Фотореактор для вирощування мікроводоростей

Фотореактор для вирощування мікроводорості у закритому нерухомому об'ємі, що містить ЩІЛИННІ світловоди з відбивними поверхнями, утвореними самопливними шарами суспензії, підтримуваними на світлопрозорих поверхнях, ВІЛЬНІ поверхні шарів прикриті газом, що подається механічною системою вентиляції з кондиціонером, який відрізняється тим, що кондиціонер виконаний як світильник з лампами ультрафіолетового випромінювання і двома світлопропускними поверхнями, між якими утворено включену у замкнутий контур вентиляції фотореактора камеру обеззараження газу і зв'язування кисню за допомогою тліючого активованого вугілля, розміщеного у контейнері, а лампи ізольовані від камери за допомогою першої світлопропускної поверхні, при цьому фотореактор захищений від ультрафіолету другою світлопропускною поверхнею, яка є фільтром і перетворювачем короткохвилевого світла у видиме, а температура газу стабілізується за допомогою теплообмінника Винахід відноситься до сільського господарства і може бути використаний для вирощування у закритому режимі мікроводоростей, призначених для вживання як харчових добавок, сировини для ЛІКІВ, наприклад, спіруліни, та накопичення і зберігання сонячної енергії, наприклад, браунм батрюкокос ВІДОМІ способи та фотореактори для вирощування мікроводоростей спіруліни у закритому режимі [1, 2, 3, 4] Аналогами винаходу є панельний фотореактор О Пульца [1] з нерухомим освітлюваним об'ємом та фотореактор з обертовим освітлюваним об'ємом [3], які призначаються для вирощування мікроводорості у закритому об'ємі Недоліками аналогів являються - наявність відкритого буферного об'єму, в якому здійснюється газообмін суспензії і навколишнього середовища (фотореактор О Пульца), - необхідність обертового руху освітлюваного робочого об'єму, малі робочі об'єми і періодичність процесів газообміну у другому фотореакторіаналогу [3] Ці недоліки не дозволяють виростити культуру мікроводорості у закритому режимі Прототипом даного винаходу служить фотореактор, описаний у заявці [4] Прототип має закритий освітлений об'єм з розвинутими поверхнями для газообміну і введення в суспензію світлової енергії через ЩІЛИННІ світ ловоди і систему механічної вентиляції з кондицюнуванням в камерах фільтрації газової суміші, зв'язування кисню, приготування необхідного складу газу, температурної стабілізації, обеззараження та механічної подачі Прототип орієнтований на використання метану чи бюгазу для зв'язування кисню і збагачення газу двоокислом вуглецю Бюгаз та метан є доступними джерелами вуглеводів, але їх використання потребує контролю вмісту метану у газовій суміші і запобіганню можливості утворення критичних параметрів і місцевих спалахів Сам кондиціонер потребує значних затрат на створення камер, а використуване джерело ультрафіолетового світла має значну частину світлової енергії у видимому спектрі, яку доцільно використати як додаткове джерело світла Отже виникає необхідність підвищити економічні показники і безпечність фотореактора-прототипа Це досягнуто тим, що фотореактор для вирощування мікроводорості у закритому нерухомому об'ємі, що має ЩІЛИННІ світловоди з відбиваючими шарами суспензії, підтримуваними на світлопрозорих поверхнях, при цьому ВІЛЬНІ поверхні шарів прикриті газом, що подається механічною системою вентиляції з кондиціонером, відрізняється тим, що кондиціонер виконано як світильник з лампами ультрафіолетового випромінювання і двома світлопропускними поверхнями, між якими утворе (О (О о о (О 60066 дається по потребі сухий лід, можливо також вводити балонний вуглекислий газ Інтенсивність окислювання вуглецю, виведення із фотореактора кисню і наповнення його сумішшю газів із азоту і двоокису вуглецю регулюється включенням бактерицидних ламп і підігрівного графітного елемента у контейнері тліючого активованого вугілля, огонь "жевріє" без полум'я, при малій інтенсивності У середовищі нейтрального кисню самозапалювання вуглецю починається при 650°С В середовищі озону ця температура зменшується до 300°С Загальна КІЛЬКІСТЬ тепла становить 9400ккал на кілограм зв'язаного вуглецю і 1,2кг вирощеної спіруліни Регулювати процес зв'язування кисню можна за допомогою величини струму що пропускається через графітовий стрижень, розміщений у активованому вугіллі Використання графіту для зв'язування кисню є безпечним у кондиціонері і фотореакторі не може накопичитися небезпечна газова суміш, а випромінюване вуглецем при горінні світло має червоний колір, який сприятливе діє на фотосинтез Бактерицидні лампи мають велику долю ультрафіолетового випромінювання, яке згубно діє на бактерії Через звичайне віконне скло ультрафіолетове випромінювання не проходить Виконавши передню стінку 8 кондиціонера 7 із скла 35мм, маємо додаткове джерело світла у вигляді кондицюнера-світильника - генератора газу для підживлення і захисту спіруліни У кондицюнерісвітильнику виділяється теплова енергія від бакКамера газоприготування має світлопрозору терицидних ламп, електронагрівання графіту, для ультрафіолетового, видимого і інфрачервоногоріння графіту Для стабілізації температури го випромінювання перегородку 11, яка механічно (охолодження і інколи нагрівання) газу в конВІДДІЛЯЄ від камери 7 лампи 12 ультрафіолетового диціонері передбачено радіатор з рідиноювипромінювання з дзеркальним рефлектором 13 теплоносієм (поз 16), звичайно це водяний Камера приготування газу 7 має газопідвід 14 радіатор Напрям передачі тепла - від кондля подачі газу у робочий об'єм фотореактора за диціонера назовні Газ, що контактує з відкритими допомогою вентилятора 15 На газопідводі устаповерхнями суспензії мікроводорості, виконує дві новлено трубчатий рідинний стабілізатор темпефункції відведення фотосинтетичного кисню і ратури 16, а кут нахилу забезпечує стікання конпідживлення двоокислом вуглецю Газ подається денсату безпосередньо у збірну ємкість 1 вентиляторами 15 і 18 через газопідводи 14 і 17 і рухається по замкнутому колу Це має велике знаВитяжний газовідвід 17 також обладнано венчення для підведення енергії світлової і теплової тилятором 18 Він приєднаний до камери 7 з протилежного боку, де установлено фільтр 19, через який здійснюється початкове заповнювання фотоСпіруліна вирощується на живильному серереактора газом і вирівнювання атмосферних довищі Заррука, що має високий вміст соди Naтисків Камера 7 має дверці 20 для поповнення НСОз, яка служить джерелом розчиненого у воді активованого вугілля у контейнері 9 двоокису вуглецю на 3/4 всього зв'язуваного вуглецю Зв'язуваний вуглець виводиться із кругоФотореактор працює так Нижня збірна ємкість обігу разом з вирощеною біомасою Для 1 заповнюється суспензією мікроводорості Попідтримання балансу використовуються щоденні будником подачі 5 суспензія подається для розпоповнення живильного розчину у нижній збірній шарування на тонкі шари у пристрій 4, через який ємкості і активованого вугілля у контейнері 9 Ламзрошується барабан 3 Барабан приводиться в пи ультрафіолетового жорсткого випромінювання рух, а суспензія стікає по підтримуючих поверхнях наповняються газом з домішками ртуті Скло ламп у нижню збірну ємкість Включаються радіатор 16 і може бути пошкодженим, при цьому можливе занаповнюється водою екран 10 Включаються венбруднення вирощуваної мікроводорості Щоб затилятори 15 і 18 і спіраль контейнера 9, яка побігти цьому лампи 12 і камера 7 робочого газу підтримує тління активованого вугілля Включарозділені перетинкою 11, виконаною із кварцового ються лампи 12, які випромінюють жорстке ультскла чи пластмаси, які пропускають всі спектри рафіолетове проміння Ультрафіолет освітлює світла камеру 7 і на поверхні 8 перетворюється у видимий спектр а також затримується в екрані 10 ВиДодатковий захід по підтриманню чистоти видимий спектр є додатковим освітленням фоторерощеної продукції полягає у застосуванні актора Основним джерелом світла є природне вугільного стрижня у контейнері 9 для підігрівання світло і економічні, надійні, ЗОВНІШНІ СВІТИЛЬНИКИ, активованого вугілля Вугільна нитка, що ЯКІ на малюнках не показані В камеру 7 вклано включену у замкнутий контур вентиляції фотореактора камеру обеззараження газу і зв'язування кисню за допомогою тліючого активованого вугілля, розміщеного у контейнері, при цьому лампи ізольовані від камери за допомогою першої світлопропускної поверхні, а фотореактор захищено від ультрафіолету другою світлопропускною поверхнею, яка служить фільтром і перетворювачем короткохвильового світла у видиме, а температура газу стабілізується за допомогою теплообмінника Приведені креслення розкривають суть винаходу При цьому Фіг 1 - схема фотореатора, Фіг 2 - схема газопідведення до фотореактора Фотореактор має нижню збірну ємкість 1, фіг 1, захисні світлопрозорі поверхні 2, що обмежують робочий об'єм і захищають від довкілля, ЩІЛИННІ СВІТЛОВОДИ, виконані у формі барабана з електроприводом для обертання, пристрій для розшарування потоку суспензії на шари 4, побудник подачі 5, кондиціонер 6, що є світильником і генератором газу, має камеру 8 приготування газової суміші з контейнером активованого вугілля 9, в якому підтримується процес тління за допомогою електроспіралі, що обігрівається струмом, камера 7 відгороджена від фотореактора склом 8, що має флуоресціююче покриття для перетворення жорсткого випромінювання у більш м'яке, видимого спектру, і водяним екраном 10 для теплової ізоляції 60066 розігрівається струмом, не дає емісії ІОНІВ металу і не забруднює робочу газову суміш металами Чистота вирощуваної культури забезпечується стерильністю маточної культури і недопущенням розмноження бактерій гниття Це досягнуто вилученням фотосинтетичного кисню із газу, що прикриває суспензію Вилучення кисню можливе із середовища азоту, а також із середовища вуглекислого газу, якщо буде застосовуватись режим 100% СОз з метою не допустити росту азотфіксуючих мікроводоростей-співжителів Цей процес повністю регульований і безпечний Переваги запропонованих рішень такі - швидкий ріст чистої культури забезпечується введенням світла на всю товщину барабана, наявністю двохстороннього газообміну між суспензією і газом, виведенням фотосинтетичного кисню із газу, вирощуванням у середовищі газу, вміст якого регулюється на всьому протязі вирощування, обеззараженням газу, - безпечне вирощування забезпечується введенням активованого вугілля як джерела вуглецю замість метану і бюгазу, - робочий об'єм - нерухомий, рухаються газ, суспензія і підстилаючи поверхні, - буферний об'єм відсутній, об'єм неосвітлюваної суспензії регульований, 19 - всі конструктивні елементи допускають оброблення дезінфікуючими газами (озоном, озон є постійною складовою робочого процесу обеззараження і зменшення температури газу) і розчинами, - допускається можливість використання газових сумішей з аміаком, без азоту і з малим вмістом кисню Фотореактор є універсальним вирішенням, що забезпечує можливість культивування різних форм мікроводоростей Література 1 О Пульц Плоскостной фотореактор закрытого типа для продукции биомассы микроводорослей Физиология растений 1994, том 41, № 2, стр 292-298 2 А Я Болсуновский, СВ Косиненко, Е Б Хромичек Исследование кислородного режима культуры микроводоросли Биотехнология 1997, №7-8, стр 60-68 3 Л Н Цоглин, Б В Габель, Т Н Фалькович, В Е Семененко Фотоб и о реакторы закрытого типа для культивирования микроводорослей Физиология растений, 1996, том 43, № 1, стр 149-153 4 І О Адаменко Спосіб та фотореактори для вирощування мікроводоростей Заявка на патент України № 2002042798 від 8 квітня 2002 р 18 Фіг 60066 7 8 20 4 3 2 Фіг 2 Комп'ютерна верстка В Рябиця Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа,8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна