ФОТОБИОРЕАКТОР ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ
PHOTOBIOREACTOR FOR CULTIVATION OF MICROALGAE

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к устройствам для работы с клетками растений, и может быть использовано для выращивания одноклеточных водорослей, преимущественно планктонных.
C12M3/02
)
C12N1/12
Известно устройство для культивирования микроводорослей [RU 2315805 С2, МПК (2006.01,  (2006.01), опубл. 27.01.2008], которое содержит корпус с крышкой, боковые стенки которого имеют светоотражающие поверхности, и расположенные в корпусе емкости для культивирования микроводорослей, установленные на решетке и соединенные между собой лампы накаливания. Устройство снабжено средством нагревания, расположенным под решеткой, датчиками концентрации суспензии, её температуры и освещенности и трубопроводом для подачи углекислоты в емкости и отвода кислорода из них.
Известно устройство для культивирования хлореллы [RU 2477040 С2, МПК A01G 33/00 (2006.01), опубл. 10.03.2013], которое содержит емкость, выполненную из светопрозрачного материала. Емкость герметично закрыта крышкой и разделена на две секции вертикальной перегородкой, не доходящей до дна и крышки емкости. Крышка оборудована штуцером и газовым клапаном для сброса излишков газа. Система подачи углекислого газа содержит газовый баллон, который оборудован редуктором понижающего давления и соединен с емкостью через шланг, подключенный к штуцеру крышки емкости. В торцах секций установлены водяные насосы, оборудованные подсосом смеси газов, а в противоположных сторонах секций помещены внешние источники света, подключенные к таймеру времени, причем емкость с источниками света закрыта кожухом из светоотражающего материала.
C12M3/02
A01G33/00
C12N1/12
Известна установка для выращивания микроводорослей, преимущественно хлореллы [RU 2268923 RU C1, МПК  (2006.01),  (2006.01),  (2006.01), опубл. 27.01.2006], выбранная в качестве прототипа, содержащая каркас, установленную на нем емкость для суспензии микроводорослей. В емкости вертикально установлены цилиндрические стеклянные обечайки, в которых стационарно размещены лампы. Емкость снабжена вентиляторами, установленными под обечайками и служащими для подачи в них воздуха при достижении температуры суспензии, превышающей оптимальную температуру культивирования. Датчик температуры суспензии расположен внутри емкости. Датчики связан с терморегулятором, подключенным к вентиляторам.
Известные устройства не обеспечивают перемешивание суспензии микроводорослей, что влияет на равномерность облученности клеток светом, а следовательно, на их рост и деление.
Технический результат предложенного изобретения заключается в создании фотобиореактора для культивирования микроводорослей, обеспечивающего повышение скорости роста и деления микроводорослей.
Фотобиореактор для культивирования микроводорослей, также как в прототипе, содержит емкость для суспензии микроводорослей, в которой установлены датчик температуры и вертикальная прозрачная труба, в которой стационарно размещены источники света.
Согласно изобретению емкость выполнена цилиндрической, термоизолирована снаружи и снабжена загрузочным, сливным патрубками и крышкой с отверстиями. Через крышку в емкость вставлена прозрачная труба, которая заглушена снизу и сверху. Верхняя часть прозрачной трубы снабжена всасывающим патрубком, который трубопроводом соединен с входом компрессора. На дне емкости расположен барботер с нагнетающим патрубком, выведенным через крышку емкости наружу, который соединен трубопроводом с выходом компрессора. Внутри прозрачной трубы соосно размещена труба меньшего диаметра, выступающий конец которой открыт в атмосферу. На внешних стенках трубы меньшего диаметра равномерно закреплены светодиодные планки красного, синего и белого цвета. К блоку управления подключены компрессор, светодиодные планки и датчик температуры.
Емкость для суспензии может быть выполнена из полиэтилена.
Прозрачная труба может быть выполнена из поликарбоната или полиметилметакрилата, или кварца.
Барботер может быть выполнен в виде кольцевой трубы с перфорациями.
Предложенная конструкция фотобиореактора обеспечивает перемешивание суспензии микроводорослей и насыщение её углекислотой воздуха при помощи барботирования.
За счет благоприятного спектра излучения светодиодных планок красного, белого и синего цвета происходит более эффективное культивирование микроводорослей. Использование таких светодиодных планок обеспечивает подогрев только при включенном освещении внутри емкости, моделируя естественное природное суточное колебание температуры, а также соотношение продолжительности световой и темновой фаз, благоприятные для разделения периодов роста и деления клеток микроводорослей. Фотобиореактор позволяет регулировать продолжительность освещения и его спектральный состав, определяемый диапазоном рабочих температур с учетом степени отдачи тепла фотобиореактором в окружающую среду и различных фаз жизнедеятельности микроводорослей (рост, деление), более эффективно происходящими при освещении определенными частями спектра или в темновой фазе.
На фиг. 1 представлена схема фотобиореактора для культивирования микроводорослей
Фотобиореактор для культивирования микроводорослей содержит полиэтиленовую цилиндрическую емкость 1, которая снабжена крышкой, загрузочным и сливным патрубками. Крышка емкости 1 выполнена со сквозными отверстиями. Снаружи емкость 1 термоизолирована минеральной ватой. Через крышку в емкость 1 вставлена прозрачная труба 2, например, из поликарбоната или полиметилметакрилата или кварца, которая заглушена сверху и снизу. Верхняя часть прозрачной трубы 2, выступающая из емкости 1, снабжена всасывающим патрубком, который трубопроводом соединен с входом компрессора 3. На дне емкости 1 расположен барботер 4 в виде кольцевой трубы с перфорациями и с нагнетающим патрубком 5, выведенным через крышку емкости 1 наружу. Нагнетающий патрубок 5 соединен трубопроводом с выходом компрессора 3. Внутри прозрачной трубы 2 соосно размещена труба 6 меньшего диаметра, на внешней поверхности которой равномерно закреплены светодиодные планки 7 красного, синего и белого цвета. Выступающий из прозрачной трубы 2 конец трубы 6 открыт в атмосферу. К блоку управления 8 (БУ) подключены компрессор 3, светодиодные планки 7 и размещенный внутри емкости датчик температуры (на фиг. 1 не показан).
В емкость 1 загружают затравку суспензии микроводорослей и питательную среду в таком соотношении, чтобы в полученной смеси концентрация клеток составляла не ниже 10 млн кл./мл. В соответствии с планом культивирования блок управления 8 (БУ) включает светодиодные планки 7 необходимой группы цвета и заданной интенсивности и компрессор 3. Внутрь трубы 6 засасывается воздух из атмосферы, который охлаждает светодиодные планки 7 и попадает через всасывающий патрубок в прозрачной трубе 2 в компрессор, с помощью которого подается через нагнетающий патрубок 5 в барботер 6, а из него – в емкость 1, осуществляя перемешивание и подогрев смеси и выходит через отверстия в крышке емкости 1. С помощью датчика температуры контролируют процесс культивирования, периодически производят отбор пробы на анализ количества клеток. Культивирование считается завершенным при отсутствии дальнейшего увеличения количества клеток.