于:所述培養(yǎng)池為方形或長方形培養(yǎng)池，優(yōu)選的長寬比為1:1~1.3:1，培養(yǎng)池水深:0.5~3.0米，培養(yǎng)水體體積為4000~30000立方 米。
【文檔編號(hào)】C12N1/20GK103911320SQ201410090816
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】許建剛, 謝全森, 王停軍, 馮衛(wèi)東 申請(qǐng)人:廣東美瑞科海洋生物科技有限公司