Портативный фотобиореактор для культивирования одноклеточных водорослей

Область техники
Полезная модель относится к микробиологической промышленности, а именно к фотобиореактору для культивирования одноклеточных водорослей, например хлореллы. Более конкретно, полезная модель относится к портативному фотобиореактору, который даёт возможность пользователю культивировать водоросли в условиях дома или офиса.
Уровень техники
Генерация хлореллы или иных водорослей в условиях дома или офиса обеспечивает не только получение ценного энергетического, витаминного и общеукрепляющего напитка, но также поглощение избыточного углекислого газа и производство кислорода существенно повышающего качество воздуха в помещении.
Исследования в области биохимии показали, что пик полезных свойств живых водорослей наступает в период её активного роста, когда она начинает обладать также и антибиотическими свойствами, и спадает при прекращении роста.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание портативного фотобиореактора, который даст возможность пользователю культивировать и получать живые водоросли, находящиеся в процессе активного роста, в условиях дома или офиса.
В настоящее время, широко известны установки для выращивания водорослей, как описано в патентных заявках: GB 2469198 (A), CN101402915 (A), FR2678946 (A1), JPH0723767 (A), JP2006014627 (A), JP2006014628 (A), US3224143 (A).
Технической проблемой известных установок является невозможность их использования в домашних условиях, вследствие их громоздкости, сложности конструкции и эксплуатации, высокого энергопотребления.
Наиболее близким по технической сущности является фотобиореактор, описанный в следующем источнике информации: «Моделирование системы регулирования температуры в биореакторе для выращивания микроводоросли Chlorella», С.И. Ефремкин, Б.М. Грицун, А.В. Савчиц, Инженерный вестник Дона, №4, 2018, доступно по адресу www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2018/5426).
Сущность полезной модели
Целью заявленной полезной модели является создание портативного фотобиореактора для культивирования одноклеточных водорослей.
Техническим результатом полезной модели является возможность создания портативного фотобиореактора для получения в домашних условиях режимов, достаточных для создания благоприятных условий для роста водорослей.
Технический результат достигается тем, что портативный фотобиореактор для культивирования одноклеточных водорослей содержит подставку и корпус, включающий прозрачную ёмкость, ручку, и зеркальную изнутри крышку с отверстиями для выхода кислорода, обеспечивающую дополнительное использование света от источника освещения для роста водорослей, причем указанный корпус установлен на подставку, причём внутри указанной подставки установлены: компрессор, выполненный с возможностью насыщения суспензии в ёмкости воздухом, с помощью аэратора, расположенного внутри ёмкости; нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагрева суспензии в ёмкости; источник освещения, выполненный с возможностью освещения суспензии через прозрачное дно ёмкости; источник питания с микроконтроллером, выполненные с возможностью коммутации компрессора, нагревательного элемента и источника освещения, после установки корпуса на подставке, для создания условий внутри ёмкости, необходимых для активного роста водорослей.
В одном из вариантов, часть поверхности емкости покрыта зеркальным слоем, обеспечивающим наибольшее использование света от источника освещения для роста водорослей.
В одном из вариантов, аэратор расположен в непосредственной близости к внутренней поверхности дна ёмкости и выполнен со спиралевидным контуром, причем воздух поступает в аэратор из компрессора, посредством газохода, расположенного в ручке корпуса и подставке фотобиореактора.
В одном из вариантов, аэратор содержит диффузионные отверстия, расположенные по всей поверхности контура аэратора.
В одном из вариантов, нагревательный элемент расположен в непосредственной близости к внешней поверхности дна
ёмкости и выполнен со спиралевидным контуром, запрессованным в подставку фотобиореактора.
В одном из вариантов, источник освещения представляет собой светодиодный источник освещения.
Перечень чертежей:
На Фиг.1 схематично изображены корпус, включающий ёмкость фотобиореактора, ручку и крышку с зеркальным слоем.
На Фиг.2 схематично изображена подставка фотобиореактора.
На Фиг.3 схематично изображен внешний вид аэратора фотобиореактора.
На Фиг.4 изображен изометрический общий вид корпуса и подставки фотобиореактора, с установленным внутри подставки нагревательным элементом, источником освещения и аэратором, установленным внутри ёмкости.
Позиции на фигурах:
1 - корпус;
2 - ёмкость;
3 - ручка;
4 - крышка с зеркальным слоем;
5 - подставка;
6 - аэратор;
7 - нагревательный элемент;
8 - источник освещения;
9 - компрессор с газоходом;
10 - шнур источника питания с микроконтроллером (последний не показан).
Осуществление полезной модели
Устройство работает следующим образом. Пользователь наливает в ёмкость (2) фотобиореактора питательную смесь и суспензию живой хлореллы. Затем корпус (1) с помощью ручки (3) устанавливается на подставку (5), закрывается крышкой (4) фотобиореактора. Далее устройство подключается к источнику питания (10) посредством шнура (10). При включении источника питания происходит включение источника освещения (8), нагревательного элемента (7) и компрессора (9) c газоходом. В ручке (3) и подставке (5) размещены две части газохода, посредством которых, из компрессора воздух поступает в аэратор (6), установленный внутри ёмкости. Для поддержания необходимых условий освещения, нагрева и аэрации используется микроконтроллер, который осуществляет коммутацию источника питания (10) при отклонении указанных режимов от заданных. В совокупности, поддерживаемые режимы освещения, нагрева и аэрации позволяют, после первого запуска фотобиореактора, в течение двух суток, достигнуть оптимальных значений, достаточных для получения суспензии водорослей в количестве, необходимом для потребления пользователем суточной потребности. При необходимости, пользователь может доливать в ёмкость каждые последующие 24 часа питательную смесь в том же объёме и повторять цикл работы фотобиореактора. Таким образом, портативный фотобиореактор позволяет культивировать одноклеточные водоросли в домашних условиях. Оптимальные режимы для культивирования создаются посредством подачи воздуха в ёмкость фотобиореактора с помощью аэратора, также за счет перемешивания суспензии посредством пузырьков воздуха, выходящих из диффузионных отверстий аэратора, расположенных по всей его поверхности, а также за счет нагрева и равномерного распределения по всей ёмкости тепла посредством нагревательного элемента.
Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в возможности создания портативного фотобиореактора для культивирования одноклеточных водорослей.