Установка для культивирования микроводорослей

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к получению биомассы. Установка для культивирования микроводорослей состоит из фотобиореактора, выполненного в виде последовательно соединенных труб из светопрозрачного материала, источника света, выполненного из светодиодных модулей, баллона с углекислым газом, барботажной трубки, дозатора суспензии, емкостей для питательного раствора и исходной суспензии, микроконтроллера, насоса и дозатора суспензии. Светопрозрачные трубы разделены на единичные секции перегородками с закручивающимися элементами, в которые инжектируется необходимое для каждой секции количество питательного раствора. Повышается выход готовой биомассы. 2 ил.

 

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для получения биомассы фотосинтезирующих микроорганизмов, в частности микроводорослей, являющихся источником липидной фракции, которая может быть использована в нефтехимической и топливной промышленности для получения компонентов жидкого биодизельного топлива, являющегося альтернативной заменой товарному нефтяному дизельному топливу.

Известно устройство для культивирования хлореллы [патент РФ, RU 2477040 С2, A01G 33/00, 2013], содержащее рабочую емкость из прозрачного материала с вертикальной светоотражающей перегородкой, источники света, баллон с углекислым газом.

Недостатками данного устройства являются то, что культура микроводорослей освещается лишь с одной стороны, а также отсутствие возможности регулировать температуру жидкости в оптимальном для данного вида микроводорослей диапазоне.

Наиболее близкой к заявляемой установке является установка для культивирования микроводорослей [Полезная модель РФ, RU 139711 U1, A01G 33/00, 2013]. Установка состоит из рабочей емкости, содержащей расположенные одна над другой параллельные трубы из материала, прозрачного в видимой области спектра, последовательно соединенные между собой и образующие канал для ламинарного движения жидкости, заканчивающийся снизу управляемым вентилем, источника света, выполненного из светодиодных модулей, баллона с углекислым газом, присоединенного трубопроводом к нижней части рабочей емкости через клапан-редуктор, расходной емкости, соединенной с верхней частью рабочей емкости трубопроводом через управляемый клапан, расходной емкости, соединенной трубопроводом через управляемый вентиль с рабочей емкостью, теплообменника, термодатчиков, установленных на трубах, и микроконтроллера, соединенного кабелями цепи управления с клапаном-редуктором, управляемым клапаном, управляемыми вентилями, светодиодными модулями и теплообменником, а также сигнальным кабелем с термодатчиками.

Недостатками данной установки являются ламинарный режим течения суспензии в рабочей емкости, неэффективная подача углекислого газа и питательной среды, отсутствие подачи кислорода для процесса дыхания клетки микроводоросли. В связи с этим питательная среда и углекислый газ не могут равномерно распределиться по всей массе суспензии. При такой организации движения в нижней зоне рабочей емкости всегда будет находиться слой осажденных клеток микроводорослей.

Задачей предлагаемого изобретения является культивирование микроводорослей с высоким выходом готовой биомассы, с целью использования ее в качестве компонента для получения биодизельного топлива.

Решение поставленной задачи достигается в установке для культивирования микроводорослей, состоящей из фотобиореактора, выполненного в виде последовательно соединенных труб из светопрозрачного материала, источника света, выполненного из светодиодных модулей, баллона с углекислым газом, барботажной трубки, дозатора суспензии, емкостей для питательного раствора и исходной суспензии, микроконтроллера, насоса и дозатора суспензии, согласно изобретению светопрозрачные трубы разделены на единичные секции перегородками с закручивающимися элементами, в которые инжектируется необходимое для каждой секции количество питательного раствора.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена установка, общий вид, на фиг. 2 закручивающийся элемент. Установка состоит из фотобиореактора, выполненного в виде труб 1, светодиодных модулей 2, поршневого дозатора суспензии 3, насоса для подачи питательного раствора 4, баллона с углекислым газом 5, компрессора для подачи воздуха 6, емкостей для питательного раствора 7 и суспензии 8, микроконтроллера 9 для управления, барботажной трубки 10, регулирующих вентилей 11, единичной секции 12, в которой расположен закручивающийся элемент без указания позиции, секционной перегородки 13, теплообменника 14. Закручивающийся элемент содержит обратный клапан 15 и отверстия 16 для перетока избыточной газовой фазы.

Установка для культивирования микроводорослей работает следующим образом.

Из емкости 7 питательный раствор поступает в барботажную трубку 10, где за счет компрессора 6 насыщается воздухом и углекислым газом из баллона 5. Газовоздушная смесь с помощью насоса 4 отправляется в единичную секцию 12. Регулирующие вентили 11 позволяют дозировать питательный раствор в каждую секцию. Избыточная газовая фаза удаляется из отверстий 16 секционной перегородки 13. Трубы 1 освещаются светодиодными модулями 2. В момент перемещения суспензии в последующие секции 12 дозатором 3 исходная суспензия из емкости 8 инжектируется в единичную секцию 12. С этой целью одновременно включается дозатор суспензии 3 и насос 4 в систему питания. Поршневой дозатор 3 с линейным двигателем и точно регулируемым объемом подачи (как правило, 1-2 объема единичной секции) осуществляет циклическое перемещение суспензии (цикл 10-20 мин в зависимости от технологии процесса) в трубах 1. Для поддержания необходимой температуры используется теплообменник 14, который может работать в режиме подогрева или охлаждения суспензии, находящейся в трубах 1.

При движении суспензии по трубам 1 через секционную перегородку 13 обратный клапан 15 открывается и закрывается при остановке жидкости. Обратный клапан 15 выполнен из полимерного материала с плотностью 1050 кг/м3 (полипропилен, полистерол и т.д.). Это обеспечивает полную изоляцию секций и протекания индивидуального процесса культивирования при оптимальных концентрациях питательного раствора. Для регулирования процесса культивирования установлен микроконтроллер 9.

Основные преимущества предлагаемой установки по сравнению с прототипом: разделение фотобиореактора на секции с соотношением длины секции к диаметру 2-2,5 позволяет интенсивно и во всем объеме секции перемешивать суспензию, особенно при концентрации 60 млн кл/мл, позволяет дополнительно вводить необходимое количество питательного раствора и углекислого газа в каждую секцию в непрерывном режиме, позволяет организовать подачу кислорода.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволит культивировать микроводоросли с высоким выходом готовой биомассы и тем самым использовать ее в качестве компонента для получения биодизельного топлива.

Установка для культивирования микроводорослей, состоящая из фотобиореактора, выполненного в виде последовательно соединенных труб из светопрозрачного материала, источника света, выполненного из светодиодных модулей, баллона с углекислым газом, барботажной трубки, дозатора суспензии, емкостей для питательного раствора и исходной суспензии, микроконтроллера, насоса и дозатора суспензии, отличающаяся тем, что светопрозрачные трубы разделены на единичные секции перегородками с закручивающимися элементами, в которые инжектируется необходимое для каждой секции количество питательного раствора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области биохимии. Предложен аппаратный комплекс для непрерывного производства микроводорослей, работающий в водном пространстве.
Изобретение относится к области биохимии. Предложен способ утилизации продуктов сгорания энергоустановок, использующих преимущественно природный газ.

Изобретение относится к области утилизации уходящих газов энергетических установок. Предложено устройство для утилизации продуктов сгорания энергоустановок, использующих природный газ.

Группа изобретений относится к биохимии. Предложен биоактиватор, способ повышения эффективности выращивания хлореллы и полотно биоактиватора для выращивания хлореллы.

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при промышленном получении биомассы диатомовой водоросли Cylindrotheca closterium. Способ предусматривает выращивание культуры диатомовой водоросли Cylindrotheca closterium в течение 7-10 суток в плоскопараллельных культиваторах с рабочей толщиной слоя 2-5 см при круглосуточном освещении 13,5 клк на модифицированной питательной среде до плотности 5-7 г сухой биомассы на 1 л культуры.

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к технологии непрерывного выращивания планктонных водорослей, преимущественно хлореллы. Установка содержит расположенные на каркасе два аквариума для суспензии, светильники, емкости для приготовления питательного раствора и для сбора и хранения готовой суспензии, соединенные с аквариумами трубопроводами.

Изобретение относится к области выращивания хлореллы. Предложена установка для выращивания хлореллы.

Изобретение относится к области выращивания хлореллы. Предложен способ выращивания хлореллы.

Изобретение относится к растениеводству и животноводству. Предложенный вертикальный конвейер дроссельных растилен пищевых, пастбищных и фармацевтических растений, осетров, креветок и спирулины содержит станину с вертикальными возвратно-поступательного движения конвейером пищевых и пастбищных растений и конвейером бассейнов осетров, креветок, спирулины и аквакультур и транспортеры с аэропонными растильнями.
Изобретение относится к области выращивания одноклеточных фотосинтезирующих микроорганизмов. Предложен способ культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов в фотобиореакторе закрытого типа с рабочим объемом, содержащим культуральную жидкость.

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Установка содержит расположенные на каркасе аквариумы из прозрачного материала, связанные между собой трубопроводом, включающим сливные отверстия, соединенные с емкостью готовой суспензии и емкостью для питательного раствора, светильники, размещенные между аквариумами. При этом на каркасе расположены три аквариума для суспензии, суммарный объем двух боковых аквариумов равен объему центрального, лампы расположены вертикально между боковыми аквариумами и горизонтально над центральной емкостью. Все они объединены в светильник, состоящий из единой рамы, закрепленной на каркасе подставки, с возможностью ее перевода в вертикальное положение при обслуживании аквариумов и переходе на солнечное освещение. Емкости для приготовления питательного раствора выставлены по уровню выше аквариумов, а каждый аквариум имеет отдельную емкость с соответствующим ему объемом. В нижней стенке каждой емкости имеется по отверстию, к которым присоединены трубопроводы для слива питательного раствора. Каждый аквариум имеет по три отверстия, одно из которых служит для уравновешивания объемов суспензии, второе для слива готовой суспензии, третье расположено в нижней плоскости и предназначено для удаления донных осадков и обмывочных вод при мойке аквариума, и емкости для питательного раствора. Аквариумы и емкость для сбора и хранения готовой продукции соединены между собой трубопроводом. В способе выращивают штаммы хлореллы с использованием источника света, оптимальных питательной среды и температурных условий. Достижение оптимального освещения в начальный период культивирования осуществляют путем включения вертикально расположенных ламп, находящихся между аквариумами. В процессе роста клеток и увеличения оптической плотности культуры подключают горизонтальные лампы, расположенные над центральным аквариумом. Культуру, достигшую нормативной оптической плотности, сливают попеременно, один раз из центрального аквариума, в следующий раз из двух боковых емкостей. В освободившийся аквариум после слива культуры через соединительный трубопровод перетекает исходная культура, после чего добавляют питательный раствор. Получение маточной культуры встроено в единый биотехнологический процесс, который осуществляют попеременно в центральной или боковых емкостях. Культивирование выполняют в различных режимах с использованием отдельных планктонных штаммов: Chlorella vulgaris ИФР С-111, Chlorella vulgaris BIN, Chlorella kessleri ВКПМ Al-12 и оптимального для каждого из них питательного раствора из расчета на 1 л водопроводной воды: предназначенных для получения: по Режиму I - корма для сельскохозяйственных животных, по Режиму II - альголизант водоемов, по Режиму III - биомассы хлореллы. Изобретения позволяют оптимизировать освещение выращиваемых культур. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 3 пр.

Изобретение относится к биотехнологии. Способ получения диатомовой водоросли Cylindrotheca closterium предусматривает интенсивное накопительное культивирование Cylindrotheca closterium в течение 7-10 суток в плоских фотобиореакторах с толщиной рабочего слоя 5-8 см при круглосуточном освещении 7-13,5 клк и температуре 20-22°С на питательной среде RS на основе стерильной морской воды, содержащей NaNO3, Na2SiO3×9H2O, NaH2PO4×2H2O, Na2EDTA, FeSO4×7H2O, CuSO4×5H2O, ZnSO4×7Н2O, CoCl2×6H2O, MnCl2×4H2O, NaMoO4×2H2O в заданном соотношении компонентов. При этом в качестве соли железа используют медный купорос, а в фазе замедления роста культуры диатомовой водоросли Cylindrotheca closterium концентрацию соли железа в питательной среде RS увеличивают в диапазоне от 150 до 350 мг/л. Изобретение позволяет повысить выход биомассы диатомовой водоросли Cylindrotheca closterium, обогащенной железом. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к получению биомассы. Установка для культивирования микроводорослей состоит из фотобиореактора, выполненного в виде последовательно соединенных труб из светопрозрачного материала, источника света, выполненного из светодиодных модулей, баллона с углекислым газом, барботажной трубки, дозатора суспензии, емкостей для питательного раствора и исходной суспензии, микроконтроллера, насоса и дозатора суспензии. Светопрозрачные трубы разделены на единичные секции перегородками с закручивающимися элементами, в которые инжектируется необходимое для каждой секции количество питательного раствора. Повышается выход готовой биомассы. 2 ил.

Наверх