Brevet FR2875511A3 — publié le 20060324

FR 2875511 A3 20060324 FR 0550466 A 20050221 REACTEUR PHOTOSYNTHETIQUE POUR ALGUES VEGETALES ET MICROBES Contexte de l'invention 1. Domaine de l'invention Cette invention se rapporte à un réacteur et, en particulier, se rapporte à un réacteur photosynthétique 5 pour algues végétales et microbes. 2. Description de la technique antérieure La spiruline, une algue bleu-vert, a une teneur élevée en protéines, en minéraux et en organismes de fermentation qui sont bénéfiques à la santé humaine. Elle est communément recommandée en tant que partie d'un régime sain. Par une réaction photosynthétique, un liquide de culture pour la spiruline peut être ajouté dans l'environnement de croissance, de sorte qu'une photosynthèse suffisante se produit afin d'alimenter avec assez de substances nutritives les cellules des algues. L'oxygène peut ensuite être évaporé du liquide de culture, de sorte que la spiruline peut pousser et se multiplier en grandes quantités. Pour un système de réaction photosynthétique classique pour la spiruline, le liquide de culture pour la spiruline est contenu dans un bassin de culture à l'air libre afin d'aider à réaliser la photosynthèse. Cependant, le bassin de culture exige une grande superficie, consomme beaucoup d'énergie, et la réaction photosynthétique est souvent affectée par les intempéries. La pollution affecte aussi le résultat., diminuant la qualité des algues. En tant que tel, le procédé de la technique antérieure pour produire la spiruline a de nombreux inconvénients pour les producteurs. Pour une réaction photosynthétique classique pour la spiruline, le liquide de culture pour la spiruline est contenu dans un bassin de culture à l'air libre afin d'aider à réaliser la photosynthèse. Par exemple, comme décrit dans le brevet chinois N CN95219504.6, l'appareil est formé avec une tour de réaction et une canalisation spirale verticale de rangées doubles. La tour de réaction et la canalisation sont faites d'un matériau qui est laissant passer la lumière, permettant donc à la photosynthèse de se produire. Un plateau échangeur à bulles, et un échangeur pour refroidissement et chauffage sont fournis dans la tour de réaction pour extraire l'oxygène du liquide de culture et pour contrôler la température du liquide de culture. L'appareil de réaction photosynthétique pour la spiruline existe principalement pour fournir un système de recyclage hermétique pour des solutions à divers problèmes se produisant dans les bassins c.e culture classique. La production de masse industrialisée de la réaction photosynthétique pour la spiruline n'est pas recommandée parce que le réacteur rencontre de nombreux problèmes tels qu'un procédé de production compliqué, des coûts élevés, une fragilité, des difficultés d'extraction de l'oxygène, des difficultés de contrôle de la température du liquide de culture, et des difficultés de conservation de la propreté et de fonctionnement et de tour de réaction afin d'éviter d'affecter la réaction photosynthétique et de retentir sur la qualité des algues. En effet, comme on peut le comprendre à la lecture de la description cidessus, une amélioration supplémentaire est évidemment exigée pour le procédé de réaction photosynthétique classique pour la spiruline, car il est évidemment malcommode et imparfait. Pour cette raison, en considération de].a possibilité d'amélioration des défauts décrits ci-dessus, l'inventeur s'est concentré en particulier sur des études et a opéré en coordination avec des théories académiques, fournissant enfin cette invention pour une conception raisonnable et une amélioration effective des défauts mentionnés ci-dessus. Résumé de l'invention Cette invention fournit un réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes tel que le système occupe moins de superficie, consomme moins de puissance, travaille sans restrictions liées aux intempéries et, en particulier, empêche les algues d'être polluées tout en conservant une haute qualité des algues. Cette invention fournit également un réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes tel que l'oxygène formé dans le liquide de culture est rapidement évaporé pour maximiser l'efficacité de production et aider le processus de production de masse industrialisée. Cette invention fournit en outre un réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes dans lequel le procédé de production et l'assemblage de la machinerie nécessaire sont simples et le système n'est pas facilement endommagé, afin de diminuer ainsi les coûts. Cette invention fournit en outre un réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes dans lequel le nettoyage et la maintenance de la machiner=_e sont simples, assurant nécessaire sont simples, assurant l'effet photosynthétique et la qualité de l'algue. Cette invention fournit en outre un réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes qui contrôle efficacement la température du liquide de culture. Afin de réaliser les objectifs mentionnés ci-dessus, cette invention fournit un système de réaction photosynthétique pour algues végétales et microbes comprenant une unité de réaction photosynthétique, une unité d'infusion de liquide sous pression, et une unité de dégagement et de régulation d'oxygène. L'unité de réaction photosynthétique est une canalisation laissant passer la lumière. Un orifice d'entrée de l'unité d'infusion de liquide sous pressicn mène à un orifice de sortie de la canalisation laissant passer la lumière. L'unité de dégagement et de régulation d'oxygène comprend un dispositif creux d'injection et de dégagement d'oxygène et un dispositif creux de régulation de niveau de liquide, le dispositif d'injection et de dégagement d'oxygène comprend un récipient de dégagement d'oxygène et un récipient collecteur de liquide qui sont raccordés ensemble, le récipient de dégagement d'oxygène est pourvu d'une entrée de liquide, d'une évacuation supérieure et d'une paroi tubulaire creuse, l'entrée de liquide mène à une sortie de l'unité d'infusion de liquide sous pression, l'évacuation supérieure est située au sommet da récipient de dégagement d'oxygène, la paroi tubulaire creuse s'étend à partir de l'évacuation supérieure vers le bas et est située de manière correspondante à l'intérieur de l'entrée de liquide, le dispositif de régulation de niveau de liquide comprend un récipient de régulation menant au récipient collecteur de liquide, et une entrée de la canalisation laissant passer la lumière mène au récipient de régulation. Par l'intermédiaire de connexions entre la canalisation de réaction photosynthétique, le module d'infusion de liquide sous pression, et le module de dégagement et de régulation d'oxygène, le liquide de culture d'algues végétales et de microbes et les semences d'algues infusés dedans peuvent effectuer ur.e photosynthèse circulairement et dégager de l'oxygèr.e dans les multiples rangées de canalisation rectiligre hermétique. Une telle disposition permet au système d'occuper moins de superficie, de consommer moins de puissance, de travailler sans tenir compte des intempéries, et d'empêcher que l'algue soit polluée, afin d'assurer ainsi sa qualité. Grâce à la dispositicn de l'entrée de liquide, de l'évacuation supérieure et de la paroi tubulaire creuse, tout oxygène qui se forme dans le liquide de culture est rapidement évaporé, maximisant donc l'efficacité de production. Grâce à l'assemblage du récipient de dégagement d'oxygène et du récipient collecteur de liquide dans le dispositif creux d'injection et de dégagement d'oxygène, les procédures de production et d'assemblage sont simples et le système n'est pas facilement endommagé, afin de diminuer ainsi les coûts. Grâce à l'assemblage du récipient de dégagement d'oxygène et du récipient collecteur de liquide et à la conception de la canalisation laissant passer la lumière, le nettoyaga et la maintenance sont également simples, assurant que la réaction photosynthétique ait effectivement lieu, assurant donc la qualité de l'algue. Par ailleurs, le dispositif d'injection et de dégagement d'oxygène comprend un tuyau d'évacuation connecté au récipient de dégagement d'oxygène, une section moyenne du récipient de dégagement d'oxygène est pourvue d'une portion d'étranglement et d'une évacuation latérale où l'évacuation latérale est située au-dessous de la portion d'étranglement, une extrémité supérieure du tuyau d'évacuation traverse la paroi tubulaire creuse, et une extrémité inférieure du tuyau d'évacuation est formée avec une portion d'expansion et est située de manière correspondante du côté intérieur de l'évacuation latérale. L'oxygène qui se forme dans le liquide de culture peut ainsi être rapidement évaporé. De plus, le réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes selon cette invention comprend un module de chauffage connecté entre la sortie de la canalisation laissant passer la lumière et l'entrée cu module d'infusion de liquide sous pression. Par ailleurs, le réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes selon cette inventicn comprend un module d'aspersion situé audessus de la canalisation de réaction photosynthétique. Grâce à cette disposition susmentionnée du module de chauffage et du module d'aspersion, la température du liquide de culture peut être efficacement contrôlée. Brève description des dessins La figure 1 est une vue en coupe partielle illustrant un réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes selon cette invention; et la figure 2 est une vue schématique en trois dimensions (3D) illustrant un dispositif d'injection et de dégagement d'oxygène du réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes selon cette invention. Description détaillée des modes de réalisation préférés Afin d'élaborer davantage les moyens et les effets techniques adoptés pour l'objectif de cette invention., se reporter à la description détaillée selon cette invention, accompagnée des dessins; on pense que l'objectif, les caractéristiques et les points de cette invention ressortiront à la lecture de la description; cependant, les dessins annexés sont fournis pour la référence et l'illustration seulement et ne sont pas limités à cette invention. En se reportant aux figures 1 et 2, cette invention est un réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes. Grâce au système, un liquide de culture d'algues végétales et de microbes et des semences d'algues, tels qu'un liquide de culture pour la spiruline, infusées dedans peuvent effectuer une photosynthèse circulairement et dégager de l'oxygène de telle sorte que la spiruline peut pousser et se multiplier en grandes quantités pour produire divers ingrédients nutritionnels. Le réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes comprend une canalisation de réaction photosynthétique 10, un module d'infusion de liquide sous pression 20, et un module de dégagement et de régulation d'oxygène 30, dans lesquels: La canalisation de réaction photosynthétique 10 est une canalisation laissant passer la lumière, faite d'un matériau de verre ou d'acrylique laissant passer la lumière, pour que le liquide de culture de spiruline s'écoule dans celle-ci. Dans ce mode de réalisation, =_a canalisation de réaction photosynthétique 10 comprend plusieurs tuyaux rectilignes 12 et plusieurs tuyaux coudés 14. Les tuyaux rectilignes 12 et les tuyaux coudés 14 sont connectés en série à des intervalles pour former une canalisation spirale 3D laissant passer la lumière, de rangées doubles inclinées de telle sorte que le liquide de culture s'écoulant dedans peut s'écouler vers le bas dans une séquence appropriée et peut complètement absorber le flux de lumière pour engendrer une réaction photosynthétique. Une section supérieure de la canalisation laissant passer la lumière est pourvue d'une embouchure auxiliaire 16 utilisée pour infuser le liquide de culture et les semences d'algues dans la canalisation, pour réguler la pression à l'intérieur de la canalisation laissant passer la lumière, et pour rendre le nettoyage de la canalisation laissant passer la lumière plus facile. Le module d'infusion de liquide sous pression 20 est une pompe d'infusion de liquide sous pression dans laquelle une entrée est connectée à une sortie de la canalisation laissant passer la lumière. Le module de dégagement et de régulation d'oxygène 30 comprend un dispositif creux d'injection et de dégagement d'oxygène 40, un dispositif creux de régulation de niveau de liquide 50, et un dispositif de communication 60. Le dispositif d'injection et ce dégagement d'oxygène 40 comprend un récipient ce dégagement d'oxygène 42 et un récipient collecteur ce liquide 44 qui sont raccordés ensemble. Le récipient ce dégagement d'oxygène 42 peut être fait d'un matériau d'acier inoxydable tandis que le récipient collecteur de liquide 44 peut être fait d'un matériau laissant passer la lumière tel que le verre ou l'acrylique, qui facilite la fabrication et l'assemblage du dispositif, sans rester limité à ce qui est exigé ci-inclus. Un segment supérieur du récipient de dégagement d'oxygène 42 est pourvu d'une entrée de liquide 421, d'une évacuation supérieure 422, et d'une paroi tubulaire creuse 423, où l'entrée de liquide 421 mène à une sortie du module d'infusion de liquide sous pression 20 à travers un tuyau d'infusion 22, l'évacuation supérieure 422 est située au sommet du récipient de dégagement d'oxygène 42, et la paroi tubulaire creuse 423 s'étend à partir de l'évacuation supérieure 422 vers le bas et est située de manière correspondante à l'intérieur de l'entrée de liquide 421. Une section moyenne du récipient de dégagement d'oxygène 42 est pourvue d'une portion d'étranglement 424 et d'une évacuation latérale 425, où l'évacuation latérale 425 est située au-dessous de la portion d'étranglement 424. Le dispositif d'injection et de dégagement d'oxygène 40 comprend en outre un tuyau d'évacuation 46 connecté au récipient de dégagement d'oxygène 42, dans lequel une extrémité supérieure du tuyau d'évacuation 46 traverse la paroi tubulaire creuse 423, et une extrémité inférieure du tuyau d'évacuation 46 est formée avec une portion d'expansion 461 et est située de manière correspondante du côté intérieur de l'évacuation latérale 425. Le dispositif de régulation de niveau de liquide 50 comprend un récipient d'extension 52 et un récipient de régulation 54 qui sont raccordés ensemble, dans lesquels le récipient d'extension 52 peut être fait d'un matériau d'acier inoxydable et peut être divisé en un segment supérieur 522 et un segment inférieur 523, de manière à pouvoir séparer facilement le récipient d'extension 52 et le récipient de régulation 54 pour nettoyer les parois intérieures, et le récipient de régulation 54 peut être fait d'un matériau laissant passer la lumière tel que le verre ou l'acrylique pour faciliter la fabrication et l'assemblage, sans rester limité à ce qui est exigé ici. Un sommet du récipient d'extension 52 est pourvu d'une embouchure de régulation de pression 521. Le dispositif de communication 60 est connecté au fond du récipient collecteur de liquide 44 et au fond du récipient de régulation 54, et ainsi le récipient de régulation 54 mène au récipient collecteur de liquide 44. Le dispositif de communication 60 a aussi une vanne de nettoyage 62. L'entrée de la canalisation laissant passer la lumière est coudée vers le bas pour mener au récipient de régulation 54. Le réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes selon cette invention comprend en outre une vanne de captage 70. La vanne de captage 70 est connectée entre la sortie de la canalisation laissant passer la lumière et l'entrée du module d'infusion de liquide sous pression 20, pour vidanger le liquide de culture de la canalisation laissant passer la lumière. Lorsque le réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes selon cette invention est utilisé, le liquide de culture pour la spirulire devrait être infusé à travers l'embouchure auxiliaire 16 dans la canalisation laissant passer la lumière, afin d'engendrer la photosynthèse et de l'oxygène. Il s'écoule ensuite vers le module d'infusion de liquide sous pression 20. Le liquide de culture peut aussi être infusé depuis l'embouchure de régulation de pression 521 du récipient d'extension 52, vers le récipient de régulation 54. Le module d'infusion de liquide soL.s pression 20 force le liquide de culture à s'écouler ce la canalisation laissant passer la lumière vers le module de dégagement et de régulation d'oxygène 3C. Lorsque le liquide de culture est injecté dans l'entrée de liquide 421 puis dans le récipient de dégagement d'oxygène 42, le liquide de culture est d'abord forcé dans le récipient de dégagement d'oxygène 42 du module de dégagement et de régulation d'oxygène 30 et libère un jet d'eau, dégageant ainsi de l'oxygène hors de l'évacuation supérieure 422. Après être tombé dans la portion d'étranglement 424 pour être recueilli, le liquide de culture est forcé dans la portion d'expansion 461, formant un jet d'eau dégageant ainsi de l'oxygène hors de l'évacuation latérale 425. Enfin, le liquide de culture tombe dans le récipient collecteur de liquide 44 et est recueilli de telle sorte que l'oxygène est dégagé hors du tuyau d'évacuation 46. Donc, la plupart de l'oxygène est dégagé d'une façon qui améliore la performance du procédé. Le récipient de dégagement d'oxygène 42 peut être fait d'un matériau d'acier inoxydable, parce que le liquide de culture traversant le récipient de dégagement d'oxygène 42 produit un liquide saturé contenant de l'oxygène qui ne conduit pas facilement la photosynthèse. Par ailleurs, lorsque le liquide de culture est recueilli dans le récipient collecteur de liquide 44, la plupart de l'oxygène a déjà été dégagé et la photosynthèse peut se produire. En tant que tel, le récipient collecteur de liquide 44 doit être fait d'un matériau laissant passer la lumière tel que le verre. Le récipient de dégagement d'oxygène 42 et le récipient collecteur de liquide 44 sont simples à fabriquer et à assembler et ne sont pas facilement endommagés. Lorsque le liquide de culture s'écoule à travers le dispositif de communication 60 vers le récipient de régulation 54, la vanne de nettoyage 62 peut être temporairement actionnée pour éliminer des sédiments plus épais du liquide. Le liquide de culture peut aussi être échantillonné pour le tester. L'embouchure de régulation de pression 521 peut aussi agir comme une évacuation pour réduire la pression dans le dispositif de régulation de niveau de liquide 50. Une mousse excessive peut aussi être extraite du dispositif de régulation de niveau de liquide 50 à travers l'embouchure de régulation de pression 521. L'embouchure de régulation de pression 521 peut en outre être pourvue d'un tuyau d'alimentation pour alimenter en dioxyde de carbone le liquide de culture, en tant que substance nutritive pour aider l'algue à pousser et se multiplier. A cause de la pression dans le module d'infusion de liquide sous pression 20, une pression négative est engendrée dans la canalisation laissant passer la lumière de telle sorte que._e liquide de culture est extrait du récipient de régulation 54 vers la canalisation laissant passer._a lumière, pour une photosynthèse ultérieure. Si =_a pression dans la canalisation laissant passer =_a lumière augmente et fait monter le niveau du liquide de culture dans le dispositif de régulation de niveau de liquide 50, la pression de sortie du module d'infusion de liquide sous pression 20 peut être ajustée afin de diminuer le niveau du liquide de culture. Par conséquent, le liquide de culture peut effectuer circulairement la photosynthèse et dégager de l'oxygène selon une canalisation rectiligne hermétique de multiples rangées pour augmenter ses ingrédients nutritionnels. Le liquide de culture peut aussi être échantillonné pour être testé, à travers la vanne de captage 70. Lorsqu'une substance nutritive du liquide de culture satisfait à la concentration requise, le liquide peut être extrait via la vanne de captage 70 ou la vanne de nettoyage 62. Le réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes selon cette invention comprend en outre un module de chauffage 80. Le module de chauffage 80 est pourvu de plusieurs tuyaux de chauffage 82, d'une section de transfert d'entrée 84, et d'une section de transfert de sortie 86. Les tuyaux de chauffage 82 sont connectés entre la sortie de la canalisation laissant passer la lumière et l'entrée du module d'infusion de liquide sous pression 20, respectivement, par l'intermédiaire de la section de transfert d'entrée E4 et de la section de transfert de sortie 86. Le module de chauffage 80 peut être contrôlé manuellement ou par un capteur automatique, et chauffe l'eau dans celui-ci. L'eau chauffée délivre de la chaleur aux tuyaux ce chauffage 82 afin de contrôler la température cu liquide de culture. Les tuyaux de chauffage 82 sont ce préférence faits d'un matériau, tel que l'acier inoxydable, qui conduit bien la chaleur et est durable. Le réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes selon cette invention comprend en outre un module d'aspersion 90. Le module d'aspersion 90 est situé au-dessus de la canalisation de réaction photosynthétique 10. Il peut être actionné manuellement ou bien par un capteur automatique, à un instant prédéterminé ou bien lorsque l'environnement atteint une température prédéterminée. Selon les exigences de l'environnement, il peut abaisser la température du liquide de culture dans la canalisation laissant passer la lumière. Cependant, la description détaillée et les dessins des modes de réalisation selon cette invention sont fournis sans intention de limiter sa portée ou ses caractéristiques. L'homme du métier devrait inclure tous changements et modifications équivalents entrant dans la portée réelle et dans l'esprit de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes, caractérisé en ce qu'il comprend: une canalisation de réaction photosynthétique (10) servant de canalisation laissant passer la lumière; - un module d'infusion de liquide sous pression (20) dans lequel une entrée mène à une sortie de la canalisation laissant passer la lumière; et un module de dégagement et de régulation d'oxygène (30) comprenant un dispositif creux d'injection et de dégagement d'oxygène (40) et un dispositif creux de régulation de niveau de liquide (50), dans lesquels le dispositif d'injection et de dégagement d'oxygène (40) comprend un récipient de dégagement d'oxygène (42) et un récipient collecteur de liquide (44) qui sont raccordés ensemble, le récipient de dégagement d'oxygène (42) est pourvu d'une entrée de liquide (421), d'une évacuation supérieure (422) et d'une paroi tubulaire creuse (423), l'entrée de liquide (421) mène à une sortie du module d'infusion de liquide sous pression (20) , l'évacuation supérieure (422) est située au sommet du récipient de dégagement d'oxygène (42), la paroi tubulaire creuse (423) s'étend à partir de l'évacuation supérieure (422) vers le bas et est située de manière correspondante à l'intérieur de l'entrée de liquide (421), le dispositif de régulation de niveau de liquide (50) comprend un récipient de régulation (54) menant au récipient collecteur de liquide (44), et une entrée de la canalisation laissant passer la lumière mène au récipient de régulation (54). 2. Réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes selon la revendication 1, dans lequel la canalisation de réaction photosynthétique (10) comprend plusieurs tuyaux rectilignes (12) et plusieurs tuyaux coudés (14), et les tuyaux rectilignes et les tuyaux coudés sont connectés en série à des intervalles pour former une canalisation spirale 3D inclinée laissant passer la lumière, de rangées doubles. 3. Réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes selon la revendication 1, dans lequel une section supérieure de la canalisation laissant passer la lumière est pourvue d'une embouchure auxiliaire (16). 4. Réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes selon la revendication 1, dans lequel le module d'infusion de liquide sous pression (20) est une pompe d'infusion de liquide sous pression. 5. Réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes selon la revendication 1, dans lequel le dispositif d'injection et de dégagement d'oxygène (40) comprend un tuyau d'évacuation (46) connecté au récipient de dégagement d'oxygène (42), une section moyenne du récipient de dégagement d'oxygène (42) est pourvue d'une portion d'étranglement (424) et d'une évacuation latérale (425), l'évacuation latérale (425) est située au-dessous de la portion d'étranglement (424), une extrémité supérieure du tuyau d'évacuation (46) traverse la paroi tubulaire creuse (423), et une extrémité inférieure du tuyau d'évacuation (46) est formée avec une portion d'expansion (461) et est située de manière correspondante du côté intérieur ce l'évacuation latérale (425). 6. Réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de régulation de niveau de liquide (50) comprend un récipient d'extension (52) et le récipient de régulation (54) qui sont raccordés ensemble, et le récipient d'extension (52) est pourvu d'une embouchure de régulation de pression (521). 7. Réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes selon la revendication 1, dans lequel le module de dégagement et de régulation d'oxygène (30) comprend un dispositif de communication (60) connecté au fond du récipient collecteur de liquide (44) et Eu fond du récipient de régulation (54), et est pourvu d'une vanne de nettoyage (62). 8. Réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes selon la revendication 1, comprenant en outre une vanne de captage (70) connectée entre la sortie de la canalisation laissant passer la lumière et l'entrée du module d'infusion de liquide sous pression (20). 9. Réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes selon la revendication 1, comprenant en outre un module de chauffage (80) connecté entre la sortie de la canalisation laissant passer la lumière et l'entrée du module d'infusion de liquide sous pression (20). 10. Réacteur photosynthétique pour algues végétales et microbes selon la revendication 1, comprenant en outre un module d'aspersion (90) situé audessus de la canalisation de réacticn photosynthétique (10).