Фотобиореактор для культивирования одноклеточных водорослей

Область техники
Полезная модель относится к микробиологической промышленности, а именно к фотобиореактору для культивирования одноклеточных водорослей, например хлореллы.
Уровень техники
В настоящее время, широко известны установки для выращивания водорослей, в которых в качестве источников излучения применяются лампы накаливания или люминесцентные лампы, например, как описано в патентных заявках: GB 2469198 (A), CN 101402915 (A), FR 2678946 (A1), JPH 0723767 (A), JP 2006014627 (A), JP 2006014628 (A), US 3224143 (A). Технической проблемой существующих конструкций является применение низко энергоэффективных источников облучения: ламп накаливания и люминесцентных ламп. Другой связанной технической проблемой является форма ёмкости фотобиореактора, которая делает не возможным равномерное облучение водорослей по всему объему фотобиореактора, то есть тоже низкая энергоэффективность. Например, ёмкость в форме прямоугольного параллелепипеда создает большие потери источника излучения в углах резервуаров.
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). Описанный в этом документе фотобиореактор содержит герметичную непрозрачную ёмкость, причем освещение осуществляется при помощи светодиодных лент, установленных вертикально внутри ёмкости.
Сущность полезной модели
Техническим результатом является повышение энергоэффективости фотобиореактора.
Целью заявленной полезной модели является задача по решению указанных технических проблем, а именно требуется добиться повышения энергоэффективости, за счет требуемого уровня освещения клеток культивируемого микроорганизма и обеспечения равномерного облучения по всему объему ёмкости фотобиореактора, что достигается тем, что фотобиореактор для культивирования одноклеточных водорослей, содержит ёмкость c питательной средой, систему подвода биораствора и слива готовой суспензии, причем ёмкость выполнена цилиндрической формы и светопрозрачной, причем источник освещения выполнен в виде спирально намотанной на ёмкость ленты со светодиодными источниками излучения, направленными внутрь фотобиореактора.
В предпочтительном варианте осуществления полезной модели, ёмкость содержит дно с отражающей поверхностью.
В предпочтительном варианте осуществления полезной модели, ёмкость содержит снимаемую крышку с отражающей поверхностью.
Перечень чертежей
Фиг. 1 - общий вид фотобиореактора.
Фиг. 2 - вид сверху фотобиореактора.
Фиг. 3 - вид сбоку фотобиореактора.
Позиции на фигурах 1-3:
1. Прозрачная цилиндрическая ёмкость.
2. Опора.
3. Дно с отражающей поверхностью.
4. Снимаемая крышка с отражающей поверхностью.
5. Спирально намотанная лента со светодиодными источниками излучения.
6. Фотодатчик.
7. Слив готовой суспензии.
8. Подвод биораствора.
9. Вход аэратора.
10. Термометр.
Осуществление полезной модели
2
Устройство работает следующим образом. Конструктивно фотобиореактор представляет собой цилиндрическую ёмкость 1, установленную на опору 2. Ёмкость выполнена из прозрачного материала (стекло, оргстекло). Также ёмкость содержит дно 3 с отражающей поверхностью и снимаемую крышку 4 с отражающей поверхностью. На внешней стороне устанавливаются лента 5 со светодиодными источниками излучения, направленными внутрь фотобиореактора. В цилиндрическую ёмкость 1 заливают биораствор через подвод 8, содержащий необходимые компоненты, затем в ёмкость вводят суспензию хлореллы через ввод 8. Вход аэратора 9 насыщает суспензию необходимым количеством СО. Одновременно включается спирально намотанная лента 5 со светодиодными источниками излучения, обеспечивающая освещение суспензии. Температуру контролируют посредством термометра 10. Когда количество клеток хлореллы достигает заданных количеств, фотодатчик 6 выдает управляющий сигнал на автоматический слив готовой биомассы, через слив 7 готовой суспензии, и следующее заполнение фотобиореактора.
В разрабатываемой установке применяются светодиодные источники излучения, что позволяет обеспечить равномерное облучение по всему объему культиватора. Прирост хлореллы увеличивается в 2-4 раза по сравнению с бытовыми источниками излучения, такими как лампа накаливания, люминесцентная лампа. Использование светодиодной ленты позволяет достичь лучших энергетических показателей, путем снижения потребления электричества. При этом спиральная намотка светодиодной ленты и цилиндрическая форма ёмкости делают возможным равномерное облучение хлореллы по всему объему фотобиореактора.