УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ

Полезная модель относится к микробиологической промышленности и сельскому хозяйству и предназначена для выращивания планктонных и донных (почвенных) видов и штаммов микроводорослей, используемых в научных исследованиях, в качестве биоактивных добавок в питании человека, витаминных подкормок для животных и птицы и при культивировании водных беспозвоночных животных с целью кормления рыб в рыбном хозяйстве и рыборазведении.
Известна установка для выращивания микроводорослей (патент РФ на полезную модель 91338), состоящая из емкости в каркасе, в которой расположена, по крайней мере, одна стеклянная обечайка с размещенными в ней лампами и установленным под ней вентилятором для подачи воздуха в обечайку. В емкости расположен датчик температуры суспензии связанный с охлаждающим устройством (холодильником). Емкость изготовлена из светопроницаемого материала, по всей поверхности ее боковых стенок расположены люминесцентные лампы. В установке имеется помпа для перемешивания суспензии и воздушный компрессор для подачи углекислого газа из баллона через распылители, закрепленные на дне емкости вокруг обечайки.
Недостатком известной установки являются ее конструктивные особенности, требующие повышенного расхода электроэнергии для работы охлаждающего устройства, вентилятора, помпы и воздушного компрессора, что повышает себестоимость продукции.
Наиболее близка к предложенной полезной модели выбранная в качестве прототипа установка для культивирования хлореллы (патент РФ 2477040), содержащая емкость, разделенную на две секции вертикальной перегородкой, не доходящей до дна емкости. Емкость снабжена герметичной крышкой и системой подачи газа из газового баллона. В торцах секций установлены водяные насосы, осуществляющие подсос смеси газов, в противоположных концах секций установлены внешние источники света. Вся емкость закрыта светонепроницаемым, светоотражающим изнутри кожухом. Обе секции на четверть заполняются раствором микроудобрений и до половины объема - суспензией хлореллы. Затем включаются насосы, и подается стартовая порция углекислоты. Лампы поочередно в течение суток освещают первую и вторую секции. В светлой секции происходит выделение кислорода, в темной выделяется углекислый газ. Суспензия перемешивается насосами с внесением в нее газовой смеси при подсосе воздуха. После культивирования снимается кожух для изъятия половины объема суспензии и внесения микроудобрений. Затем культивирование продолжается далее.
Недостатком прототипа является необходимость в постоянной работе помп с подсосом газовой смеси и круглосуточное включение ламп, нарушающее естественную суточную физиологическую активность микроводорослей, что создает значительный расход электроэнергии на единицу продукции.
Установленный на прототипе кожух создает неудобства в обслуживании установки и исключает возможность использования дополнительной подсветки солнечным светом и лампами помещения, что также сказывается на себестоимости продукции.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание установки, экономичной по расходу электроэнергии на единицу продукции, удобной в обслуживании и уходе, снабженной приборами контроля и управления культивирования микроводорослей, пригодной для использования в малых формах хозяйствования и в промышленном производстве.
Поставленная задача достигается тем, что:
установка для выращивания микроводорослей включает каркас для емкости, герметичную емкость, изготовленную из светопроницаемого материала, клапан для аварийного сброса газа, штуцер с вентилем для подачи углекислого газа, источники света, устройство для перемешивания суспензии и обогреватели, при этом в поперечных стенках емкость имеет отверстия со смонтированным оборудованием для подачи и перепуска газовой смеси, воздушными обогревательными элементами, датчиками измерения давления газовой смеси и уровня углекислого газа в указанной газовой смеси, датчиками уровня внутренней освещенности, создаваемой лампами установки, вентилями со штуцерами для закрепления шлангов подачи раствора микро- и макроэлементов и слива суспензии; на поперечных стенках корпуса емкости снаружи дополнительно противоположно установлены: на первой стенке - шкафчик с герметичной дверцей, в котором размещены электромотор, редуктор-демультипликатор, таймер и активный шкив, на второй - шкафчик с герметичной дверцей с пассивным шкивом и системой натяжения тросика устройства перемешивания суспензии, которое выполнено в виде перемещающейся внутри корпуса рамки, с закрепленной на ее наружных нижней и боковых сторонах резиновой или поролоновой полосой и установленными в центре ее верхней части двумя противоположно направленными воронками, имеющими откидывающиеся в их узкой части верхние створки, смыкание которых с нижней частью воронки обеспечивает пружина или резиновое кольцо в ограждении; при этом, концы тросика закреплены винтом с потайной головкой в шарике со сквозным каналом для тросика и перпендикулярным к указанному каналу отверстием для винта с потайной головкой, скрепляющего свободные концы тросика внутри шарика, указанный шарик имеет диаметр больше узкого выходного отверстий указанных выше воронок при сомкнутых створках; имеются таймер периодичности движения рамки, размещенный в вышеуказанном выше шкафчике с электромотором и таймер включения и выключения ламп в течение суток, установленный на каркасе в системе электроснабжения ламп; на наружной стороне емкости или на каркасе закреплены: датчик внешней освещенности, выключающий лампы установки, при достижении внешней освещенности (солнечный свет) требуемого уровня лампы установки размешены выше и ниже емкости и снабжены светоотражающими уголками, исключающими падение света ламп установки, за ее пределы, светоотражающие уголки изготовлены из светоотражающего материала в виде длинных шарниров, угол их распахивания фиксируется регулятором, установленным на каркасе емкости; на дне емкости, снаружи, закреплен фотометрический датчик измерения плотности суспензии.
Полезная модель иллюстрируется чертежами:
Фиг. 1 установка для выращивания микроводорослей, общий вид.
Фиг. 2 детали установки: а) воронка с пружиной общий вид б) воронка с резиновым кольцом в разрезе; в) шарик в разрезе; г) крышка со струбциной в разрезе; д) фотометрический датчик, установленный на дне емкости снаружи в разрезе.
Фиг. 3 уголковые отражатели а) верхняя установка отражателей; б) нижняя установка отражателей.
Установка содержит емкость с отгибами для герметизации 1 (фиг.1) в каркасе 2, выполненную из светопроницаемого материала. В поперечной стенке емкости имеется отверстие 3 для крана и штуцера слива суспензии, отверстие 4 для крана и штуцера подачи питательного раствора и стартовой порции микроводорослей; отверстие 5 для предохранительного клапана сброса газов при повышенном давлении в установке, отверстие 6 штуцера и вентиля для подачи углекислого газа, отверстие 7 для датчиков суммарного давления газовой смеси и уровня углекислого газа в смеси, отверстие 8 для датчика уровня освещенности суспензии, отверстия 9 для датчика температуры, отверстия 10 для установки воздушных обогревателей, отверстие 11 для вентиля перепуска газовой смеси. Вдоль емкости 1 перемещается рамка 12, предназначенная для перемешивания суспензии. Ее перемещение осуществляется тросиком 13. Тросик перемещается с помощью активного шкива, вращаемого электромотором с редуктором-демультипликатором. Электромотор, редуктор, таймер и активный шкив размещены в шкафчике 14 с герметичной дверцей. На противоположном конце емкости находится шкафчик 15 с герметичной крышкой, в котором установлены пассивный шкив и устройство натяжения тросика. На рамке 12 закреплены с помощью шурупов, гвоздиков или клея две противоположно направленные воронки 16, через которые проходит тросик 13. Воронка 16 (фиг. 2а) в состоит из корпуса 17 и шарнира 18 для откидывания подвижной створки 19. На корпусе 17 воронки 16 и ее подвижной створке 19 закреплена пружина 20, или резиновое кольцо в ограждении 21 (фиг. 2б). Для удержания тросика в воронках используется шарик 22 (фиг. 2в), в котором имеются отверстие 23 для потайного винта, удерживающего свободные концы тросика 13 в шарике и отверстие 24 для проведения накладывающихся друг на друга или сплесненных свободных концов тросика 13. На корпус емкости с отгибами накладывается крышка 25 (фиг. 2г) из светопроницаемого материала. На внешних отгибах корпуса емкости 1 закрепляется герметизатор 26 из упругой резины или иного материала. Герметизация крышки осуществляется с помощью струбцин 27. На дне емкости 1 снаружи устанавливается фотометрический датчик определения плотности суспензии 28 (фиг. 2д). Лампы 29 со светоотражающими уголками 30 состоящими из металлических полос покрытых светоотражающим материалом и скрепленных шарниром, или зеркал, закрепленных в рамке с шарниром, устанавливаются над и под емкостью и закрепляются на каркасе 2. Светоотражающие уголки 30 крепятся к вертикальным стойкам каркаса 2 следующим образом: над лампами установленными над емкостью 1 (фиг. 3а) и под лампами установленными под емкостью (фиг. 3б).
Установка работает следующим образом.
Емкость 1 при открытом вентиле перепуска газовой среды в отверстии 11 заполняется через отверстие 4 раствором микро- и макроудобрений до определенного уровня, учитывающего последующую подачу определенного объема стартовой порции микроводорослей и не мешающего работе размещенных в установке приборов и не превышающего отверстий подачи углекислого газа, перепуска газовой смеси и размещенных в емкости воздушных обогревателей. После заполнения емкости указанным раствором в нее через то же отверстие 4 подается определенный стартовый объем суспензии микроводорослей известной плотности. После чего вентиль 11 закрывается. Далее, через отверстие 6 со штуцером и вентилем подается углекислый газ до создания определенного уровня углекислого газа и давления газовой смеси в установке. Общий рост давления газовой смеси и состав газовой смеси по углекислому газу контролируется датчиками, закрепленными в отверстии 7. Далее включаются лампы 29, таймер регулирования суточного включения и выключения ламп и датчик 8 освещенности суспензии, датчик и терморегулятор 9 воздушных обогревателей, а также таймер, регулирующий заданную суточную периодичность перемещения рамки 12. Рамка изначально находящаяся у поперечной стенки перемещается тросиком 13, который удерживается с помощью шарика 22 в воронке 16 силой упругости пружины 20 или резинового кольца 21, что не позволяет створке 19 воронки распахнуться при перемещении рамки. Узкая часть воронки с шариком направлена в сторону движения рамки. После достижения рамкой противоположной поперечной стенки емкости 1, сила натяжения тросика преодолевает силу упругости пружины или кольца, подвижная створка 19 воронки 16 откидывается на шарнире 18 и тросик продолжает движение далее. После прохода шарика через пассивный шкив в ящике 15, он попадает в другую, противоположно направленную по отношению к первой, воронку 16 и удерживается в ней силой упругости пружины или резинового кольца и движение рамки 12 продолжается в противоположном направлении. После достижения рамкой поперечной стенки емкости со шкафчиком 14, шарик выходит из воронки и перемещает рычаг таймера. Таймер выключает электромотор. После прохождения определенного периода, таймер вновь включает электромотор, и рамка начинает движение к противоположной поперечной стенке. В ходе процесса культивирования микроводорослей, автоматически или оператором, производится анализ показаний приборов контроля давления и уровня углекислого газа 7, температуры 9 и освещенности 8. При отмеченных нарушениях оператором или автоматически производятся необходимые действия. Если в ходе культивирования в освещаемый период суток возникает снижение концентрации углекислого газа ниже установленного уровня автоматически или оператором, производится дополнительный впуск газовой смеси через отверстие 6. Одновременно производится перепуск газовой смеси через отверстие 11 с регулируемым клапаном перепуска газовой смеси для снижения давления в установке и более равномерного распределения углекислого газа в смеси. Когда уровень углекислого газа в смеси и давление газовой смеси приходят в соответствие с требуемым уровнем, перепуск газовой смеси прекращается. После установленной с помощью датчика 28 необходимой плотности суспензии, производится слив всего объема суспензии или ее части через отверстие 3 со штуцером с вентилем, при этом открывается вентиль отверстия 11 с целью выравнивания атмосферного давления и давления в установке. Если суспензия сливается полностью, процесс выращивания микроводорослей начинается сначала. Если в установке оставляется определенная стартовая часть суспензии для последующего доращивания, в установку добавляется необходимый расчетный объем раствора микро- и макроэлементов и процесс культивирования продолжается далее.
Светоотражающие уголки 30 устанавливаются и настраиваются следующим образом. Уголки 30, стоящие над лампами, раскрываются на такой угол, при котором отраженный свет ламп не выходит за пределы верхней поверхности установки. Уголки, стоящие под лампами, раскрываются на такой угол, при котором свет ламп не выходит за пределы нижней поверхности установки.