Способ культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов Советский патент 1992 года по МПК C12N1/12 

Изобретение относится к способам культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов и может быть использовано в сельском хозяйстве и микробиологической промышленности.

Цель изобретения - увеличение продуктивности фотосинтезирующих микроорганизмов, повышение коэффициента использования облученности фотосинтети- чески активной радиации на фотосинтез за счет поддержания оптимального значения плотности суспензии(концентрации клеток, концентрации абсолютно сухого вещества, оптической плотности) в фотореакторе.

обеспечивающей максимизацию удельного коэффициента энергетической эффективности процесса фотосинтеза, выражаемого как отношение произведения фотосинтетической продуктивности (интенсивности фотосинтеза) и коэффициента использования фотосинтетически активной радиации (ФАР) на фотосинтез на значение плотности суспензии микроорганизмов.

Способ культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов, включает измерение интенсивности фотосинтеза микроорганизмов (по скорости поглощения С02 или выделении 02 суспензией в раствор

4

СО

ю

W

VI

или газовоздушную среду культиватора), уровня облученности фотореактора и плотности суспензии, а также периодический слив суспензии микроорганизмов и долив питательного раствора для понижения плотности суспензии после ее увеличения вследствие естественного роста и размножения фотосинтезирующих микроорганизмов.

Для поддержания оптимального значе- ния плотности суспензии в фотореакторе, которая соответствует максимально удельному коэффициенту энергетической эффективности процесса фотосинтеза, определяют удельный коэффициент энерге- тической эффективности процесса фотосинтеза по соотношению коэффициента энергетической эффективности процесса фотосинтеза к плотности суспензии микроорганизмов, определяют производную удельного коэффициента энергетической эффективности процесса фотосинтеза по времени, ее знак, а слив суспензии и долив питательного раствора осуществляют при отрицательном значении производной удельного коэффициента энергетической эффективности процесса фотосинтеза.

Способ культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов осуществляют следующим образом.

Измеряют интенсивность фотосинтеза (Ф) по скорости уменьшения концентрации С02 или увеличению 02 в суспензии (или газовоздушной среде культиватора, или измерительной емкости, устанавливаемой по- еле фотореактора).Величина

интенсивности фотосинтеза пропорциональна продуктивности микроорганизмов.

. Измеряют уровень облученности (Е) фотореактора датчиком облученности, напри- мер, пиранометром Янишевского, имеющим электрический выход сигнала, пропорциональный уровню облученности.

Измеряют плотность суспензии микроорганизмов, например, датчиком оптиче- ской плотности, который имеет выходной электрический сигнал.

Определяют удельный коэффициент энергетической эффективности процесса фотосинтеза путем вычисления

-Ф/ООКээ/ОП, где Кээ КиорФ - коэффициент энергетической эффективности;

- коэффициент использова- ния облученности на фотосинтез;

ОП - плотность суспензии (конц.АСВ), определяемая по оптической плотности суспензии.

0

Определяют производную удельного коэффициента энергетической эффективности процесса фотосинтеза между двумя фиксированными моментами времени, т.е.

(Куээ) ( (

att2 - ti

(ФУЕ - (Ф2/Е

t2 - t1

(Кио - (Кио t

где - промежуток времени между двумя измерениями;

((Ф2/ЕОП 1(Кио -Ф/ОГОи удельный коэффициент энергетической эффективности процесса фотосинтеза в момент времени ti;

((Ф2/Е (Ки -ОФ/ОП 2 удельный коэффициент энергетической эффективности процесса фотосинтеза в момент времени t2.

Слив суспензии и долив питательной среды осуществляют при достижении производной удельного коэффициента энергетической эффективности процесса фотосинтеза отрицательной величины, т.е.

d (Куээ) (Куэз)12 (Куээ)11

Ott2 - ti

При .

(Куээ) было проведено иммитационное моделирование на ЭВМ. Моделирование проводилось на основе экспериментальных данных продуктивности микроводоросли хлореллы (Chlorella vulgaris штамм ЛАРГ-3). Все параметры модели и начальные условия были одинаковы, разница была только в реализации способа культивирования (сравнение предлагаемого способа и прототипа), данные облученности и ее динамики, реальные для летнего дня при облучении солнечной радиацией. Как видно из результатов моделирования, в случае использования предлагаемого способа (при максимизации удельного коэффициента энергетической эффективности процесса фотосинтеза) как продуктивность, так и коэффициент использования солнечного облучения на фотосинтез за световой день существенно выше, чем у прототипа.

Способ поясняется чертежом, на котором изображена схема, реализующая данный способ.

В контуре культиватора микроводорослей, состоящим из фотореактора 1, измерительной емкости 2 для измерения интенсивности фотосинтеза, газообменни- ка 3, циркулирует суспензия, подаваемая побудителем расхода 4, Для измерения интенсивности фотосинтеза через измерительную емкость 2 с постоянной скоростью прокачивают атмосферный воздух. С входа и выхода измерительной емкости осуществляют отбор проб воздуха, которые поступают в газоанализаторы 5 и 6 кислорода, сигналы газоанализаторов поступают в вычислительное устройство 7, в которое также поступают и сигналы облученности фотореактора от датчика 8 облученности и датчика 9 оптической плотности. Устройство 7 вы- числяет удельный коэффициент энергетической эффективности процесса фотосинтеза и его производную и в случае отрицательного значения производной, вычисляют дозу слива и дает сигнал исполнительному меха- низму 10, который управляет устройствами 11 и 12 слива суспензии и долива питательного раствора.

Таким образом, результат способа культивирования фотосинтезирующих микроор- ганизмов обеспечивает повышение продуктивности и эффективности использования облученности фотореактора на фотосинтез за счет поддержания оптимальной плотности суспензии в фотореакторе, соот- ветствующей максимальному удельному коэффициенту энергетической эффективности процесса фотосинтеза, в условиях, изменяющейся (или не изменяющейся) облученности фотореактора.

Формула изобретения

Способ культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов, предусматривающий измерения интенсивности фотосинтеза и уровня облученности, определение коэффициента энергетической эффективности процесса фотосинтеза по произведению коэффициента использования облученности на величину фотосинтеза, слив суспензии и долив питательного раствора, отличающийся тем, что, с целью увеличения продуктивности культивирования микроорганизмов, повышения коэффициента использования облученности фотосинтетически активной радиации на фотосинтез за счет поддержания оптимального значения плотности суспензии микроорганизмов в фотореакторе, дополнительно измеряют плотность суспензии микроорганизмов, определяют удельный коэффициент энергетической эффективности процесса фотосинтеза по соотношению коэффициента энергетической эффективности процесса фотосинтеза к плотности суспензии микроорганизмов, производную от этого коэффициента и знак этой производной, а слив суспензии и долив питательного раствора осуществляют при отрицательном значении производной.

Изобретение относится к способам культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов и может быть использовано в сельском хозяйстве и микробиологической промышленности. Цель изобретения - увеличение продуктивности культивирования микроорганизмов, повышение коэффициента использования облученности фотосинте- тически активной радиации на фотосинтез за счет поддерживания оптимального значения плотности суспензии микроорганизмов в фотореакторе. Способ культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов в фотореакторе. Способ куль- тивирования фотосинтезирующих микроорганизмов включает измерение интенсивности фотосинтеза микроорганизмов, измерение облученности фотореактора и плотности суспензии микроорганизмов, а также периодический слив суспензии микроорганизмов и долив питательного раствора, определение удельного коэффициента энергетической эффективности процесса фотосинтеза, его производной и знака производной, при этом слив суспензии и долив питательного раствора осуществляют при достижении отрицательного значения производной удельного коэффициента энергетической эффективности процесса фотосинтеза. Данный способ позволяет повысить продуктивность фотосинтезирующих микроорганизмов за счет более эффективного использования облученности фотореактора микроорганизмов. 1 ил, ъ Ј

Редактор А. Кулакова

сусяензш

Составитель Г. Богачева

Техред М.МоргенталКорректор Н. Гунько