RU139711U1 - INSTALLATION FOR CULTIVATION OF MICROWEEDS - Google Patents

Abstract

Установка для культивирования микроводорослей, характеризующаяся тем, что состоит из рабочей емкости, содержащей расположенные одна над другой параллельные трубы из материала, прозрачного в видимой области спектра, последовательно соединенные между собой и образующие канал для ламинарного движения жидкости, заканчивающийся снизу управляемым вентилем, источника света, выполненного из светодиодных модулей, баллона с углекислым газом, присоединенного трубопроводом к нижней части рабочей емкости через клапан-редуктор, расходной емкости, соединенной с верхней частью рабочей емкости трубопроводом через управляемый клапан, расходной емкости, соединенной трубопроводом через управляемый вентиль с рабочей емкостью, теплообменника, термодатчиков, установленных на трубах, и микроконтроллера, соединенного кабелями цепи управления с клапаном-редуктором, управляемым клапаном, управляемыми вентилями, светодиодными модулями и теплообменником, а также сигнальным кабелем с термодатчиками.Installation for the cultivation of microalgae, characterized in that it consists of a working tank containing parallel pipes arranged one above the other from a material transparent in the visible spectrum, connected in series with each other and forming a channel for laminar fluid movement, ending at the bottom with a controlled valve, a light source, made of LED modules, a carbon dioxide cylinder, connected to the bottom of the working tank via a pressure reducing valve, a supply tank and connected to the upper part of the working tank by a pipeline through a controlled valve, a supply tank connected by a pipe through a controlled valve to a working tank, a heat exchanger, temperature sensors installed on the pipes, and a microcontroller connected by cables of the control circuit to a valve-controlled valve controlled by valves, , LED modules and a heat exchanger, as well as a signal cable with temperature sensors.

Description

Полезная модель относится к технологии производства биомассы в полностью контролируемых условиях, в частности к устройствам для культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов. Полезная модель может быть использована для выращивания микроводорослей медицинского, пищевого, кормового и биотопливного назначения.The utility model relates to biomass production technology under completely controlled conditions, in particular, to devices for the cultivation of photosynthetic microorganisms. The utility model can be used for growing microalgae for medical, food, feed and biofuel purposes.

Известно устройство для выращивания хлореллы (заявка Японии №61-239882, МКИ C12M 1/04), содержащая рабочую емкость, в которой размещена экранирующая вертикальная перегородка, не соприкасающаяся с дном и крышкой емкости. Вблизи нижней перегородки размещены трубки с отверстиями для выпуска газа. Трубки соединены с воздушным компрессором.A device for growing chlorella is known (Japanese application No. 61-239882, MKI C12M 1/04), containing a working container, in which is placed a vertical shielding partition that is not in contact with the bottom and the lid of the container. Near the lower partition there are tubes with openings for the release of gas. The tubes are connected to an air compressor.

Недостатком данного устройства является невозможность потока жидкости по типу, приближенному к режиму идеального замещения. Кроме того, энергетическая эффективность используемых источников невелика, что сопряжено с высокими эксплуатационными расходами и может привести к перегреву культуры.The disadvantage of this device is the inability to flow fluid in a manner close to the ideal replacement mode. In addition, the energy efficiency of the sources used is small, which is associated with high operating costs and can lead to overheating of the culture.

Наиболее близким к предлагаемой модели является устройство для культивирования хлореллы (RU 2477040 C2), содержащее рабочую емкость из прозрачного материала с вертикальной светоотражающей перегородкой, источники света, баллон с углекислым газом.Closest to the proposed model is a device for the cultivation of chlorella (RU 2477040 C2), containing a working capacity of a transparent material with a vertical reflective wall, light sources, a carbon dioxide cylinder.

Недостатками данного устройства являются то, что культура микроводоросли освещается лишь с одной стороны, а также отсутствие возможности регулировать температуру жидкости в оптимальном для данного вида микроводорослей диапазоне.The disadvantages of this device are that the microalgae culture is illuminated only on one side, as well as the lack of the ability to control the liquid temperature in the optimal range for this type of microalgae.

Задачей предлагаемой модели является создание энергоэффективной установки для культивирования микроводорослей в непрерывном ламинарном потоке жидкости в оптимальных для данного вида микроводорослей температурных условиях.The objective of the proposed model is the creation of an energy-efficient plant for the cultivation of microalgae in a continuous laminar fluid flow in optimal temperature conditions for this type of microalgae.

В результате использования предлагаемой полезной модели обеспечивается возможность точного регулирования заданных параметров процесса культивирования микроводорослей, реализуется режим, близкий к режиму идеального замещения, при котором отсутствует смешивание суспензии низкой (начальной) плотности с готовой суспензией, прошедшей полный цикл культивирования.As a result of using the proposed utility model, it is possible to precisely control the specified parameters of the microalgae cultivation process, a mode close to the ideal substitution mode is realized, in which there is no mixing of a suspension of low (initial) density with a finished suspension that has undergone a complete cultivation cycle.

Технический результат достигается тем, что предлагаемая установка для культивирования микроводорослей состоит из рабочей емкости, содержащей расположенные одна над другой параллельные трубы из материала, прозрачного в видимой области спектра, последовательно соединенные между собой и образующие канал для ламинарного движения жидкости, заканчивающийся снизу управляемым вентилем, источника света, выполненного из светодиодных модулей, баллона с углекислым газом, присоединенного трубопроводом к нижней части рабочей емкости через клапан-редуктор, расходной емкости, соединенной с верхней частью рабочей емкости трубопроводом через управляемый клапан, расходной емкости, соединенной трубопроводом через управляемый вентиль с рабочей емкостью, теплообменника, термодатчиков, установленных на трубах, и микроконтроллера, соединенного кабелями цепи управления с клапаном-редуктором, управляемым клапаном, управляемыми вентилями, светодиодными модулями и теплообменником, а также сигнальным кабелем с термодатчиками.The technical result is achieved by the fact that the proposed installation for the cultivation of microalgae consists of a working vessel containing parallel pipes arranged one above the other from a material transparent in the visible spectrum, connected in series with each other and forming a channel for laminar fluid movement, ending at the bottom with a controlled valve, a source light made of LED modules, a carbon dioxide cylinder, connected by a pipeline to the lower part of the working tank through the valve an-reducer, a supply tank connected to the upper part of the working tank by a pipeline through a controlled valve, a supply tank connected by a pipe through a controlled valve to a working tank, a heat exchanger, temperature sensors installed on the pipes, and a microcontroller connected by cables of the control circuit to the valve-reducer, controlled by a valve, controlled valves, LED modules and a heat exchanger, as well as a signal cable with temperature sensors.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема установки культивирования микроводорослей.The invention is illustrated in the drawing, which shows a General diagram of a plant for the cultivation of microalgae.

Установка включает в себя рабочую емкость 1, содержащую расположенные одна над другой параллельные трубы из материала, прозрачного в видимой области спектра, последовательно соединенных между собой и образующих канал для ламинарного движения жидкости, заканчивающийся снизу управляемым вентилем 2, источник света, выполненный из светодиодных модулей 3, баллон с углекислым газом 4 для обеспечения аэрации рабочего объема, присоединенный трубопроводом 5 к нижней части рабочей емкости 1 через клапан-редуктор 6, расходную емкость 7 для подачи исходной суспензии, соединенную с верхней частью рабочей емкости 1 трубопроводом 8 через управляемый клапан 9, расходную емкость 10 для подачи биогенных компонентов, соединенную трубопроводом 11 через управляемый вентиль 12 с рабочей емкостью 1, теплообменник 13, термодатчики 14, установленные на трубах, и микроконтроллер 15, соединенный кабелями 16, 17, 18, 19, 20, 21 цепи управления с клапаном-редуктором 6, управляемым клапаном 9, управляемыми вентилями 2 и 12, светодиодными модулями 3 и теплообменником 13, соответственно, а также сигнальным кабелем 22 с термодатчиками 14.The installation includes a working tank 1, containing parallel pipes arranged one above the other from a material transparent in the visible spectrum, connected in series with each other and forming a channel for laminar fluid movement, ending at the bottom with a controlled valve 2, a light source made of LED modules 3 , carbon dioxide cylinder 4 for providing aeration of the working volume, connected by a pipe 5 to the lower part of the working tank 1 through a pressure reducing valve 6, a supply tank 7 for supplying one suspension connected to the upper part of the working tank 1 by a pipe 8 through a controlled valve 9, a supply tank 10 for supplying biogenic components, connected by a pipe 11 through a controlled valve 12 with a working tank 1, a heat exchanger 13, temperature sensors 14 mounted on pipes, and a microcontroller 15 connected by cables 16, 17, 18, 19, 20, 21 of the control circuit with a gear valve 6, controlled by a valve 9, controlled by valves 2 and 12, LED modules 3 and a heat exchanger 13, respectively, as well as a signal cable 22 with a thermode tchikami 14.

Принцип работы установки рассмотрим на примере культивирования микроводоросли Chlorella. Перед началом процесса культивирования в расходную емкость 7 заливают находящуюся при комнатной температуре исходную суспензию культуры Chlorella в воде начальной плотности 10⁹ клеток/л объема, а расходную емкость 10 заполняют раствором биогенных компонентов требуемого состава, например: KNO₃, MgSO₄O·7 H₂O и KHPO₄ в соотношении 5,0/2,5/1,25 (среда Тамийя). По кабелю 17 цепи управления подают сигнал от микроконтроллера 15, который открывает управляемый клапан 9, и заполняют рабочую емкость 1 исходной суспензией из расходной емкости 7 по трубопроводу 8. Затем по кабелю 19 цепи управления из микроконтроллера подают сигнал на управляемый вентиль 12, с помощью которого регулируют поступление биогенных компонентов в рабочую емкость по трубопроводу 11 из расходной емкости 10 и запускают источник света, для чего из микроконтроллера по кабелю 20 подают сигнал включения на светодиодные модули 3. После этого начинают регулируемую подачу углекислого газа в рабочую емкость из баллона 4 по трубопроводу 5 через клапан-редуктор 6. Регулирование скорости поступления углекислого газа осуществляют посредством сигнала, подаваемого из микроконтроллера на клапан-регулятор по кабелю 16 цепи управления. Углекислый газ, поднимаясь вверх, по мере прохождения по внутреннему каналу рабочей емкости, растворяется в жидкости и служит компонентом построения клеточной ткани микроводорослей. Избыточный (не растворившийся газ) выходит по трубопроводу 8 в расходную емкость 7 через открытый управляемый клапан 9. Регулирование скорости потока жидкости, выходящей из рабочей емкости снизу, осуществляется по сигналу из микроконтроллера, подаваемого по кабелю 18 сигнальной цепи на управляемый вентиль 12. (Скорость потока жидкости определяет время пребывания культуры в рабочей емкости и, следовательно, плотности готовой суспензии.) Термодатчики 14 постоянно передают сигнал, пропорциональный температуре жидкости, по сигнальному кабелю 22 в микроконтроллер. При выходе температуры за пределы установленного диапазона (22-25°C для культуры Chlorella) микроконтроллер по кабелю 21 цепи управления подает сигнал на теплообменник 14, заставляя его работать в режиме подогрева или охлаждения жидкости, находящейся в рабочей емкости.We will consider the operation principle of the installation using the example of cultivation of the microalgae Chlorella. Before starting the cultivation process, an initial suspension of Chlorella culture in water at an initial density of 10 ⁹ cells / L volume, which is at room temperature, is poured into a supply tank 7, and the supply tank 10 is filled with a solution of biogenic components of the required composition, for example: KNO ₃ , MgSO ₄ O · 7 H ₂ O and KHPO ₄ in a ratio of 5.0 / 2.5 / 1.25 (Tamiyya medium). A signal from the microcontroller 15 is supplied through the cable 17 of the control circuit, which opens the controlled valve 9, and the working tank 1 is filled with the initial suspension from the supply tank 7 through the pipe 8. Then, a signal is sent to the controlled valve 12 through the cable 19 of the control circuit from the microcontroller, by means of which they regulate the supply of biogenic components to the working tank through the pipe 11 from the consumable tank 10 and start the light source, for which a turn-on signal is sent from the microcontroller via cable 20 to the LED modules 3. After that achinayut regulated supply of carbon dioxide in the working capacity of the container 4 via line 5 through a valve gear 6. Regulation inflow rate of carbon dioxide is performed by a signal supplied from the microcontroller to the valve controller via a cable 16 of the control circuit. Carbon dioxide, rising upward, as it passes through the internal channel of the working container, dissolves in the liquid and serves as a component in the construction of microalgae cell tissue. Excess (insoluble gas) flows through the pipe 8 to the supply tank 7 through an open controlled valve 9. The flow rate of the liquid leaving the working tank from below is regulated by a signal from the microcontroller supplied through the signal circuit cable 18 to the controlled valve 12. (Speed the fluid flow determines the residence time of the culture in the working tank and, consequently, the density of the finished suspension.) Temperature sensors 14 constantly transmit a signal proportional to the temperature of the liquid through the signal cable 22 into the microcontroller. When the temperature goes beyond the set range (22-25 ° C for the Chlorella culture), the microcontroller sends a signal to the heat exchanger 14 through the cable 21 of the control circuit, forcing it to work in the mode of heating or cooling the liquid in the working tank.

Claims (1)

Установка для культивирования микроводорослей, характеризующаяся тем, что состоит из рабочей емкости, содержащей расположенные одна над другой параллельные трубы из материала, прозрачного в видимой области спектра, последовательно соединенные между собой и образующие канал для ламинарного движения жидкости, заканчивающийся снизу управляемым вентилем, источника света, выполненного из светодиодных модулей, баллона с углекислым газом, присоединенного трубопроводом к нижней части рабочей емкости через клапан-редуктор, расходной емкости, соединенной с верхней частью рабочей емкости трубопроводом через управляемый клапан, расходной емкости, соединенной трубопроводом через управляемый вентиль с рабочей емкостью, теплообменника, термодатчиков, установленных на трубах, и микроконтроллера, соединенного кабелями цепи управления с клапаном-редуктором, управляемым клапаном, управляемыми вентилями, светодиодными модулями и теплообменником, а также сигнальным кабелем с термодатчиками.

Installation for the cultivation of microalgae, characterized in that it consists of a working tank containing parallel pipes arranged one above the other from a material transparent in the visible spectrum, connected in series with each other and forming a channel for laminar fluid movement, ending at the bottom with a controlled valve, a light source, made of LED modules, a carbon dioxide cylinder, connected to the bottom of the working tank via a pressure reducing valve, a supply tank and connected to the upper part of the working tank by a pipeline through a controlled valve, a supply tank connected by a pipe through a controlled valve to a working tank, a heat exchanger, temperature sensors installed on the pipes, and a microcontroller connected by cables of the control circuit to a valve-reducer, controlled by a valve, controlled by valves , LED modules and a heat exchanger, as well as a signal cable with temperature sensors.

Images