Фотобиореактор
АА
шип
Реферат
Полезная модель направлена на создание фотобиореактора для культивирования микроводорослей, состоящего из непрозрачного корпуса, в нижней части которого расположена газораспределительная магистраль, совмещенная с магистралью подачи питательной среды, и штуцером для слива суспензии микроводорослей, причем внутрь корпуса помещены осветительные блоки, оснащенные светодиодными элементами, закрепленными в отверстиях крышки фотобиореактора. Устройство позволяет повысить эффективность культивирования микроводорослей в фотобиореакторе путем интенсификации процесса фотосинтеза за счет размещения осветительных блоков по всему внутреннему объему непрозрачного корпуса.
Референт Акулинин Е.И.
4 з. п. ф-лы, 3 фиг. илл.
Полезная модель относится к устройствам для получения биомассы микроводорослей.
Известен фотобиореактор, содержащий рабочую емкость с первой и второй наружными боковыми поверхностями, сформированную из эластичного прозрачного материала, непроницаемого для текучей среды с рабочей емкостью, установленной в каркасе, снабженном удлиненными вертикальными опорными компонентами, расположенными по меньшей мере в одном горизонтальном ряду, при этом опорные компоненты установлены поочередно прилегающими к первой и второй наружным боковым поверхностям рабочей емкости с возможностью их поддержки. (См., например, патент РФ 
2508396, МПК C12M, 2013 г).
Недостатком данной конструкции является низкая эффективность из-за того, что источники света расположены только по боковым поверхностям фотобиореактора.
Известен фотобиореактор, состоящий из светоприемной части, освещаемой с одной или двух сторон и выполненный из светопрозрачного химически и биологически инертного материала в виде плоской панели, составленной из параллельных каналов, причем снизу и сверху выходы из каналов соединены общими емкостями, выполненными из того же материала, и в них расположены один или несколько портов для датчиков, измеряющих необходимые параметры культуры фотосинтезирующих микроорганизмов, а также один или несколько штуцеров для ввода добавок или отбора суспензии микроорганизмов и вывода газа из фотобиореактора, а между верхней емкостью и штуцером для отвода газа установлено устройство механического пеногашения, при этом с целью совмещения процессов газомассообмена и фотосинтеза внизу каждого четного канала светоприемной плоскости с одной стороны и нечетного канала с другой стороны, установлены порты для ввода газовой смеси, чтобы суспензия внутри фотобиореактора двигалась за счет аэрлифта в половине каналов - вверх, а в половине каналов - вниз. (Заявка РФ N 2010139943, МПК A01G, 2012 г. ).
Недостатком данной конструкции является обеспечение недостаточной интенсивности протекающего в нем процесса культивирования микроводорослей, поскольку освещение осуществляется только с одной или с двух сторон.
Указанные недостатки также обусловлены конструктивными признаками известного технического решения.
Известен также фотобиореактор, выполненный из светопрозрачного, химически и биологически инертного материала в виде плоской панели, составленной из параллельных каналов. Снизу и сверху выходы из каналов соединены общими емкостями из того же материала. В общих емкостях расположены порты для установки датчиков, измеряющих pH, температуру и содержание растворенного кислорода, и штуцеры для ввода добавок или отбора суспензии микроорганизмов. Внизу каждого четного канала светоприемной плоскости с одной стороны и нечетного канала с другой стороны установлены порты для ввода газовой смеси, чтобы суспензия внутри фотобиореактора двигалась за счет аэрлифта в половине каналов вверх, а в половине каналов вниз. Достигаемый технический результат заключается в улучшении газомассообменных характеристик, снижении амплитуды колебаний параметров культивирования и обеспечении более компактной структуры, где процесс фотосинтеза совмещен с процессом газомассообмена (патент РФ 2451446, МПК A01G, 2010 г).
Недостатком данной конструкции является повышенное энергопотребление из-за установки в каналах фотолюминесцентных ламп.
Указанные недостатки также обусловлены конструктивными признаками известного технического решения.
Задачей изобретения является повышение эффективности культивирования микроводорослей в фотобиореакторе.
Решение технической задачи достигается за счет использования в фотобиореакторе осветительных блоков, оснащенных светодиодными элементами, равномерно распределенными в непрозрачном корпусе.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно - следственная связь.
Технический результат достигается тем, что в фотобиореактор для культивирования микроводорослей, состоящий из непрозрачного корпуса, в нижней части которого расположена газораспределительная магистраль, совмещенная с магистралью подачи питательной среды, и штуцер для слива суспензии микроводорослей, помещены осветительные блоки, оснащенные светодиодными элементами, закрепленными в отверстиях крышки фотобиореактора.
В фотобиореакторе установлена газораспределительная магистраль, используемая для барботажа суспензии микроводорослей газовоздушной смесью, совмещенная с магистралью подачи питательной среды.
Осветительные блоки выполнены из прозрачного несмачиваемого полимерного материала.
Осветительные блоки располагаются друг от друга и корпуса фотобиореактора на расстоянии 50-100 мм.
Размещение осветительных блоков, оснащенных светодиодными элементами по всему внутреннему объему фотобиореактора, выполненного из непрозрачного материала позволяет интенсифицировать процесс фотосинтеза по сравнению с фотобиореакторами, где размещение источников света осуществляется снаружи.
Установка газораспределительной магистрали, совмещенной с магистралью подачи питательной среды позволяет увеличить площадь поверхности контакта и обеспечивает равномерное распределение питательной среды в объеме фотобиореактора и исключение образования застойных зон.
Выполнение осветительных блоков из прозрачного несмачиваемого полимерного материала позволяет реже осуществлять их мойку с изыманием из крышки корпуса, что облегчает обслуживание фотобиореактора.
Расположение осветительных блоков друг от друга и корпуса фотобиореактора на расстоянии 50-100 мм обеспечивает равномерное освещение всего объема суспензии на уровне 25-35 КЛк.
По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию "новизна".
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность полезной модели, может быть многократно использована в производстве различных модификаций фотобиореакторов с получением технического результата, заключающегося в повышении эффективности его работы, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию "промышленная применимость".
Сущность заявляемой полезной модели поясняется примером конкретного выполнения, где:
На фиг. 1 показана схема фотобиореактора,
на фиг. 2 показана схема размещения газораспределительной магистрали, совмещенной с магистралью подачи питательной среды в днище корпуса фотобиореактора,
на фиг. 3 показано размещение осветительных блоков со светодиодными элементами.
На представленных чертежах изображены:
1 - корпус фотобиореактора;
2 - газораспределительная магистраль;
3 - магистраль подачи питательной среды;
4 - светодиодные элементы;
5 - осветительные блоки;
6 - крышка;
7 - штуцер для слива суспензии микроводорослей;
8 - суспензия микроводорослей.
Фотобиореактор для культивирования микроводорослей, состоящий из непрозрачного корпуса 1, в нижней части которого расположена газораспределительная магистраль 2, совмещенная с магистралью подачи питательной среды 3, с помещенными в него светодиодными элементами 4, расположенными в осветительных блоках 5, закрепленных в отверстиях крышки фотобиореактора 6, со штуцером для слива суспензии 7, заполненный суспензией микроводорослей 8.
Сборка устройства осуществляется следующим образом.
В днище корпуса фотобиореактора 1 осуществляется установка газораспределительной магистрали 2, совмещенной с магистралью подачи питательной среды 3 и штуцера для слива суспензии микроводорослей 7. После этого осуществляется установка крышки фотобиореактора 6, в отверстия которой устанавливаются осветительные блоки 5, с помещенными в них светодиодными элементами 6. Через одно из отверстий, в которое не установлен осветительный блок 5 осуществляется заполнение фотобиореактора суспензией микроводорослей 8, после чего в него также устанавливается осветительный блок 5, с помещенными в него светодиодными элементами 6.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Через газораспределительную магистраль 2 осуществляется барботирование углекислого газа через питательную среду, подаваемую через магистраль подачи питательной среды 3, и слой суспензии микроводорослей 8, заполняющей корпус фотобиореактора 1. Освещение внутреннего объема корпуса фотобиореактора осуществляется с помощью осветительных блоков 5, оснащенных светодиодными элементами 4, закрепленными в отверстиях крышки фотобиореактора 6. Слив готовой суспензии микроводорсолей осуществляется через штуцер 7.
Устройство позволяет повысить эффективность работы фотобиореактора.
1. Фотобиореактор для культивирования микроводорослей, состоящий из непрозрачного корпуса, в нижней части которого расположена газораспределительная магистраль, совмещенная с магистралью подачи питательной среды, и штуцер для слива суспензии микроводорослей, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности культивирования микроводорослей, в фотобиореактор помещены осветительные блоки, оснащенные светодиодными элементами, закрепленные в отверстиях крышки.
2. Фотобиореактор по п.1, отличающийся тем, что в корпусе установлены газораспределительные магистрали, одна из которых используется для подачи раствора питательной среды, а вторая - для барботажа суспензии газовоздушной смесью.
3. Фотобиореактор по п.1, отличающийся тем, что осветительные блоки выполнены из прозрачного несмачиваемого полимерного материала.
4. Фотобиореактор по п.1, отличающийся тем, что осветительные блоки располагаются друг от друга и корпуса фотобиореактора на расстоянии 50÷100 мм.
