Установка для выращивания микроводорослей Советский патент 1993 года по МПК C12M3/00 A01G31/02 

Ю

С

Использование: в управляемом биосинтезе при промышленном производстве микроводорослей. Сущность изобретения: установка содержит фотореактор, насос, смеситель, циклон, систему терморегулирования температуры суспензии и теплоаккумулиру- ющие шары. Система терморегулирования температуры суспензии включает аккумулирующую емкость и тепловой насос с приспо- соблением для реверсирования. Теплоаккумулирующие шары размещены с возможностью перемещения в системе циркуляции суспензии. Каждый теплоаккумули- рующий шар содержит эластичную оболочку, заполненную теплоаккумулирую- щим материалом, температура плавления которого равна температуре фотосинтеза. 1 ил.

Изобретение относится к области управляемого биосинтеза, к промышленному производству фотоавтотрофных микроводорослей и может быть использовано в микро- .биологической, пищевой отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве для производства кормов.

Целью изобретения является повышение производительности путем стабилизации оптимальных температурных режимов культивирования и улучшения юсвещенно-; сти среды культивирования.

На чертеже изображена схема установки для выращивания микроводорослей.

Установка для выращивания микроводорослей содержит фотореактор 1, насос 2, связанный всасывающим 3 и нагнетательным 4 патрубками с входом и выходом фотореактора 1, вертикальный теплообменник 5, смеситель 6, объединенные в систему циркуляции суспензии. Установка содержит подсоединенный к всасывающему патрубку

3 насоса 2 циклон 7, систему терморегулирования температуры суспензии и Теплоаккумулирующие шары 8. Средняя часть циклона 7тангенциально связана с выходом 9 фотореактора 1, Система терморегулировании температуры суспензии включает аккумулирующую емкость 10 и тепловой насос 11 с приспособлением для реверсирования 12. Один из теплообменных приборов 13 установлен в средней части вертикального теплообменника 5, а другой 14 - в аккумулирующей емкости 10. Теплоаккумулирующие шары 8 размещены с возможностью перемещения о системе циркуляции суспензии. Каждый из шаров 8 содержит эластичную оболочку, заполненную теплоаккумулиру- щим материалом, температура плавления которого равна температуре фотосинтеза. Смеситель 6 выполнен в виде струйного насоса, камера всасывания 15 которого соединена с нагнетательным патрубком 4 насоса 2, вакуумная камера 16 соединена трубоп-.

W

VI с

N3

роводами 17с размещенными на них вентилями 18 с нижней и верхней частями вертикального теплообменника 5, а нагнетательная к.амера 19 соединена с вхо- дом фотореактора 1. В циклоне 7 над дном установлена тарельчатая сетка 20 с образованием сборной емкости для биомассы и размещено приспособление 21 для выпуска последней из установки. Верхняя часть циклона 7 связана с верхней частью вертикаль- ного теплообменника 5, а нижняя часть циклона 7 в зоне над сеткой 19 связана с нижней частью вертикального теплообменника 5 соответственно трубопроводами 22 и 23.

Установка для выращивания микрово- дорослей работает следующим образом.

В летнее, жаркое время суспензия хлореллы вместе с теплоаккумулирующими шарами 8 прокачивается через фотореактор 1. Подвергаясь воздействию активного солнечного облучения при теплом окружающем, фотореактор 1 воздухе, суспензия хлореллы начинает нагреваться. При этом нагревается и теплоаккумулирующий материал - па- рафин в шарах 8. Температура фазового перехода парафина путем подбора его состава находится о зоне оптимальной температуры фотосинтеза. До полного перехода парафина в шарах 8 из твердого в жидкое состояние температура суспензии поддерживается на некотором постоянном оптимальном для фотосинтеза уровне.

В конце пути по фотореактору 1 весь парафин внутри полиэтиленового шара 8 переходит в расплавленное состояние и всплывает при попадании в циклон 7 по патрубку выхода 9 фотореактора 1,.так как в расплавленном состоянии парафин легче воды. Хлорелла оседает через тарельчатую сетку 20 На дно циклона 7 и сливается через приспособление 21. Из центральной части циклона 7 через нагнетательный патрубок 4 насосом 2 чистая суспензия (без шаровых аккумуляторов 8) подается в камеру всасы- вания 15 струйного насоса смесителя 0 и, истекая из нее, создает разрежение в камере 16. Вследствие разрежения из верхней части циклона 7 по трубопроводу 22 тепло- аккумулирующие шары 8 с небольшим коли- чеством суспензии попадают в верхнюю часть вертикального теплообменника 5. В летнее время тепловой насос 11 с помощью приспособления 12 переключен так, что теп- лообменный прибор 13 является испарите- лем, а теплообменный прибор 14 - соответственно конденсатором, В этом случае происходит охлаждение суспензии в вертикальном теплообменнике 5 и нагрев .теплоносителя в аккумулирующей емкости

При этом теплоаккумулирующие шары 8 опускаются и по трубопроводу 17 засасываются вместе с холодной суспензией в смеситель б - струйный насос, где смешиваются с потоком теплой суспензии, охлаждая ее, и подаются в фотореактор 1...

В холодное осеннё-весеннее время, когда температура окружающей среды значительно ниже оптимальной температуры фотосинтеза хлореллы, в фотореактор 1 закачивается струйным насосом теплая суспензия с шаровыми аккумуляторами 8, парафин в которых находится в расплавленном состоянии. При этом суспензия не охлаждается до перехода парафина из жидкого состояния в твердое.

Процесс циркуляции происходит следующим образом.

С выхода 9 фотореактора 1 суспензия попадает в циклон 7, где холодная ее часть вместе с холодными теплоаккумулирующими шарами 8 опускается на тарельчатую сет-- ку 20, при этом биомасса сквозь сетку проходит и оседает на дне циклона 7 и периодически выпускается. Насфсом 2 холодная суспензия подается в смеситель 6 - струйный насос, в камеру всасывания 15.

Вследствие разрежения, создаваемого струйным насосом, с тарельчатой сетки 20 циклона 7 по трубопроводу 23 (при закрытом трубопроводе 22) термоаккумулирую- щие шары 8 и часть суспензии поступают в нижнюю часть вертикального теплообменника 5. В зимнее время тепловой насос 11 переключен на использование тепла аккумулирующей емкости 10. В этом случае теплообменный прибор 13 является конденсатором, и суспензия с теплоаккумулирующими шарами 8 нагревается, шары 8 всплывают и засасываются вместе с нагретой суспензией в струйный насос, где смешиваются с холодной суспензией до оптимальной температуры и подаются в фотореактор 1.

При этом происходит стабилизация температуры в фотореакторе до окончания фазового перехода парафина в теплоаккумулирующих шарах 8 из жидкого состояния в твердое. Кроме того, теплоаккумулирующие шары обуславливают появление дополнительных составляющих сил трения, что приводит, в определенной мере, к очистке внутренних поверхностей фотореактора 1 от оседающей на них хлореллы, поддерживая тем самым высокую светопро- пускную способность.

Использование установки для выращивания микроводорослей позволяет умень- шить влияние перепадов температур на рост культуры микроводорослей и обеспечивает необходимую освещенность для ее роста, что в свою очередь обеспечит повышение производительности устройства. Формула изо-бретения Установка для выращивания микроводорослей, содержащая фотореактор, насос, связанный всасывающим и нагнетательным патрубками с входом и выходом фотореактора, вертикальный теплообменник, смеситель, объединенные в систему циркуляции суспензии, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности путем стабилизации оптимальных температурных режимов культивирования и улучшения освещенности среды культивирования, установка содержит подсоединен- ный к всасывающему патрубку насоса циклон, средняя часть которого тангенциально связана с выходом фотореактора, систему терморегулирования температуры суспензии, включающую аккумулирующую емкость и тепловой насос с приспособлением для реверсирования, один из теплообменных приборов которого установлен в средней части вертикального теплообменника, а другой в аккумулирующей емкости, и теплоаккумулирующие шары, размещенные с возможностью перемещения в системе циркуляции суспензии, каждый из которых содержит эластичную оболочку, заполненную теплоаккумулирующим материалом, температура плавления которого равна температуре фотосинтеза, при этом смеситель выполнен в виде струйного насоса, камера всасывания которого соединена с нагнетательным патрубком насоса, ваку- умная камера соединена трубопроводами с размещенными на них вентилями с нижней и верхней частью вертикального теплообменника, а нагнетательная камера соединена с входом фотореактора, при этом в циклоне над дном установлена тарельчатая сетка с образованием сборной емкости для биомассы и размещено приспособление для выпуска последней из установки, верхняя часть циклона связана с верхней частью вертикального теплообменника, а нижняя часть циклона в зоне над сеткой связана с нижней частью вертикального теплообменника.