Установка для культивирования микроводорослей на меченых соединениях Советский патент 1992 года по МПК A01G33/00 C12M1/36 

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к фотореакторным установкам и может быть использовано для интенсивного культивирования фотосинте- зирующих микроводорослей на меченных органических соединениях, например, углекислом газе и тяжелой воде, с целью получения биомассы, содержащей меченные вещества, широко используемые в научно- исследовательских работах по изучению со- става и физиологических особенностей биологических объектов и в медицине.

Известен аппарат для культивирования микроорганизмов, содержащий корпус, устройство для перемешивания в виде жестко закрепленных между собой двух дисков с роликами по их периферии и источник света, размещенный между дисками по оси аппарата.

Основным недостатком этого устройства является его невысокая производительность, связанная с периодичностью его

заполнения питательной средой и освобождения готовой суспензии.

Известна также установка для культивирования микроводорослей, состоящая из прозрачного реактора, снабженного пено- гасителем, обратным холодильником, размещенным в верхней его части, а в нижней части барботером для подачи газовой фазы, технологическими патрубками для ввода питательной среды и инокулята, датчиками контроля режима культивирования и слива готовой суспензии, системой циркуляции газовой фазы, включающей смесительные добавочные газовые емкости, снабженные патрубками ввода газов и побудителем циркуляции газовой фазы.

Цель изобретения - увеличение времени непрерывной работы, сокращение потерь меченых соединений и повышение производительности.

Поставленная цель достигается новой установкой для культивирования микровоЁ

XJ

01 СП

2

ГО

дорослей на меченых соединениях, содержащей всетопрозрачный реактор с технологическими патрубками и барботером для подачи газов, расположенный над реактором пеногаситель, систему циркуляции газовой фазы, включающую смесительную газовую емкость с клапаном для ввода углекислого газа, патрубками для инертного газа и отвода излишков газа, побудитель циркуляции газовой фазы и газоанализаторы углекислого газа и кислорода. Система циркул яции газовой фазы содержит тепло- обменную камеру с терморегулирующим аг- регатом, снабженным управляемыми клапанами для подвода и замораживания углекислого газа и/или паров воды и ожижения кислорода, патрубком для его отвода, управляемым нагревательным элементом для размораживания агрегата, при этом теплообменная камера подключена к реактору через пеногаситель, а к смесительной газовой емкости через газоанализаторы, причем датчики газоанализаторов, управляемый клапан теплообменной камеры и сме- сительная емкость снабжены блоком управления культивирования и соединены с ним в цепь.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что система циркуляции газовой фазы позволяет ожи- жать и выводить из установки кислород, выделяемый микроводорослями в процессе фотосинтеза при одновременной корректировке содержания углекислого газа, поступающего в реактор, что обеспечивает непрерывность процесса фотосинтеза микроводорослями на протяжении всего процесса накопления биомассы в условиях оптимальной концентрации углекислого газа, устраняется необходимость периодической продувки установки инертным газом.

На чертеже представлена схема установки для культивирования микроводорослей.

Установка состоит из светопрозрачного реактора 1, сообщенного с пеногасителем 2 в его верхней части и снабженного в нижней части барботером 3 для подачи газовой фазы, а также технологическим патрубком для евода инокулята и питательной среды 4, датчиков контроля режима культивирования 5, клапаном слива готовой суспензии 6 в емкость 7, долива питательной среды из емкости 8 через клапан 9, системы циркуляции газовой фазы, включающей смесительную газовую емкость 10 с клапаном ввода углекислого газа 11, патрубками инертного газа 12 и сброса излишка газа при продувке 13, побудитель циркуляции газовой фазы 14 и

газоанализаторы углекислого газа 15 и кислорода 16, причем система циркуляции газовой фазы дополнительно снабжена теплообменной камерой 17, с терморегулирующим агрегатом 18 для подачи хладоаген- та, замораживающего углекислый газ и/или пары воды, ожижающего кислород, который выводится из теплообменной камеры через патрубок 19, управляемым нагревательным

элементом 20 для размораживания тепло- обменной камеры, блоком управления 21 терморегулирующего агрегата 18, нагревательного элемента 20 и клапана 11, работающим в соответствии с сигналами

газоанализаторов 15 и 16.

Установка для культивирования микроводорослей работает следующим образом. Реактор 1 заполняют питательным раствором и через патрубок 4 вводят инокулят микроводорослей, адаптированных к меченым минеральным элементам питания. Затем при включенном побудителе циркуляции газовой фазы 14 проводят продувку установки азотом через патрубок 12 при открытом клапане 13 для выведения из установки пэров обычной воды, немеченного углекислого газа и кислорода воздуха. После окончания продувки азотом патрубок 12 закрывают и открывают клапан 11. подающий углекислый газ в смесительную газовую емкость 10. Заполнение установки углекислым газом контролируется газоанализатором 15. После этого включают свет и начинается процесс культивирования. При достижении

заданной плотное™ суспензии по сигналу с датчика контроля режима культивирования 5 одновременно открываются клапаны 6 и 9, через которые в емкость для сбора биомассы 7 выводится часть суспензии, а из емкости 8 в реактор 1 поступает питательный раствор Ё равном объеме.

В процессе культивирования происходит снижение концентрации углекислого газа в установке и накопление

фотосинтетического кислорода, что регистрируется газоанализаторами 15 и 16. Сигналы с газоанализаторов поступают на блок управления 21, который включает терморе- гулирующий агрегат 18, подающий хладоагент в теплообменную камеру 17. При поступлении хладоагента в теплообменной камере 17 происходит замерзание и накопление углекислого газа и паров воды, а также ожижение кислорода, который выводят

из установки через патрубок 19. При снижении концентрации кислорода в установке до заданного уровня по сигналу с газоанализатора 16 блок управления 21 закрывает тер- морегулирующий агрегат 18, что

прекращает подачу хладагента. Одновременно блок управления 21 включает нагревательный элемент 20, который размораживает накопившиеся углекислый газ и пары воды поступающие в установку.

При снижении концентрации углекислого газа в установке ниже заданного уровня по сигналу с газоанализатора 15 управляющий блок 21 открывает клапан 11, через который происходит наполнение установки углекислым газом до заданного уровня.

Таким образом при работе заявляемой установки для культивирования микроводорослей обеспечивается вывод кислорода из установки и добавление углекислого газа, что делает возможным непрерывный режим культивирования.

Одновременно в установке обеспечивается оптимальный газовый состав, что повышает ее производительность на 30-40% по сравнению с прототипом.

Использование теплообменной камеры позволяет полностью исключить потери меченых соединений.

Формула изобретения Установка для культивирования микроводорослей на меченых соединениях, содержащая светопрозрачный реактор с

технологическими патрубками и барботе- ром для подачи газа, расположенный над реактором пеногаситель. систему циркуляции газовой фазы, включающую смесительную газовую емкость с клапаном для ввода углекислого газа, патрубками для инертного газа и отвода излишков газа, побудитель циркуляции газовой фазы и газоанализаторы углекислого газ,а и кислорода, о т л и ч гющаяся тем, что, с целью увеличения времени непрерывной работы, сокращения потерь меченых соединений и повышения производительности, система циркуляции газовой фазы содержит теплообменную камеру с терморегулирующим агрегатом, снабженным управляемыми клапанами для подвода и замораживания углекислого газа и/или паров воды и ожижения кислорода, патрубком для его отвода, управляемым нагревательным элементом для размораживания агрегата, при этом теплообменная камера подключена к реактору через пеногаситель, а к смесительной газовой емкости - через газоанализаторы, -причем

датчики газоанализаторов, управляемый клапан теплообменкой камеры и смеситель-1 мая емкость снабжены блоком управления культивирования и соединены с ним в цепь,

IF

Использование: относится к биотехнологии, к установкам для культивирования фотосинтезирующих микроводорослей на меченых соединениях при получении биомассы, содержащей меченые вещества. Сущность изобретения: установки содержит реактор с барботером, пеногаситель, систему циркуляции газовой фазы, которая включает теплообменную камеру с терморегулирующим агрегатом, снабженным управляемыми клапанами для подвода углекислого газа и/или паров воды и ожижения кислорода. Камера подключена к реактору через пеногаситель, а к смесительной газовой емкости через газоанализатор. 1 ил.