Установка для выращивания хлореллы
Установка для выращивания хлореллы относится к микробиологической промышленности, а именно к интенсивной технологии выращивания микроводорослей, в частности хлореллы. Установка имеет простую конструкцию и позволяет обеспечить высокую производительность. Установка для выращивания хлореллы включает размещенную на каркасе 1 емкость для выращивания хлореллы 2, изготовленную из светопроницаемого материала, на которой шарнирно закреплена крышка 3. В емкости для выращивания хлореллы 2 вертикально вдоль боковых стен установлены боковые светильники 4 в виде цилиндрических стеклянных оболочек с люминесцентными лампами 5. Боковые светильники 4 закреплены на дне емкости для выращивания хлореллы 2 посредством клеевого соединения вокруг центрального осветителя 6 со стеклянным корпусом в виде колбы с закрепленной внутри лампой накаливания 7. С наружной стороны емкости для выращивания хлореллы 2 установлен терморегуляторный датчик 11, а внутри емкости для выращивания хлореллы 2 размещен датчик для измерения температуры 12, погруженный в суспензию хлореллы через отверстие 13. Установка снабжена трубопроводной магистралью 16 для циркуляции посредством насоса для циркуляции 14, установленном на поддоне. Установка снабжена углекислотным баллоном 21, запорно-пусковая головка которого содержит реле времени периодического включения-выключения 22.
Известна установка для выращивания хлореллы, содержащая установленную на каркасном поддоне емкость для выращивания хлореллы внутри которой расположено осветительное устройство со светильниками в виде цилиндрических стеклянных оболочек с лампами, при этом емкость для выращивания хлореллы снабжена вентиляторами, установленными под светильниками и служащими для подачи воздуха внутрь последних при достижении температуры суспензии, превышающей оптимальную температуру культивирования, которую регистрирует погруженный в суспензию датчик для измерения температуры, связанный с терморегуляторным датчиком, подключенным к вентиляторам (см. патент РФ 
2268923 по МПК C12M 3/02, опубл. 27.01.2006),
Недостаток данной установки заключается в ее низкой производительности, что обусловлено отсутствием постоянной подачи углекислого газа в суспензию как необходимого условия культивирования хлореллы, а также тем, что в установке отсутствует постоянное перемешивание суспензии в процессе культивирования, что также приводит к нежелательному увеличению эффекта неравномерности распределения светового потока между клетками водоросли.
Наиболее близкой по технической сущности является установка для выращивания хлореллы, содержащая установленную на каркасном поддоне емкость для выращивания хлореллы из светопроницаемого материала, внутри которой расположено осветительное устройство с боковыми светильниками в виде цилиндрических стеклянных оболочек с лампами, углекислотный баллон с нагнетательным шлангом, подсоединенным к нагнетательному распылителю, терморегуляторный датчик, устройство для слива суспензии и циркуляционное устройство с насосом для циркуляции, причем установка снабжена охлаждающим устройством для автоматического регулирования температуры, под боковыми светильниками установлены вентиляторы, по всей площади боковых стенок емкости для выращивания хлореллы расположены люминесцентные лампы, а насос для циркуляции выполнен в виде аквариумной помпы, обеспечивающей перемешивание суспензии (см. патент на полезную модель РФ 91338 по МПК C12M 3/00, опубл. 10.02.2010 г.).
Недостаток данной установки заключается в ее сложной конструкции и низкой производительности. Недостатки обусловлены тем, что в установке не обеспечивается равномерное освещение суспензии, а также тем, что использование в качестве насоса для циркуляции суспензии аквариумной помпы не обеспечивает полную циркуляцию суспензии, так как аквариумная помпа расположена внутри емкости для выращивания хлореллы 2 и работает на определенной высотной отметке, не захватывая циркуляцией весь объем суспензии.
Технический результат полезной модели заключается в упрощении конструкции установки и повышении производительности, что обеспечивается равномерным регулированием освещения суспензии, постоянной периодической циркуляцией суспензии, а также регулированием температуры в процессе культивирования и поддержания ее в оптимальных пределах.
Технический результат достигается тем, что в установке, содержащей установленную на каркасном поддоне емкость для выращивания хлореллы из светопроницаемого материала, внутри которой расположено осветительное устройство с боковыми светильниками в виде цилиндрических стеклянных оболочек с лампами, углекислотный баллон, запорно-пусковая головка которого соединена с нагнетательным шлангом, подсоединенным к нагнетательному распылителю, терморегуляторный датчик и циркуляционная устройство с насосом для циркуляции, согласно модели осветительное устройство снабжено центральным осветителем со стеклянным корпусом в виде колбы с лампой накаливания, вокруг которого вертикально вдоль боковых стен равномерно расположены боковые светильники в виде цилиндрических стеклянных оболочек с люминесцентными лампами, на дне корпуса центрального осветителя расположено вентиляционное устройство, а циркуляционное устройство выполнено в виде трубопроводной магистрали, подключенной к установленному на поддоне насосу для циркуляции, причем всасывающий участок трубопроводной магистрали подсоединен через штуцер к нижней части емкости, а сливной участок подсоединен через штуцер к верхней части емкости для выращивания хлореллы, причем на емкости закреплена посредством шарнирного соединения крышка.
Нагнетательный распылитель выполнен в виде гибкого кольцевого распылителя, закрепленного вокруг центрального осветителя на внутренней поверхности днища емкости для выращивания хлореллы. Запорно-пусковая головка углекислотного баллона снабжена реле времени периодического включения-выключения. Сливной участок снабжен двумя трехходовыми кранами, один из которых снабжен сливным патрубком.
Полезная модель поясняется чертежами. На фиг. 1 схематично изображен общий вид установки; на фиг. 2 - разрез по А-А фиг. 1.
Установка для выращивания хлореллы включает размещенную на каркасе 1 емкость для выращивания хлореллы 2, изготовленную из светопроницаемого материала, на которой закреплена крышка 3.
В емкости для выращивания хлореллы 2 вертикально вдоль боковых стен установлены боковые светильники 4 в виде цилиндрических стеклянных оболочек с люминесцентными лампами 5.
Боковые светильники 4 закреплены на дне емкости для выращивания хлореллы 2 посредством клеевого соединения вокруг центрального осветителя 6 со стеклянным корпусом в виде колбы с закрепленной внутри лампой накаливания 7.
На дне корпуса центрального осветителя 6 расположено вентиляционное отверстие 8 с задвижкой, установленной на наружной поверхности днища емкости для выращивания хлореллы 2. Боковые светильники 4 и центральный осветитель подключенные к источникам питания 9 через дроссели 10. Люминесцентные лампы 5 и лампа накаливания 7 центрального осветителя 6 имеют разный спектр света.
С наружной стороны емкости для выращивания хлореллы 2 установлен терморегуляторный датчик 11, а внутри емкости для выращивания хлореллы 2 размещен датчик для измерения температуры 12, погруженный в суспензию хлореллы через отверстие 13.
Установка снабжена насосом для циркуляции 14, установленном на поддоне, состоящим из металлической рамы 15, закрепленной на каркасе 1. Насос для циркуляции 14 подключен к трубопроводной магистрали 16 с всасывающим и сливным участками для непрерывной циркуляции суспензии. Сливной участок трубопроводной магистрали 16 снабжен трехходовыми кранами 17 и 18 со сливными патрубками 19 и 20.
Установка снабжена углекислотным баллоном 21, запорно-пусковая головка которого содержит реле времени периодического включения-выключения 22, соединенное с нагнетательным шлангом 23, подсоединенным к входному штуцеру гибкого кольцевого распылителя 24, который закреплен вокруг центрального осветителя 6 на внутренней поверхности дна емкости для выращивания хлореллы 2.
Установка работает следующим образом.
В емкость для выращивания хлореллы 2 после открытия ее крышки путем ее поворота вокруг горизонтальной оси шарнирного соединения заливают соответствующее количество воды, содержащую необходимые компоненты (макро- и микроэлементы) питательную среду и суспензию хлореллы, создавая при этом исходную плотность клеток хлореллы.
Затем источником питания 9 включают боковые светильники 4 и лампу накаливания 7 центрального осветителя 6 через дроссели 10, а также включают насос для циркуляции 14, одновременно настраивая терморегуляторный датчик 11 на нужную рабочую температуру и подключая углекислотный баллон 21 посредством запорно-пусковой головки, которая снабжена реле времени периодического включения-выключения 22, автоматически включающееся через установленный промежуток времени.
Боковые светильники 4 и центральный осветитель 6, равномерно размещенные внутри емкости для выращивания хлореллы 2 и закрепленные на ее дне создают необходимую освещенность жидкой культуральной среды (суспензии), в которой протекает культивирование микроводорослей хлореллы.
Расположение световых приборов позволяет свести к минимуму образование зон затемнения в процессе нарастания биомассы. Оптимальная освещенность суспензии достигается также за счет использования более мощной лампы накаливания 7 центрального осветителя 6. Лампа накаливания 7 дает теплый свет и способствует фотосинтезу, по сравнению с современными люминесцентными лампами, которые также хорошо способствуют фотосинтезу, но выделяют меньше тепла. Использование лампы большой мощности приводит к дополнительному нагреванию.
При включении насоса для циркуляции 14 начинает работать циркуляционная система, в которой движение суспензии осуществляется из всасывающего участка трубопроводной магистрали 16 через всасывающий штуцер, создавая при этом восходящий поток суспензии в трубопроводной магистрали 16, и с выходом через выходные штуцера сливного участка трубопроводной магистрали 16, создавая нисходящий поток внутри емкости для выращивания хлореллы 2.
Для эффективного поддержания оптимальной температуры культивирования используется непрерывная циркуляция рабочей среды, создаваемая насосом для циркуляции 14, которая обеспечивает более интенсивную теплоотдачу от стенок емкости для выращивания хлореллы 2 к окружающей среде, а также наличие вентиляционного отверстия 8 центрального осветителя 6 позволяют практически не допускать перегрев суспензии при нормальных условиях культивирования.
Непосредственное соприкосновение прозрачных стенок емкости для выращивания хлореллы 2 с окружающий средой также позволяет резко увеличить эффективность культивирования за счет возможного попадания дневного света на открытые участки емкости для выращивания хлореллы 2.
В процессе культивирования при повышении температуры суспензии до критической отметки, которая составляет 38°C, происходит автоматическое отключение центрального осветителя 6, а при достижении температуры 33°C, центральный осветитель 6 автоматически включается.
Циркуляция суспензии за счет насоса для циркуляции 14 уменьшает осаждение клеток хлореллы, обеспечивает равномерное распределение питательных элементов в рабочей среде и улучшает равномерность освещения клеток хлореллы.
Подача углекислого газа в суспензию производится периодически с помощью реле времени периодического включения-выключения 22 от углекислотного баллона 21 по нагнетательному шлангу 23 через гибкий кольцевой распылитель 24.
По достижению необходимой концентрации клеток в суспензии производится слив рабочей среды через сливной патрубок 19 или через сливной патрубок 20. При этом при включенном насосе для циркуляции 14 перекрывается посредством трехходового крана 17 верхний участок трубопроводной магистрали 16 и весь поток суспензии идет на второй трехходовой кран 18 на слив через сливной патрубок 19 или переключается на слив через сливной патрубок 20. Оборудованный таким образом слив суспензии позволяет увеличить эффективность установки, обеспечив ее непрерывную работу.
Для удобства обслуживания установки, на емкости для выращивания хлореллы 2 посредством шарнирного соединения закреплена крышка 3, что позволяет при необходимости перевести ее в удобное и безопасное положение и получить свободный доступ к внутренним элементам.
Применение световых приборов с люминесцентными лампами и лампой накаливания, имеющих различный световой спектр и мощность, обеспечивает равномерное освещение суспензии, способствует фотосинтезу, создавая благоприятный режим для культивирования хлореллы.
Использование непрерывной полной циркуляции, а также естественной вентиляции через вентиляционное отверстие 8 центрального осветителя 6 позволяет эффективно поддерживать нужный температурный диапазон в автоматическом режиме.
Циркуляция рабочей среды за счет насоса для циркуляции уменьшает осаждение клеток хлореллы, обеспечивает равномерное распределение питательных элементов в суспензии и улучшает равномерность освещения клеток хлореллы. Подача углекислого газа гибким кольцевым распылителем обеспечивает оптимальное насыщение суспензии хлореллы углекислотой.
Обеспечение высокой интенсивности культивирования за счет увеличения освещенности культуры, равномерного освещения клеток во всем объеме, оптимального насыщения суспензии углекислотой и перемешивания суспензии, позволяет достичь значительной концентрации клеток в суспензии до 100 млн. клеток в 1 мл.
Предлагаемая установка для выращивания хлореллы имеет простую конструкцию и позволяет обеспечить высокую производительность, что достигается за счет создания условий более высокоинтенсивного проточного режима культивирования.
Установка для выращивания хлореллы, содержащая установленную на каркасном поддоне емкость для выращивания хлореллы, выполненную из светопроницаемого материала, внутри которой расположено осветительное устройство с боковыми светильниками в виде цилиндрических стеклянных оболочек с лампами, углекислотный баллон, запорно-пусковая головка которого соединена с нагнетательным шлангом, подсоединенным к нагнетательному распылителю, терморегуляторный датчик и циркуляционное устройство с насосом для циркуляции, отличающаяся тем, что осветительное устройство снабжено центральным осветителем со стеклянным корпусом в виде колбы с лампой накаливания, вокруг которого вертикально вдоль боковых стен расположены боковые светильники в виде цилиндрических стеклянных оболочек с люминесцентными лампами, на дне корпуса центрального осветителя расположено вентиляционное устройство, а циркуляционное устройство выполнено в виде трубопроводной магистрали, подключенной к установленному на поддоне насосу для циркуляции, причем всасывающий участок трубопроводной магистрали подсоединен через штуцер к нижней части емкости, а сливной участок подсоединен через штуцер к верхней части емкости для выращивания хлореллы, причем на емкости закреплена посредством шарнирного соединения крышка.
РИСУНКИ
