БИОРЕАКТОР ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИХ МИКРООРГАНИЗМОВ Российский патент 1995 года по МПК C12M1/00 

Описание патента на изобретение RU2035505C1

Изобретение относится к устройствам для выращивания одноклеточных микроорганизмов, например зеленых водорослей, в закрытых емкостях в водной суспензии при интенсивном искусственном освещении.

Изобретение может найти применение в медицинской промышленности для получения "меченых" соединений, в фармацевтике, в микробиологии, в пищевой промышленности и сельском хозяйстве.

Известен культиватор микроводорослей, в котором с помощью насоса суспензию хлореллы или спирулины подают в разбрызгиватель, откуда она, разделенная на капельные струи, стекает в освещаемую снизу источниками света зону [1]
Однако в этом культиваторе из-за очевидного пенообразования и обрастания светового окна источника света освещение культуры малоэффективно, а также в механических соединениях насоса, разбрызгивателя разрушаются клетки выращиваемой культуры.

Известны аппараты для культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов, в которых включенные источники света находятся в потоке газовой смеси, подаваемой снизу в зону источника света, где образуется газовый факел вокруг него, предотвращающий обрастание источника света микроорганизмами [2, 3]
В этих аппаратах неэффективное освещение и низкая надежность от обрастания источника света.

Известен также культиватор для выращивания хлореллы, в котором слой обрастания на осветительной трубе счищается с нее с помощью рамочной мешалки с эластичными лопастями, контактирующими с осветительной трубой [4]
Но в этом культиваторе мешалка затеняет излучение осветительной трубы.

Наиболее близким к заявляемому решению является биореактор для фотосинтеза зеленых водорослей, внутри емкости которого установлены водоохлаждаемая ксеноновая лампа и перемешивающее устройство с лопастями [5]
Лампа погружена в жидкую культуpу и периодически облучает ее с помощью непрозрачного вращающегося цилиндра с продольной прорезью, надетого на лампу. Другим вариантом этого решения является периодическое прерывистое включение этой лампы.

В этом реакторе нерационально используется источник света, снижается эффективность облучения, а при прерывистом включении и долговечность лампы. А также при наличии подшипников, погруженных в жидкую культуру, происходят повреждение и разрушение клеток выращиваемой культуры, вследствие чего в нем невозможно выращивание форм со слабыми клеточными оболочками.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании надежного эффективного биореактора с максимальным использованием светового потока для выращивания фотоавтотрофной культуры клеток со слабыми клеточными оболочками и без клеточных оболочек, таких как спирулина, порфиридиум, монокридис, дуналиела и др.

Сущность изобретения состоит в том, что в биореакторе для культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов, содержащем емкость с теплообменником, систему подвода питательных веществ и слива готового продукта, водоохлаждаемый источник света помещен в полости, образованной двумя соосными дисками, соединенными между собой по периферии лопастями, причем нижний диск снабжен глухим перевернутым стаканом, в полости которого размещена нижняя опора перемешивающего устройства, при вращении которого под действием центробежных сил жидкая культура, поднимаясь по стенкам биореактора, образует гидравлическую воронку, в полости которой оказывается источник света, таким образом лишенный контакта с жидкой культурой. Так как температура охлаждающей воды ниже температуры жидкой культуры, то на источнике света происходят конденсация паров влаги и их стекание вниз, т.е. происходит постоянный смыв поверхности источника света, исключающий обрастание его микроорганизмами. При этом в воронке суспензия интенсивно перемешивается, происходит ускоренный выброс метаболитного газа из нее и ее насыщение питательной газовой смесью за счет увеличенной поверхности фазового контакта суспензии и хорошей ее циркуляции в пристенном слое при эффективном ее облучении в образовавшейся воронке. Одновременно за счет конденсации паров воды на водоохлаждаемой колбе резко снижается вынос паров воды с выходящей газовой фазой из биореактора.

Размещение нижней опоры перемешивающего устройства внутри перевернутого глухого стакана полностью исключает механическое повреждение клеток выращиваемой культуры, т.к. подшипник опоры перемешивающего устройства при заполнении емкости жидкостью оказывается в воздушной пробке, образующейся в этом стакане.

На чертеже схематически изображен продольный разрез биореактора.

Биореактор содержит емкость 1, конусность боковых стенок которого до 15, теплообменник 2 с входным 3 и выходным 4 патрубками. Емкость герметично закрыта крышкой 5, на которой имеются патрубки 6, 7, 8 для подвода питательных веществ, на дне емкости патрубок 9 для слива готового продукта. На крышке с помощью уплотнений 10 установлено осветительное устройство 11, в котором источник 12 света помещен в светопропускающую двойную колбу 13, охлаждаемую проточной водой.

Перемешивающее устройство состоит из двух параллельных соосных дисков верхнего 14 и нижнего 15, между которыми установлены по периферии лопасти 16, положение которых относительно оси вращения может регулироваться. На нижнем диске 15 имеется глухой перевернутый стакан 17 с осью 18, установленной в подшипниках 19. Привод вращения перемешивающего устройства осуществляется от шкива 20. Зазоры между дисками 14, 15 и боковыми стенками емкости, между нижним диском 15 и дном емкости 1 не более 3 мм.

Биореактор работает следующим образом.

В емкость 1 через патрубок 6 заливают питательный раствор, например среду Тамийя, и вносят инокулят, например, хлореллы в количестве 0,1 г на 1 л питательной среды. С помощью теплообменника 2 устанавливают и поддерживают заданную температуру суспензии и включают перемешивающее устройство. В патрубок 8 подают смесь воздуха и углекислого газа, которая перемешивается с суспензией и выходит чеpез патрубок 7. Через патрубок 21 подают холодную воду в двойную колбу 13, в которую помещен источник 12 света и включают его, после чего начинается фотосинтетический рост водоросли. Процесс ведут непрерывно до нарастания биомассы водоросли 12 г на 1 л суспензии, после чего через патрубок 9 сливают часть суспензии (урожай), через патрубок 6 доливают свежую питательную среду и продолжают процесс культивирования.

Похожие патенты RU2035505C1

название год авторы номер документа
БИОРЕАКТОР И СПОСОБ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИХ МИКРООРГАНИЗМОВ С ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ 2008
  • Рамазанов Юрий Ахметович
  • Репков Андрей Петрович
RU2471863C2
СПОСОБ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИХ МИКРООРГАНИЗМОВ 2013
  • Бирюков Валентин Васильевич
  • Макеев Павел Петрович
  • Архипов Михаил Юрьевич
  • Мальцевская Надежда Владиславовна
  • Стехновская Лариса Дмитриевна
RU2550266C2
Лабораторный мультиплатформенный газовихревой биореактор 2021
  • Репков Андрей Петрович
RU2763318C1
ПЛАНКТОННЫЙ ШТАММ Chlorella kessleri ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ "ЦВЕТЕНИЯ" ВОДОЁМОВ СИНЕЗЕЛЕНЫМИ ВОДОРОСЛЯМИ 2015
  • Богданов Николай Иванович
RU2585523C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ 1994
  • Чекулаева Л.Н.
RU2077570C1
Способ очистки сточных вод с получением биомассы 2022
  • Хасанов Рустем Азатович
RU2792230C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ПЛАНКТОННЫХ ВОДОРОСЛЕЙ 2011
  • Богданов Николай Иванович
  • Карелин Николай Викторович
RU2485174C1
ФОТОБИОРЕАКТОР 2010
  • Цыганков Анатолий Анатольевич
  • Елизаров Евгений Евгеньевич
RU2451446C1
УСТАНОВКА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ ПЛАНКТОННЫХ ВОДОРОСЛЕЙ 2015
  • Богданов Николай Иванович
RU2571939C1
БИОРЕАКТОР ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ФОТОАВТОТРОФНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ 1994
  • Габель Б.В.
  • Цоглин Л.Н.
RU2057433C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 035 505 C1

Реферат патента 1995 года БИОРЕАКТОР ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИХ МИКРООРГАНИЗМОВ

Использование: в медицинской промышленности для получения "меченых" соединений, в фармацевтике, микробиологии, пищевой промышленности, в сельском хозяйстве для выращивания одноклеточных водорослей в водной суспензии в закрытых емкостях при интенсивном освещении. Сущность изобретения: в биореакторе водоохлаждаемый источник света помещен в полости перемешивающего устройства. Нижняя опора его установлена в глухом перевернутом стакане и при заполнении биореактора суспензией оказывается в воздушной пробке. При вращении перемешивающего устройства под действием центробежных сил суспензия поднимается по стенкам биореактора, образует гидравлическую воронку вокруг источника света. На его поверхности конденсируются пары воды, исключающие обрастание источника света микроорганизмами. В биореакторе предотвращено механическое повреждение клеток культуры, осуществлен хороший газообмен, максимально используется световой поток источника света. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 035 505 C1

БИОРЕАКТОР ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИХ МИКРООРГАНИЗМОВ, преимущественно одноклеточных водорослей, содержащий емкость с теплообменником, перемешивающее устройство, водоохлаждаемый источник света, систему подвода питательных веществ и слива готового продукта, отличающийся тем, что перемешивающее устройство состоит из двух соосных дисков, верхнего и нижнего, по периферии которых размещены лопасти, установленные с возможностью регулирования положения относительно оси вращения, при этом на нижнем диске выполнен перевернутый стакан, внутри которого размещена опора перемешивающего устройства, а источник света расположен в полости между дисками.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года RU2035505C1

Кипятильник для воды 1921
  • Богач Б.И.
SU5A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТКАНЕВОГО ЛЕЧЕБНОГО ПРЕПАРАТА, ВКЛЮЧАЮЩЕГО В СЕБЯ ЖИДКУЮ ФУНКЦИЮ ИЗ ЯИЧНИКА, И МАТОЧНОГО СОДЕРЖИМОГО ОТ ПЛОДОВ-ТЕЛОЧЕК 2012
  • Небогатиков Геннадий Васильевич
  • Сиренко Светлана Владимировна
  • Чижова Галина Сергеевна
  • Исаков Алман Алаутдинович
  • Мыськова Елена Александровна
RU2502515C2
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

RU 2 035 505 C1

Авторы

Габель Б.В.

Цоглин Л.Н.

Щербачев Р.В.

Даты

1995-05-20Публикация

1992-12-15Подача