ФОТОБИОРЕАКТОР

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.