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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein automatisiertes Kultivierungs-
und Verteilungs-System, und
im Speziellen ein automatisiertes Bakterienkultivierungs- und Verteilungssystem,
adaptiert zur Inkubation von Bakterien aus einer Starterpopulation
und zum Verteilen von Bakterien, um einen gewünschten Nutzen zu realisieren,
wie z.B. die Entfernung von Fett aus Fettfiltern.
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Hintergrund
der Erfindung
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Automatisierte
Systeme und Verfahren zum Kultivieren von Bakterien sind bekannt.
Einige Systeme verwenden Starterbakterien und Nährstoffe in einer Pulverform.
Schwierigkeiten bestehen im Hinblick auf die Lagerung und/oder die
Verteilung der Starterbakterien und Nährstoffe. Wenn z.B. die Starterbakterien
und/oder die Nährstoffe
in Pulverform vorliegen, kann die Feuchtigkeit dazu führen, dass das
Pulver sich verfestigt und die einfache Handhabung und Verteilung
verhindert. Die Wartung der Starterbakterien und die Nährstoffe
innerhalb einer abgeschlossenen Apparatur, welche die Vorrichtung enthält, vergrößert notwendigerweise
die Feuchtigkeit innerhalb der geschlossenen Apparatur, so dass sie über derjenigen
in der umgebenden Luft liegt, und führt zu vergrößerten Problemen
beim Handhaben und Verteilen der Starterbakterien und der Nährstoffe.
Temperaturprobleme rühren
daher, dass die Starterbakterien und Nährstoffe möglicherweise bei Temperaturen
gelagert werden müssen,
welche oberhalb oder unterhalb von Umgebungstemperaturen unter bestimmten
Bedingungen sein müssen.
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Bekannte
automatisierte Systeme für
die Kultivierung von Bakterien setzen typischerweise einen Biogenerator
ein, in welchem die Bakterien und Nährstoffe platziert werden und
auf einer Chargen-Basis kultiviert werden. Typischerweise stellen Zufuhrvorrichtungen
weitere Nährstoffe
Wasser und Luft bereit. Gewöhnlicherweise
werden Pumpen verwendet zur Verteilung und zur Zufuhr. Nach der
Verwendung des Biogenerators, zur Kultivierung der Bakterien und
zur Verteilung der Bakterien über
einen Zeitraum, verlangt es der Biogenerator, dass alle Inhalte
aus dem Biogenerator entfernt werden müssen und der Biogenerator gereinigt
werden muss, bevor eine neue Charge an Biomasse zugegeben und kultiviert
werden kann. Das Reinigen, hauptsächlich durch Waschen des Systems
mit Wasser, ist unvollständig
und stellt keine ausreichende Reinigung dar. Das Reinigen ist wichtig,
um sicherzustellen, dass eine neue Charge von Bakterien nicht durch
zuvor kultivierte Bakterien kontaminiert wird. Das Reinigen ist
arbeitsintensiv und schwierig, geht man von der relativ komplexen
Natur der zuvor bekannten Biogeneratoren und ihren assoziierten
Nährstoff-,
Wasser- und Luftzufuhrvorrichtungen
und Pumpen aus. Periodisches Reinigen des Biogenerators ist daher
teuer und die involvierten Arbeitskosten alleine können jegliche
Art von Gesamtkosteneinsparungen, die von der Verwendung des Biogenerators
herrühren,
etwa im Vergleich zu alternativen Mechanismen gegenüber dem
Biogenerator, wie z.B. das hauptsächliche periodische Auspumpen
eines Fettfilters, außer
Kraft setzen.
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Bekannte
Biogeneratoren sind relativ komplex in ihrer mechanischen Anordnung
und folglich wird im Allgemeinen ein einzelner Biogenerator bereitgestellt
mit Starterbakterien, die eingebracht sind, um eine Vielzahl von
verschiedenen Bakterienkulturen zu enthalten. Ein Nachteil ist darin
gesehen worden, dass mit der Zeit verschiedene der Bakterienstränge dominant
in dem Biogenerator werden, und zwar aufgrund der inhärenten Tendenz
einiger der Bakterienstränge,
im Vergleich zu anderen im Hinblick auf die Natur der Nährstoffe,
die Natur der Temperatur und der Konzentration der Nährstoffe und
dergleichen zu wachsen. Folglich wird über einen Zeitraum, über welchen
der Biogenerator betrieben wird, und bevor er gereinigt werden kann,
und eine neue Charge begonnen wird, die relativen Populationen der
Bakterien in der Mischung gegenüber denjenigen
variieren, die bevorzugt sein können
und dies kann sogar auftreten, falls relativ genaue Versuche vorliegen,
die Bedingungen, wie z.B. die Temperatur, zu kontrollieren.
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Bislang
bekannte Biogeneratoren weisen typischerweise Verteilungs- und/oder
Rezirkulations-Pumpen auf, um die Flüssigkeit enthaltend das Wasser,
die Bakterien und die Nährstoffe
zu zirkulieren. Solche rezirkulierenden Pumpen involvieren Schläuche und
Rohre, durch welche die Flüssigkeit führen kann,
wobei die Schläuche
und Röhren
extrem schwierig und zeitraubend gereinigt werden können und
notwendigerweise Verbindungsstücke und Übergangsstücke involvieren,
wo mit der Zeit mechanische Ausfälle
auftreten können.
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Bekannte
automatisierte biologische Kultivierungs- und Verteilungssysteme
sind typischerweise nicht adaptiert für Operationen an entfernten
Stellen, beispielsweise, wo keine Energiequelle oder eine Quelle
von unter Druck stehendem Wasser vorliegt. Bekannte automatisierte
biologische Kultivierungs- und Verteilungssysteme weisen typischerweise
relativ hohen Energieverbrauch auf und sind nicht adaptiert für den Einsatz über ausgedehnte
Zeiträume,
wie z. B. 14 bis 30 Tage, da sie durch Batterien angetrieben werden.
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Bekannte
automatisierte biologische Kultivierungs- und Verteilungssysteme
benötigen
typischerweise periodisches Handhaben der Starterbakterien und der
Nährstoffe,
wie z.B., um eine Charge zu starten oder einen Zufuhrbehälter oder
einen Behälter
neu zu beladen, von dem aus Bakterien und Nährstoffe verteilt werden. Solche
Handhabung ist dahingehend von Nachteil, dass potenziell Kontaminierung
der Starterbakterien und Nährstoffe
auftritt und/oder der Umgehung um das Verteilungssystem.
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Bislang
bekannte automatisierte biologische Kultivierungs- und Verteilungssysteme
setzen eine Kombination von Starterbakterien und Nährstoffen
in trockener Pulvertorm ein. Dies weist den Nachteil auf, dass solch
ein trockenes Pulver in jeder neuen Charge schwierig zu handhaben
und zu verteilen ist. Darüber
hinaus werden die Verhältnisse
von Bakterien zu Nährstoffen
in dem Pulver voreingestellt und können nicht reguliert werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Um
zumindest teilweise diese Nachteile der bislang bekannten Vorrichtungen
zu beheben, stellt die vorliegende Erfindung ein automatisiertes
biologisches Kultivierungs- und
Verteilungssystem bereit, welches einen modularen Kultivierungsbehälter einsetzt,
der entfernbar ist und so durch einen anderen Kultivierungsbehälter ersetzt
werden kann. Mechanismen zur Zufuhr von Luft, Wasser und/oder Nährstoffen
werden adaptiert, um zu ermöglichen,
dass der Kultivierungsbehälter
leicht gekoppelt und entkoppelt werden kann, zum einfachen und billigen Austausch.
Mechanismen zum Rühren
können
integral und zusammen mit dem Kultivierungsbehälter entfernbar sein, und können adaptiert
werden für eine
schnelle Verbindung und Abkoppelung mit dem Kultivierungsbehälter. Der
Kultivierungsbehälter kann
wegwerfbar sein und jeder neue Kultivierungsbehälter kann als versiegelter
Container bereitgestellt werden, der eine Startermenge einer Biomasse und/oder
eine Nährstoffes
bereitstellt.
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Jedes
individuelle Kultivierungs- und Verteilungssystem kann bereitgestellt
werden mit einer Vielzahl von Kultivierungs-Behältern, um kumulativ eine gewünschte Systemkapazität bereitzustellen und/oder
das Wachstum der verschiedenen Biomassen und/oder Bakterien in jedem
Behälter
zu gewährleisten.
Vorzugsweise enthalten die Nährstoffe,
die zugegeben werden zu dem Kultivierungsbehälter Nährstoffe in flüssiger Form,
um die Lagerung unabhängig
von den Bakterien zu erleichtern und, um die Verteilung zu erleichtern.
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In
einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine vereinfachte
Konstruktion für
ein automatisiertes biologisches Kultivierungs- und Verteilungssystem
bereit.
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In
einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen wegwerfbaren
Kultivierungsbehälter
aus einem Stück
bereit, um die Verbrückung und
Abkoppelung an ein automatisiertes biologisches Kultivierungs- und
Verteilungssystem zu erleichtern.
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In
einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen austauschbaren
Kultivierungs-Behälter
aus einem Stück
bereit, der mit einer Starter-Menge an Biomasse und/oder Nährstoffen bestückt ist.
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In
einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein automatisiertes
biologisches Wachstums- und Verteilungssystem bereit, das eine Vielzahl
von austauschbaren und/oder wegwerfbaren Kultivierungs-Behältern einsetzt.
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In
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Kultivierungs-
Behälter
für ein
automatisiertes biologisches Kultivierungs- und Verteilungssystem
bereit, das einen billigen wegwerfbaren Motor daran gekoppelt einschließt, der
zusammen mit dem Behälter
austauschbar ist.
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In
einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung einen Kultivierungs-Behälter für ein automatisiertes biologisches
Kultivierungs- und Verteilungssystem bereit, in welchen Luft durch
einen einfachen Luftventilator zugeführt wird.
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Dementsprechend
stellt die vorliegende Erfindung in einem Aspekt einen automatisierten
Chargen-Prozess bereit, welcher bedeutsam ist zum Kultivieren von
Bakterien, umfassend das Wiederholen eines Chargen-Zyklus, umfassend
die folgenden Schritte:
- (i) Einbringen einer
Chargen-Starter-Population an Bakterien, Wasser und Nährstoffen
und Kultivieren der Bakterien in Flüssigkeit aus der Chargen-Starter-Population, zu einer
Gebrauchs-Population innerhalb eines vorbestimmten Intervalls und
anschließend,
- (ii) Wiederholen eines Sub-Zyklus von:
(a) Verteilen eines
abgegebenen Teils der Bakterien, um einen bestimmten Zweck zu erfüllen, während der
verbleibende Teil der Bakterien zurückbehalten wird und
(b)
Kultivieren der Bakterien in dem zurückbehaltenen Teil für eine Gebrauchs-Population durch Zugabe
von weiterem Wasser und/oder Nährstoffen
in dem Behälter,
- (iii) gefolgt von – nach
einer Vielzahl von Sub-Zyklen-Verteilen aller Bakterien aus der
Charge und Wiederholen der einzelnen Chargen-Zyklus-Schritten (i)
bis (iii), wobei das Verfahren durchgeführt wird in einem Apparat,
der Folgendes umfasst:
einen modularen Bio-Erzeugungs-Behälter, der eine
Oberseite, eine Unterseite, einen Wassereinlass zum Einfüllen von
Wasser in den Behälter aufweist,
einen Lufteinlass zum Einfüllen
von Luft in den Behälter,
einen Nährstoffeinlass
zum Einfüllen
der Nährstoffe
in dem Behälter
und einen Behälterauslass
zum Abfließen
der Flüssigkeit aus
dem Behälter,
einen
Rührmechanismus
zum Rühren
der Flüssigkeit
in den Behälter,
ein
Luftzufuhrsystem zur Zufuhr von Luft über einen Lufteinlass in den
Behälter
zum In-Kontakt-Bringen mit der Flüssigkeit in dem Behälter,
ein
Wasserzufuhrsystem zur Zufuhr von Wasser über einen Wassereinlass in
dem Behälter,
ein
Nährstoff-Zufuhr-System
zur Zufuhr von Nährstoffen über den
Nährstoffeinlass
in dem Behälter,
wobei
der Behälter
entfernbar ist,
worin nach jedem Chargen-Zyklus und als ein Schritt
in den nächsten
Chargen-Zyklus,
der Behälter,
der in dem vorangehenden Chargen-Zyklus verwendet wurde, entfernt
wird und ein Behälter
für den
nächsten
Zyklus an seiner Stelle angekoppelt wird, so dass eine Chargen-Starter-Population
von Bakterien für
jeden Zyklus in einem Behälter
vorliegt, der frei von Bakterien aus einem früheren Chargen-Zyklus ist.
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Kurze Beschreibung
der Figuren
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Weitere
Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlich
werden aus der folgenden Beschreibung, wenn sie in Zusammenhang
mit den beigefügten
Zeichnungen gesehen werden:
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1 ist eine Vorderansicht
der ersten Ausführungsform
eines automatisierten biologischen Kultivierungs- und Verteilungssystems
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine vorderseitenperspektivische Ansicht
des Systems von 1;
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3 ist eine perspektivische
Ansicht des angeordneten Kultivierungsbehälters und der Kappe, die in 1 gezeigt sind;
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4 ist eine Querschnittsansicht
durch die Kultivierungs-Behälter-Anordnung,
die in 3 gezeigt wird;
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5 ist eine perspektivische
Ansicht, die hauptsächlich
den Kultivierungs-Behälter
von 3 zeigt;
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6 ist eine perspektivische
Ansicht des Deckels für
den Behälter,
dargestellt in 1;
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7 ist eine perspektivische
Vorderseitenansicht der Rohstoffverteilungseinheit, dargestellt
in 1;
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8 ist eine perspektivische
Ansicht des Wasser-Einlass-Ventils, dargestellt in 1;
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9 ist eine perspektivische
Ansicht von oben der Abflusswanne, die in 1 gezeigt wird;
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10 ist eine perspektivische
Ansicht von unten einer Verschlusskappe;
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11 ist eine Ansicht, die ähnlich ist
zur 4 eine Behälters von 5, mit einer Verschlusskappe
von 10;
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12 ist eine Seitenansicht
im Querschnitt eines Behälters,
wie in 5, jedoch mit
einem modifizierten einschnappend passenden entfernbaren Motor;
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13 ist eine Querschnittsseitenansicht
eines Behälters,
wie in 5, jedoch mit
einem magnetisch gekoppelten Rotorblatt und Motor;
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14 ist eine Querschnittsansicht, ähnlich zu
derjenigen zu 4 eines
Behälters,
der kardanisch gelagert ist;
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15 ist eine Querschnittsansicht
an der Schnittlinie 15-15' in 14;
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16 ist eine perspektivische
Ansicht von oben, die einen Behälterdeckel
zeigt, der gegenüber demjenigen
gezeigt in 5 modifiziert
ist, insofern, als er adaptiert ist, für drei Behälter zu passen.
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Detaillierte Beschreibung
der Zeichnungen
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Es
erfolgt ein Verweis auf die 1 bis 4, welche eine bevorzugte
Ausführungsform
eines automatisierten biologischen Kultivierungs- und Verteilungssystems 10 illustrieren,
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung. Das System umfasst einen Biogenerator 12,
ein Rohmaterial-Zufuhrsystem 14, ein Wasserzufuhrsystem 16,
eine Steuereinheit 18 und ein Abflusssystem 20.
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Der
Biogenerator 12 enthält
ein Gefäß 22, ausgebildet
aus einem Kultivierungs-Behälter 24 und einem
Deckel 26. Ein antreibender Motor 28 ist an Kultivierungs-Behälter 24 gekoppelt,
an dessen Boden und dient dazu, die Flüssigkeit innerhalb des Kultivierungs-Behälters 24 zu
vermischen. Der Motor 28 wurde als billiger DC-Motor bereitgestellt,
wie in 6 gesehen werden
kann, montiert auf dem Boden des Kultivierungs-Behälters 24 mit
einem Schaft 32, welcher sich durch eine Bodenwand 34 des
Kultivierungs-Behälters 24 erstreckt,
der darin gelagert ist und ein Rotorblatt 36 trägt. Eine
Versiegelung wird zwischen dem Schaft 32 und der Bodenwand 34 in Form
einer Dichtung bereitgestellt.
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Der
Kultivierungs-Behälter 24 schließt eine nach
unten gerichtete, sich ausdehnende kreisförmige Nabe 40 mit
einer zentralen Bohrung darin ein, um den Motor 28 aufzunehmen.
Schraub-Verbindungselemente 39 setzen eine Platte auf dem
Motor 28 ein, um den Motor entfernbar innerhalb der Bohrung
zu sichern. Nach Aktivierung des Motors 28 werden der Schaft 32 und
das Rotorblatt 36 rotiert, um die Flüssigkeit innerhalb des Behälters 24 in
Rotation in eine Richtung zu versetzen, was eine relativ tiefe Turbulenz,
wie schematisch in 4 illustriert,
ausbildet, gerichtet auf die Vergrößerung der Möglichkeit,
dass der Sauerstoff in der Luft oberhalb der Flüssigkeit durch die Flüssigkeit
absorbiert werden kann. Der Motor 28 ist koaxial in dem
Behälter 24 montiert,
da man glaubt, dass dies bevorzugt ist, jedoch ist dies nicht notwendig.
In der bevorzugten Ausführungsform
weist ein Motor zwei Kontaktstifte 30 auf und ist adaptiert
für die
schnelle Verbrückung
und Abkoppelung durch einen entfernbaren Verdrahtungsstecker mit
elektrischer Verdrahtung 40, welche den Motor 28 an
die Steuereinheit 18 ankoppelt.
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Der
Kultivierungs-Behälter
ist dargestellt als einer, der eine allgemein frustokonikale Konfiguration mit
einer Seitenwand 46 aufweist, die sich nach oben von der
Bodenfläche 34 ausdehnt
und von dieser nach außen
als ein Segment eines Kegels ausdehnt. Die Seitenwand 46 stellt
eine innere Oberfläche
dar, die zirkular im Querschnitt ist und im Durchmesser von der
Bodenwand 34 bis zu einem oberen offenen Ende 48 des
Behälters 24 größer wird.
Der Behälter 24 kann
andere Formen einnehmen.
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Wie
aus 1 ersichtlich wird,
ist das System 10 vorzugsweise auf einem Montageboard montiert,
das ein Rückwandblech 52 eines
Gehäuses
umfassen kann, das, obwohl es in den Zeichnungen nicht dargestellt
wird, eine entfernbare Gehäuseabdeckung
enthalten würde,
umfassend Oberseite, Unterseite, zwei Seiten und eine Vorderseitenoberfläche, um
das System 10 zu enthalten, und es gegen Exposition von
Elementen und dergleichen zu schützen.
Mechanismen können
oder können
nicht bereitgestellt werden, um die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit
innerhalb des Gehäuses
zu steuern. Wie am besten aus 5 ersichtlich
ist, wird ein Montageflansch 50 bereitgestellt, der adaptiert
ist, für
den Einsatz mit einer komplementären
Behälter-Unterlagen-Klammer
ist, so dass ermöglicht
wird, dass der Behälter 24 entfernbar
montiert wird.
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Obwohl
es nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, wird das Rückwandblech 52 des
Gehäuses mit
einer Montageklammer bereitgestellt, die komplementär ist zu
dem Behälter-Montage-Flansch 50,
so dass der Behälter 24 einfach,
entfernbar montiert an das bzw. entfernt werden kann von dem Rückseitenblech 52,
um beispielsweise durch einen weiteren Behälter 24 von ähnlicher
Konfiguration ersetzt werden zu können.
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Die
Seitenwand 46 des Behälters 24 trägt eine Überfluss-Auslass-Tülle 54 auf
einer Seite davon. Die Auslass-Tülle 54 erstreckt
sich von einer Öffnung 53 in
der Seitenwand als eine horizontal ausgedehnte, nach oben gerichtete
Durchgangsöffnung 55,
welche an dem nach unten gerichtet sich ausdehnenden Rohr 56 endet,
der an einem Ausgangsanschluss 58 geöffnet ist. Ein Ablassschlauch 60 ist
an das Rohr 56 über
den Ausgangsanschluss 58 verbunden und erstreckt sich nach
unten zum Auslass 62.
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Es
sei auf 6 verwiesen,
welche die Behälterkappe 26 zeigt,
die adaptiert wird, um entfernbar an den Behälter 24 in einer schnappend
passenden Relation gesichert zu sein. Die Kappe 26 weist eine
Oberseite 64 und einen abhängigen Flansch 66, der
sich nach unten davon erstreckt auf, so dass der Flansch 66 in
eine Schnappvorrichtung in einer entfernbaren Relation auf einer
erhöhten
ringförmigen Kante 68 über dem oberhalb
gelegenen offenen Ende 48 des Behälters 24 passt, wie
dies in 5 ersichtlich
ist. Die Oberseite 64 enthält einen kreisförmigen Teil
mit einem Arm 69, der sich daraus erstreckt, wobei dieser
Arm 69 die Anschlusstülle überlagert.
Der Flansch 66 am Ende des Armes 69 wird in Form
einer Öffnung 70 oberhalb
der Luftschlitzöffnung 72 auf
der Auslasstülle 54 geschnitten.
Zusammen stellen die Öffnung 70 und
die Luftzuführöffnung 72 einen
sicheren Überflussauslass
bereit, welcher unter fehlerhaften Bedingungen, wie z.B. beim Verklumpen
des Rohres 56 ermöglichen
wird, dass die Flüssigkeit
aus dem Behälter 24 nach
außen
durch die Belüftungsöffnungen 72 fließt und unter
der Schwerkraft in das Ablaufsystem 20 tropft. Die Belüftungsöffnung 72 wird
bereitgestellt im Hinblick auf das Vermeiden, dass das Material
in dem Behälter 24 oder
dasjenige, das daraus überfließt, auf
einem Niveau gespült
wird, welches dem Wasserzufuhrsystem ins Gehege kommen würde oder
es verschmutzen würde,
das durch die Kappe 26 getragen wird.
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Wie
am besten aus 6 ersichtlich
ist, trägt der
Arm 69 der Kappe 26 einen Abfluss(=Ablass-)-Wasseranschluss 74.
Der Abflusswasseranschluss ist gekoppelt über einen Abflusswasserschlauch 76 mit
einem Abflusswassereinlassventil 79 des Wasserzufuhrsystems 16,
wie es in 2 und 8 gezeigt wird.
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Die
Kappe (der Deckel) 64 enthält einen Behälter-Wasser-Einlassstutzen 78,
der über
einen Behälter-Wasser-Schlauch 80 an
ein Einlassventil 82 des Wasserzufuhrsystems gekoppelt
ist, wie dies in 2 und 8 gezeigt wird.
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Der
Deckel 64 trägt
einen Rohmaterialeinlassstutzen 84, gekoppelt durch einen
Rohmaterial-Schlauch 86 mit der Rohmaterial verteilenden
Einheit 88 des Rohmaterial zuführenden Systems 14.
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Der
Behälter 26 trägt einen
aufstehenden Luftventilator-montierenden Flansch 90, oberhalb dessen
ein Luftventilator 92 montiert ist, wie dies am besten
in 3 ersichtlich ist.
Der Luftventilator 92 umfasst einen bekannten Luftventilator,
der ein Gehäuse
aufweist, einen elektrischen Motor montiert in dem Gehäuse, einen
Schaft gekoppelt an den elektrischen Motor und ein Rotorblatt betrieben
auf dem Schaft, so dass die Aktivierung des Motors das Rotorblatt
rotiert, um die Luft durch das Gehäuse am Motor vorbeizuziehen
und Luft hinunter in den Behälter 24 zu
blasen. Überschüssige Luft
kann über
eine Luftzufuhröffnung 72 austreten.
Wie schematisch in 4 gezeigt ist,
wird Luft, repräsentiert
durch die Pfeile 93, direkt nach unten von dem Luftventilator 92 geleitet,
um einen Kontakt mit der Flüssigkeit 91 in dem
Behälter
herzustellen, und den Austausch an Gasen, hauptsächlich an Sauerstoff, in der
Flüssigkeit
herzustellen.
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Es
sei auf 7 verwiesen,
welche das Rohmaterial-Zufuhrsystem 14 zeigt, das ein Rohmaterial-Reservoir 94 umfasst,
mit einem Auslass 95 gekoppelt an eine verteilende Pumpe 96,
deren Auslass mit dem Rohmaterial-Zufuhrschlauch 96, dargestellt in 2, gekoppelt ist, zur Zufuhr
von Rohmaterial in den Kultivierungs-Behälter 24 durch den
Rohmaterial-Einlassstutzen 84 in dem Deckel 26.
Die verteilende Pumpe 96 ist vorzugsweise eine Zahnradpumpe, wie
sie in den US-Patenten 5,836,482 und 6,343,724 beschrieben wird,
deren Offenbarungen hier per Referenz eingeschlossen sind. In solch
einer Zahnradpumpe wird die Zahnradpumpe von einem Elektromotor
betrieben. Die Zahnradpumpe ist vorzugsweise aus einer Konstruktion,
die den Energieverbrauch minimiert, um dadurch zu erlauben, dass
sie durch Batterien betrieben wird. Die Rohmaterial verteilende Einheit 88 und
ihre Pumpe 96 sind über
Drähte 89 mit der
Steuereinheit 18 verbunden, wie dies in 1 zu sehen ist.
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Das
Rohmaterial-Zufuhrsystem 14, umfassend das Reservoir 94,
die Zahnradpumpe 96 und den Motor, assoziiert mit der Zahnradpumpe,
sind kommerziell verfügbar,
als eine integrierte Einheit. Das bevorzugte Rohmaterial-Zufuhr-System 14 kann ausgewählt werden
aus kommerziell verfügbaren
automatisierten Flüssigkeitsverteilern,
wie z.B. diejenigen, die verwendet werden als Spender für Handseife.
Die Rohmaterialien werden vorzugsweise bereitgestellt in flüssiger Form,
die leicht verteilt werden kann, durch die Rohmaterial verteilende
Einheit 88. Eine bevorzugte Flüssigkeit ist eine konzentrierte
Zuckerlösung.
Die konzentrierte Zuckerlösung
kann weitere Nährstoffe
verschieden von Zucker aufweisen, wie z.B. in Lösung oder in kolloidaler Suspension.
Vorzugsweise enthält
die Zuckerlösung
keine Bakterien oder aktive Biomasse und wird daher relativ stabil
sein.
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Das
Rohmaterialzufuhrsystem 14 wird adaptiert auf die Steuerung
durch die Steuereinheit 18, um kontrollierte Mengen von
Rohmaterial in den Kultivierungs-Behälter 24 einzubringen,
je nach Wunsch, bzw. wenn sie gewünscht werden. Die Rohmaterial verteilende
Einheit 88 wird adaptiert, um in dem Rückseitenblech 52 in
konventioneller Art und Weise gesichert zu sein und um, falls nötig, entfernt
werden zu können.
Alternativ kann das Rohmaterialreservoir entfernbar sein, entweder
als kollabierbares oder rigides Reservoir, das periodisch ersetzt
werden kann anstelle einer Wiederbefüllung oder Wiederverwendung.
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Das
Wasserzufuhrsystem 16 ist in 8 illustriert
und enthält
dieser Figur gemäß eine Einlasskupplung 100,
an welcher ein Kreislauf, der nicht dargestellt ist, gekoppelt werden
soll, so dass Wasser aus einer Quelle von unter Druck stehendem
Wasser bereitgestellt wird.
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Die
Einlasskupplung 100 leitet das Wasser über einen Wasserverteiler 106 zu
zwei separaten Ventilen, nämlich
einen magnetisch gesteuerten Behälter-Wasser-Einlass-Ventil 82 und
einem magnetgesteuerten Abflusswasser-Einlass-Ventil 79.
Beide dieser Ventile haben entsprechende Auslässe, gekoppelt an den Behälterwasserschlauch 80 oder
an den Ablass-Wasser-Schlauch 76, um entweder das Behälterwasser
anzuliefern an den Behälter 24 über den
Behälter-Wasser-Einlass-Stutzen 78 oder
das Ablass-Wasser über
den Ablass-Wasser-Einlass-Stutzen 74. Die Ventile 79 und 82 sind
gut bekannte elektrisch gesteuerte Ventile, die zwischen offener
und geschlossener Position hin- und herreguliert werden können und
sie können
elektrisch über eine
Verdrahtung 107 der Steuereinheit 18 verknüpft werden
zur Steuerung, so dass sie zwischen den offenen und geschlossenen
Positionen je nach Bedarf hin- und hergeschaltet werden können.
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Das
Abflusssystem 20 umfasst eine Abflusswanne 120,
wie sie am besten aus 9 ersichtlich ist.
Die Abflusswanne ist, wie gezeigt, unterhalb der Gesamtheit des
Biogenerators 12, des Rohmaterial-Zufuhrsystems 14 und
des Wasserzufuhrsystems 16 bereitgestellt und umfasst eine
Querschnittsfläche unterhalb
derselben, so dass jegliche Flüssigkeiten und
andere Materialien, die unter der Schwerkraft nach unten tropfen
können,
von ihr eingesammelt werden können.
In dieser Hinsicht bedeckt die Abflusswanne eine geeignete Querschnittsfläche unterhalb
der Komponenten, von welchen die Tropfen eingefangen werden. Die
Abflusswanne 120 weist einen oben stehenden peripheralen
Flansch 122 auf, um jegliche Art von Tropfen oder verteilten
Flüssigkeiten aufzufangen
und diese in der gleichen Art und Weise, wie ein Schlot oder ein
Trichter, in Richtung des Abflussbeckenauslasses 124 zu
lenken, der durch einen Ablassschlauch 126, dargestellt
in 2, mit einer Stelle
verbunden ist, wo die Biomasse, die vom System angeliefert werden
soll, gewünscht
wird, beispielsweise einem Abfluss in einem Restaurant, wo beispielsweise
die Biomasse Fett und Fettfilter aufschließen soll. Im Normalbetrieb
des Systems wird die Biomasse, welche innerhalb des Behälters 24 periodisch
vom Kultivierungsbehälter
sowie über
den Behälterentleerungsschlauch 126 abgegeben
wird, so abgegeben dass die Flüssigkeit
aus dem Auslass 62 des Behälterauslassschlauches 60 verteilt
wird und über
die Abflusswanne 120 verteilt wird und durch eine Luftöffnung zwischen
dem Abflussschlauchauslass 62 auf die Abflusswanne 120 tropft und
folglich an einen Restaurant-Abfluss zur Verwendung angeliefert
wird. Der Abflussschlauchauslass 62 ist oberhalb der Abflusswanne 120 angebracht, um
einen Luftspalt dort bereitzustellen und die Kontaminierung in dem
Behälterabflussschlauch 60 von Materialien
der Abflusswanne 120 zu verhindern.
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11 illustriert einen modularen
wiedereinbaubaren Biogenerator 136, der einen Kultivierungs-Behälter 24 versiegelt
mit einer Verschließkappe 132 umfasst,
zusammen mit einem Motor 28 und dessen Rotorblatt 36 angebracht
an dem Kultivierungsbehälter
und enthaltend innerhalb dessen ein Paket 138 und das Material 140.
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In 12 ist der Behälter identisch
zu demjenigen, zu dem oben Bezug genommen wird, und trägt einen
Rührmotor
daran gesichert. Eine Verschlusskappe 132, wie in 10 gezeigt, wird adaptiert,
um das obere Öffnungsende
des Kultivierungs-Behälters
zu verschließen
in einer für
eine Flüssigkeit
undurchlässige
Art und Weise. Die Kappe 132 weist eine Oberseite 131 und
einen Flansch 133 auf, die substanziell gleich sind mit
der Kappe 26, jedoch sind die Öffnungen, welche durch die
Klappe bereitgestellt werden, nicht durch die Verschließkappe 132 bereitgestellt.
Die Verschließkappe 132 weist einen
Schlitz 134 in ihrem Flansch 133 auf, um die Anschlusstülle 54 unterzubringen.
Ein separater interner Flansch 135 erstreckt sich abwärts von
der Oberseite 131 in das Innere des Schlitzes 134,
um versiegelbar die Auslassöffnung 53 des
Behälters 24 durch
Abgleich mit den inneren Oberflächen
des Behälters
um die Auslassöffnung 53 zu
verschließen. Folglich
wird, wenn die Verschlusskappe 132 aufgebracht wird, der
Behälter 24 versiegelbar
verschlossen.
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Ein
versiegeltes Paket 138 wird bereitgestellt innerhalb des
Gefäßes 24 sowie
das lose pulverförmige
Material angegeben als 140. Der austauschbare Biogenerator 136 trägt die Biomasse,
die Nährstoffe
und Materialien, die in der Innenseite des Behälters 24 platziert
werden sollen, für
einen anfänglichen Ausgangspunkt
eines jeglichen Behälters 34.
Das Paket 138 kann durch einen wasserlöslichen Film ausgebildet werden,
so dass auf Kontakt mit Wasser der Film sich auflösen wird
und den Inhalt des Paket freisetzen wird. Das Paket kann einen Satz
von Komponenten enthalten, von dem gewünscht wird, dass er getrennt
von den Materialien 140, die lose in dem Behälter 24 vorliegen,
gehalten wird. In dieser Hinsicht kann das Paket 138 Materialien
enthalten, die ausgewählt
sind aus Biomasse, wie z.B. ein Bakterium in Pulverform oder in
einer anderen Form, fertig zur Kultivierung, eine Mischung von verschiedenen Biomassequellen,
z. B. verschiedene Typen von Bakterien oder Ausgangs-Rohmaterialien oder
anderen Nährstoffen,
die in Pulvertorm, als Granulat, Paste oder in flüssiger Form
vorliegen können,
und die Biomasse enthalten oder nicht enthalten können.
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Insofern
als der austauschbare Bio-Generator 136 versiegelt wird,
und kein Bedarf besteht, die Komponenten getrennt voneinander zu
halten, ist es dann nicht nötig,
die unterschiedlichen Komponenten in einem separat versiegelten
Paket 138 bereitzustellen und beispielsweise kann Biomasse
in Pulvertorm, bestehend aus sich selbst, hauptsächlich innerhalb des versiegelten
Biogenerators als das Material 140 innerhalb oder außerhalb
der Nährstoffe
platziert werden. Alternativ wird, falls zwei oder mehrere Komponenten
getrennt voneinander gehalten werden sollen, in dem austauschbaren
Bio-Generator 136, oder falls der austauschbare Bio-Generator
nicht versiegelt ist, dann der austauschbare Biogenerator eine oder
zwei solcher Pakete 138 aufweisen. Die Pakete können manuell
geöffnet
werden vor der Verwendung oder können
möglicherweise
aus wasserlöslichen
Filmen aufgebaut sein.
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Die
bevorzugte Art und Weise der Verwendung des Systems 10 wird
nun beschrieben, beginnend mit einem System, wie in 1 dargestellt, in welchem jedoch der
Kultivierungs-Behälter 24,
dargestellt in 5, nicht
angebunden ist. Ein austauschbarer Biogenerator 138 wird,
wie in 11 gezeigt, mit
einer Start-Menge von Bakterien in einem Paket 138 bereitgestellt,
sowie einer Start-Menge an Nährstoff
als Material 140. Die Verschlusskappe 132 wird
entfernt. Der Behälter 24 wird
dann mit dem Rest des Systems 10 verbunden durch Koppeln
mit im Deckel 26 auf dem Behälter, Koppeln des Behälterabflussschlauchs 60 mit
dem Ausgangsauslass 58, Koppeln des Behälters 24 mit der Rückwand 52 über deren
Montageklammer 50 und Koppeln der elektrischen Verbrückung 40 mit
dem Motor 28 über
einen Stecker, der auf der Verdrahtung angebracht ist. Nachfolgend
wird die Steuereinheit 18 aktiviert und die Steuereinheit
steuert den Betrieb des Biogenerators durch geeignetes Steuern der Operation
des Antriebmotors 28, der Operation des Luftventilators 92, der
Operation der Rohmaterial-Verteilungseinheit 88 und der
Operation des Behälter-Wasser-Einlass-Ventils 79 sowie
des Abflusswasserventils 82. Die Steuereinheit kann die
Art und Weise, die Zeit und die Dauer des Betriebs der verschiedenen
Einheiten steuern. Typische Operationen schließen nach anfänglicher
Anordnung des Biogenerators die Zugabe des gewünschten Volumens an Wasser
in den Behälter über den
Behälter-Wasser-Einlass-Stutzen 78 ein,
dann das Warten über
einen Zeitraum, dass der wasserlösliche
Film des Pakets 28 sich auflöst und die Nährstoffe 140 und
die Materialien des Paketes sich auflösen oder benetzt werden, bevor
der Motor 28 aktiviert wird.
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Für einen
gewünschten
Zeitraum erlaubt man den Bakterien während der Operation des Luftventilators 92 und
der Operation des Rührmotors 28 zu
wachsen und sich innerhalb des Behälters 24 zu reproduzieren,
falls notwendig unter Zugabe geeigneter Mengen an Rohmaterial und/oder
Wasser, jedoch vorzugsweise, ohne dass das Volumen Materialien in
dem Behälter
die Kapazität
des Behälters 24 überschreitet.
Nachdem hinreichend Biomasse gewachsen ist, kann eine Menge der
Biomasse aus dem Behälter
gespendet werden durch Erhöhung des
Flüssigkeitsstandes
in dem Behälter
hinreichend, so dass die Flüssigkeit
in dem Behälter 24 von
dem Behälter 24 überläuft in die
Anschlusstülle 54 und
in der Folge hinunter durch den Behälterabflussschlauch 60 in
die Abflusswanne 120 und anschließend über den Ablassschlauch 126 beispielsweise
in einen Fettfilter. Um besser zu gewährleisten, dass die entladenen
Bakterien einen Fettfilter erreichen, wird die Entladung vom Entladungsschlauch durch
Wasser vom Wasser-Einlass-Stutzen 74 unter Kontrolle durch
die Steuereinheit gespült.
Wenn man die Stelle des Fettfilters kennt, kann ein bevorzugtes Volumen
an Wasser verwendet werden, um die entladenen Bakterien zum Fettfilter
zu spülen.
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Der
Spiegel der Flüssigkeit
in dem Behälter 24 kann
vergrößert werden,
so dass ein Überlaufen durch
Zugabe von weiterem Wasser über
den Wasser-Einlass-Stutzen 78 vergrößert wird, und/oder durch Vergrößerung der
Geschwindigkeit der Rotation des Rotorblatts 36, um die
Höhe der
Turbulenz in dem Behälter
zu erhöhen.
Das Volumen an Wasser, bereitgestellt über den Behälter-Wasser-Einlass-Stutzen 78,
kann so eingestellt werden, dass die Menge, um welche die Flüssigkeit
in dem Behälter den
Behälter überflutet,
gesteuert wird und dadurch dem Fettbehälter zugeführt wird.
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Nach
Verteilen eines Teils der Bakterien enthaltenden Flüssigkeit
aus dem Behälter 24 werden die
Bakterien in der Bakterien enthaltenden Flüssigkeit, die in dem Behälter 24 zurückbleibt,
kultiviert, z.B. durch Zugabe von Rohmaterial und/oder Wasser, je
nach Notwendigkeit, optional mit weiterem Überlauf.
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Der
Biogenerator 12 kann zyklisch verwendet werden, in jeder
Charge, um Biomasse zu kultivieren und dann einen Teil einer solchen
Biomasse zu verteilen. Beispielsweise kann unter Verwendung dieses
Verfahrens eine bestimmte Menge an Biomasse periodisch verteilt
werden, z.B. einmal alle 24 Stunden oder weniger als einmal alle
7 Tage oder mehr oder weniger. Jedoch nach einem Zeitraum ist es
wünschenswert,
dass die Charge abgeschlossen wird, und zwar wenn die Gesamtheit
der Biomasse innerhalb des Biomassegenerators entfernt wird und eine
neue Charge mit einem sauberen Behälter und einer neuen Ausgangsbiomasse
und neuen Nährstoffen
gestartet wird.
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In
dieser Hinsicht und in Übereinstimmung mit
dem bevorzugten Betriebsverfahren wird nach einer gewissen Zeit,
sagen wir alle Woche oder alle zwei Wochen oder alle vier Wochen
oder alle sechs Wochen, das arbeitende System gestoppt und der betriebene
Kultivierungsbehälter 24 entfernt.
Ein neuer ersetzbarer Bio-Generator wird bereitgestellt. Der betriebene
Kultivierungsbehälter 24 könnte jedoch
sorgsam gereinigt und wiedereingesetzt werden. Die Biomasse enthaltende
Flüssigkeit
innerhalb des verwendeten Behälters 24 wird
bevorzugt über die
Abflusswanne 120 entsorgt, was manuell durchgeführt werden
kann. Eine neue Biomasse, z.B. eine neue Starter-Menge an Bakterien
und/oder Nährstoffen
wird bereitgestellt.
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Der
Behälter-Abfluss-Schlauch 60 kann
wiederverwendet werden oder könnte
als ein Teil des austauschbaren Biogenerators ersetzt werden. Mit jedem
bevorzugt wegwerfbaren austauschbaren Biogenerator, der seinen eigenen
Motor trägt,
besteht kein Bedarf für
den früheren
Motor, der, falls gewünscht,
mit dem ursprünglich
verwendeten Behälter 24 weggeworfen
werden kann. Alternativ kann anstelle des Wegwerfens und des Entsorgens
des verwendeten Behälters
der verwendete Behälter und/oder
dessen Motor sorgsam gereinigt und wiederverwendet werden, z.B.
vorzugsweise durch Platzieren einer Verschlusskappe 132 von
einem neuen austauschbaren Biogenerator auf dem verwendeten Behälter 24 und
Transportieren des verwendeten Behälters und dessen Motors an
eine Stelle, wo er konventionell zur Wiederverwendung gereinigt
werden kann oder zum Recyceln in einer Zeit mit einem Arbeitsaufwand,
die effizient sind und in einer sicheren Weise.
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Bei
der Bereitstellung von austauschbaren Biogeneratoren 130 mit
geeigneten Zuteilungen an Ausgangsbakterien und/oder Nährstoffen
ist es möglich,
die Natur und die Art und Weise und die Menge der Ausgangsbakterien
und/oder Nährstoffe
für irgendein
spezielles Verteilungssystem und/oder Positionen maßzuschneidern,
und/oder die gleichen maßzuschneidern
unter Berücksichtigung
von Faktoren, wie z.B. der Umgebungszeit und -temperatur und der
Kontrollzeit und -temperatur, die voreingestellt werden könnten oder
bedingt sein könnte
durch die Jahreszeit und/oder Arbeitspläne, wie z. B. die Aktivität in einem
Restaurant, Betrieb oder einer anderen Anlage, in der Wartung und
dergleichen.
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Die
Steuereinheit 18 ist vorzugsweise ein elektronisches Steuersystem,
wie es kommerziell gut bekannt ist und kann verschiedene verarbeitende Einheiten
und Elemente aufweisen, um Input und Steuerung für die Steuereinheit bereitzustellen,
so dass die Steuereinheit ihn verarbeiten kann und gesteuert werden
kann, so dass sie in geeigneter Art und Weise die verschiedenen
Systeme betreibt.
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Vorzugsweise
können
verschiedene Sensormechanismen bereitgestellt werden, z.B. um den Spiegel
der Flüssigkeit
in der Abflusswanne 120 mit einem Sensor zu versehen, so
dass, falls der Spiegel der Flüssigkeit
oberhalb eines bestimmten Spiegels ist, dann die Wasser-Einlass-Ventile 79 und 82 abgeschaltet
werden können
in einer Übersteuerungssituation,
beispielsweise um ein Leck anzuzeigen. In ähnlicher Weise kann ein Sensor
für einen
Spiegel bereitgestellt werden, um den Spiegel einer Flüssigkeit
innerhalb eines Behälters 24 abzufragen und/oder
die Konzentration der Biomasse innerhalb der Flüssigkeit innerhalb des Behälters 24 abzufragen.
Ein jeglicher solcher Sensoren wird vorzugsweise auf dem Behälterdeckel 26 montiert,
um sich abwärts
von dem Behälterdeckel
in den Behälter 24 zu erstrecken
und folglich nicht die Einfachheit des Koppelns und Entkoppelns
des Behälters 24 mit
dem Deckel 26 zu behindern.
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Die
Steuereinheit wird so eingestellt, dass sie die Arbeitsweise des
Rührmotors 28 steuert,
um beispielsweise dessen An-/Ausschaltoperation und/oder dessen
Betriebsgeschwindigkeit zu steuern. Die Steuereinheit kann die Operation
des Luftventilators 92 steuern, um dessen An-/Ausschaltvorgang
zu steuern und/oder dessen Arbeitsgeschwindigkeit zu steuern. Die
Steuereinheit kann die Elektromagnete steuern, um die Einlassventile 79 und 82 zu öffnen oder
zu schließen
und kann Mechanismen umfassen, um teilweise oder vollständig diese
Ventile zu öffnen.
Die Steuereinheit kann die Arbeitsweise der Rohmaterial verteilenden
Einheit 88 steuern und kann verschiedene komplexe Steuerungsanordnungen
aufweisen, um die Zeitdauer des Betriebs der Verteilungspumpe zu
steuern, beispielsweise im Hinblick auf die Menge der Flüssigkeiten,
die verteilt werden sollen, und um die Menge an Rohmaterial, die
im Reservoir 74 zurückbleibt,
abzufragen bzw. sich ihrer sicher zu sein.
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Während diese
Sensoren verwendet werden können,
um die Menge der Biomasse in jedem Behälter abzufragen, ist es bevorzugt,
falls die Steuereinheit im Speicher vorbestimmte Abschätzungen
und Eigenschaften des Wachstums von verschiedenen Biomassekomponenten
im Hinblick auf die Zeit, die Temperatur und das zugegebene Wasser
aufweisen kann, so dass die Steuereinheit geeignete Berechnungen
der optimalen Bedingungen für
Wachstum, Zugabe von Wasser und Verteilung durchführen kann.
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Das
automatisierte biologische Kultivierungs- und Verteilungssystem 10,
illustriert in 1, stellt
einen einzelnen Kultivierungs-Behälter 24 bereit. Der
Kultivierungs-Behälter 24 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
kann ein Volumen in dem Bereich von 0,5 bis ungefähr 5 Litern
aufweisen, mehr bevorzugt ungefähr
1 Liter zur relativen Erleichterung der Handhabung, und um eine
ausreichende Bewegung durch den Rührmotor bereitzustellen, der hauptsächlich in
der Bodenregion des Behälters
bereitgestellt wird. Des Weiteren hat es den Vorteil, wenn ein Volumen
in der Größenordnung
von etwa 1 Liter vorliegt, dass der Rührmotor 28 einen relativ
billigen Motor umfassen kann. Bevorzugte billige elektrische Motoren
sind diejenigen, welche eine Leistungsspezifizierung in der Größenordnung
von 1,0 bis 0,2 Watt aufweisen. Ein bevorzugter Motor ist beispielsweise
verfügbar
unter dem Handelsnamen MABUCHI als Modell Nr. RE-260 RA-18130, welcher etwa
0,1 Ampere bei 3 Volt DC bei Beladung benötigt, oder etwa 0,05 Ampere
bei 6 Volt Gleichstrom. Die Verwendung eines solchen kleinen Motors
ist von Vorteil, um die Kosten des Motors zu reduzieren, zu erlauben,
dass der Motor 28 einer ist, der leicht weggeworfen werden
kann, z.B. mit einem verwendeten Behälter 24 und um den
Energieverbrauch zu minimieren. Selbstverständlich können andere Motoren, z.B. AC-Motoren,
oder stärkere
Motoren bereitgestellt werden im Hinblick auf die Natur des Behälters und
die Menge des Materials, das innerhalb des Behälters aufgenommen ist.
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Es
sei auf 12 verwiesen,
die eine schematische Querschnittsansicht eines unteren Teils eines
Behälters 24 zeigt,
modifiziert gegenüber
demjenigen, dargestellt in 4,
um einen entfernbaren, wiederverwertbaren rührenden Motor 28 zu
zeigen, der in einem Gehäuse 180 bereitgestellt
wird, adaptiert, um in einer Schnappvorrichtung an das untere Ende
des Behälters 24 gesichert
zu werden. Ein Rotorblatt 36 wird bereitgestellt innerhalb
des Gefäßes 24,
das gekoppelt an eine Antriebsachse 132 ist, welche sich
in einer versiegelten Anordnung durch die Bodenwand des Behälters 24 erstreckt.
Die Antriebsachse 132 wird eingekerbt. Die Gesamtheit von
Rotorblatt und dessen Schaft kann vorzugsweise aus einem recyclingfähigen Kunststoff-Material
bestehen und kann wegwerfbare Komponenten ausbilden, die zusammen
mit jedem Behälter 24 bereitgestellt
werden.
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Der
rührende
Motor 28 trägt
eine Antriebswelle 32, die einen eingekerbten Ansatz 134 aufweist,
der adaptiert ist, um durch sein axiales Gleiten auf die eingekerbte
Antriebswelle 132 anzukoppeln. Folglich wird beim Entfernen
oder Anbringen des Behälters 24 der
Motor über
sein Gehäuse 180 entfernbar
gekoppelt oder entkoppelt mit dem Boden des Behälters 24.
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Es
sei auf 13 verwiesen,
welcher eine Anordnung zeigt, in welcher ein entfernbares Rotorblatt 36 innerhalb
des Behälters 24 bereitgestellt wird,
wobei das Rotorblatt 36 magnetisch gekoppelt ist und rotiert
wird über
einen magnetisch gekoppelten entfernbaren Antriebsmechanismus. In
dieser Hinsicht wird das untere Ende des Behälters mit einer zylindrischen
Aussparung 152 versehen, um das Rotorblatt 36 darin
aufzunehmen und zu lagern, die einen zylindrischen Antriebs-Magneten 154 enthält. Ein
rührender
Motor 28 wird entfernbar über dessen Gehäuse 180 über dem
Boden des Behälters 24 gekoppelt,
so dass der Motor 28 einen kreisförmigen Steuerungsmagneten 156 rotiert,
der durch einen Schaft des Elektromotors rotiert wird. In einer
bekannten Art und Weise erzeugt die Rotation des Antriebs-Magneten 156 durch
den Motor 28, dass der angetriebene Magnet 154 und
damit das Rotorblatt 36 rotiert werden. Solche kommerziell
gekoppelten Motoren sind kommerziell verfügbar. Der entfernbare Motor
kann wiederverwendet werden in einem Sinn, dass, wenn ein neuer
Behälter 24 verwendet
wird, bevor weitere Materialien in dem Behälter platziert werden, ein Rotorblatt
in dem Behälter
platziert würde,
wonach die Biomasse und weitere Materialien in dem Behälter platziert
würden.
Nach der Verwendung irgendeines Behälters könnte das Rotorblatt für einen
neuen Behälter
zurückgewonnen
werden und gesäubert
werden. Alternativ könnte,
da die Rotorblätter
relativ billig sind, ein magnetisch gekoppeltes Rotorblatt bereitgestellt
werden mit jedem Kultivierungs-Behälter, optional
entfernbar gesichert in der Bodenregion des Kultivierungsbehälters.
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Ein
System in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung kann adaptiert werden zur Anwendung
in abgelegenen Stellen ohne herkömmliche Energiequellen.
Als eine Wasserquelle kann anders als die Bereitstellung von Wasser
aus einer konventionellen, unter Druck stehenden Wasserversorgung ein
Wasserreservoir bereitgestellt werden, auf einer Höhe oberhalb
des Behälters 24,
wobei das Wasser entweder unter der Schwerkraft verteilt wird oder über eine
Wasserpumpe von relativ niedriger Leistung, wie z. B. eine Pumpe,
die verwendet werden könnte
beispielsweise im Zusammenhang mit der Rohmaterial-Verteilungseinheit.
Um kontrollierte Volumina an Wasser unter Schwerkraft zu verteilen, können ein
erstes primäres
Reservoir und ein zweites primäres
Reservoir eines vorbestimmten Volumens bereitgestellt werden. Das
zweite Reservoir kann unter Schwerkraft eingefüllt werden, und das gesamte
eingestellte Volumen des zweiten Reservoirs kann zur gleichen Zeit
nach unten in den Behälter
abgegeben werden. Magnete könnten
den Fluss in und aus den Reservoiren steuern. Die Leistung der verschiedenen
Komponenten kann bereitgestellt werden, beispielsweise durch Batterien,
die entfernt gelegen, beladen werden können, z.B. durch die Verwendung
von Solarzellen. Solch eine entfernte Lokalisierung kann bereitgestellt
werden mit einem entfernt gelegenen Kommunikationssystem, wie z.B.
einem Radio oder einem Satelliten oder einem Fernsprechsystem, um
Signale betreffend die Operation, die Nichtoperation oder dergleichen
zu weiterzugeben.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung liegt die bevorzugte Verwendung der
wegwerfbaren, ersetzbaren Biogeneratoren gerichtet auf das Minimieren
der Arbeitszeit benötigt
für die
periodische Bedienung und den Start einer jeden besonderen Einheit.
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Bei
der Verwendung mit Standard-AC-Energiequellen kann die Energiespeisung
entweder 120 Volt oder 220 Volt betragen, welche vorzugsweise auf 12
Volt DC herunterreguliert werden. Zur konventionellen Installation
ist die Wasserquelle ein unter Druck stehendes Wasser, z.B. aus
Standardversorgungen.
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Um
die Einheit in jeder Charge zu steuern, nachdem die Einheit mit
einer anfänglichen
Ausgangsmenge an Bakterien, Nährstoffen
und Wasser befüllt
wurde, wird ein erster Zyklus vorzugsweise daraus bestehen, dass
die Steuereinheit den Luftventilator anschaltet und das Rotorblatt über eine erste
anfängliche
Zeitspanne, eingestellt durch die Steuereinheit, betreibt. Aufgrund
einer Turbulenz, erzeugt durch die Rotation des Rotorblatts in dem
Behälter
und des Einbringens der frischen Luft durch den Ventilator, wird
das Bakterielle Wachstum vorangetrieben. Nachdem die anfängliche
erste Zeitspanne abgelaufen ist, wird die Steuereinheit den ersten einer
Vielzahl von sich wiederholenden Verteilungs-Sub-Zyklen starten
wie folgt:
- 1. der Luftventilator und der rührende Motor 28 werden
abgeschaltet;
- 2. der Magnet des Wassereinlassventils 82 wird unter
Energie gesetzt, um ein Volumen an Wasser in dem Behälter 24 zuzugeben,
wie es durch die Steuereinheit eingestellt ist (Defaulteinstellung 250
ml);
- 3. der Luftventilator 92 und der rührende Motor 28 werden
erneut gestartet. Der Turbulenzeffekt, ausgebildet in dem Behälter durch
Rotation des Rotorblatts, wird verursachen, dass etwas von der Flüssigkeit
durch den Überlaufauslass 56 überläuft und
zwar durch den Behälterentleerungsschlauch 60 nach
unten.
- 4. Nach einer Gesamtverarbeitungszeit (Defaulteinstellung: 5
Minuten) werden der Luftventilator 92 und der Motor 28 abgeschaltet.
- 5. Der Magnet und das Abfluss-Wasser-Ventil 79 wird
unter Energie gesetzt, um das Wasser zu verteilen und jegliche Bakterien
sofort aus dem Abflussschlauch 60 hinunter durch den Abfluss mit
einem Volumen an Wasser, wie es bestimmt wird, um die Biomasse zu
einer bestimmten Stelle anzuliefern (Defaulteinstellung: 3 Liter),
zu spülen.
- 6. Die Rohmaterial-Verteilende Einheit 88 wird unter
Energie gesetzt, wie auch die Steuereinheit, um ein Volumen an Rohmaterial
in den Kultivierungs-Behälter 24 wie
voreingestellt abzugeben (Defaulteinstellung: 25 ml).
- 7. Der Luftventilator 92 und der rührende Motor 28 werden
eingeschaltet für
einen Zeitraum der Wachstumsperiode, wonach die Schritte 1 bis 7 wiederholt
werden.
-
Das
Ausmaß,
bis zu welchem eine Turbulenz in dem Behälter durch Rotation des Rotorblatts
ausgebildet wird, und das Ausmaß,
bis zu welchem die Turbulenzeffekte beim Verteilen des Materials
vom Behälter
durch Überlauf
assistieren, kann zumindest teilweise durch Einstellung der Geschwindigkeit
gesteuert werden, bei welcher das Rotorblatt rotiert. Die Steuereinheit
kann die Rotation des Rotorblatts bereitstellen bei vergrößerten Geschwindigkeiten
zum Verteilen und im Gegensatz dazu bei niedrigen Geschwindigkeiten
in erster Linie zum Rühren.
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Die
Luftspaltöffnung 72 auf
dem Behälter
assistiert beim Verhindern, dass die Bakterien Medien vom Behälter in
eine tragbare Wasserquelle gezogen werden, z.B. in dem Fall, dass
sich ein Vakuum an der Wasserquelle bildet, welche mit den Einlassventilen
verbrückt
ist.
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Das
Bereitstellen der Behälter 24,
so dass sie einen unterschiedlichen Behälter-Wasser-Einlass-Stutzen 74 aufweisen,
im Vergleich zum Abflusswasser-Einlass-Stutzen 78 assistiert beim
Spülen
der Bakterien den Abfluss hinunter, wenn diese verteilt werden und
ermöglicht
das unabhängige
Befüllen
des Behälters
im Gegensatz zur Flutungsoperation.
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Während das
System in Übereinstimmung mit
vorliegenden Erfindung eine Rohmaterial verteilende Einheit 88 aufweist,
die eine Flüssigkeit
verteilt, ist die Erfindung nicht in dieser Weise limitiert und Rohmaterialien,
die nicht in flüssiger
Form vorliegen, können
in gesteuerten Mengen in jedem Behälter verteilt werden.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
von 1 wird der Kultivierungsbehälter 24 leicht
entfernt und wiederverbunden mit dem Rest des Systems. Der Deckel 26 trägt eine
Vielzahl von Verbindungen, die nicht abgekoppelt werden müssen, um einen
neuen Behälter 24 mit
dem Deckel 26 zu koppeln. Folglich wird der Behälter in
einer bevorzugten Anordnung in erster Linie durch ein einfaches
Koppeln des Behälters 24 mit
dem Deckel 26 und die elektrische oder physikalische Verknüpfung der
Verdrahtung eines Motors mit dem Boden des Behälters 24 fertig zur
Verwendung.
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Während die
Erfindung eine Anordnung zeigt, in welcher der Behälter 24 und
der Deckel 26 aneinander gekoppelt sein können durch
eine relative axiale Bewegung, kann eingesehen werden, dass das
Koppeln vereinfacht werden kann durch andere Bewegungen, wie z.B.
durch Gleiten des Behälters radial
relativ zum Deckel, d.h., beispielsweise horizontal, wie dies in 1 gezeigt ist, und dass
solch eine horizontale Bewegung auch einen Mechanismus für das gleichzeitige
Koppeln oder Entkoppeln des Motors auf dem Behälter an eine elektrische Verknüpfung oder
eines Motors an den Behälter
bereitstellen könnte.
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In
den bevorzugten Ausführungsformen
ist der Luftventilator 92 so gezeigt, dass er an den Deckel 26 montiert
ist. Dies ist eine bevorzugte Konfiguration, da man glaubt, dass
sie die Verwendung eines relativ billigen Ventilators zur Zufuhr
von Luft ermöglicht.
Der Ventilator könnte
beispielsweise an der Verkleidung 52 getrennt von dem Behälter montiert
sein, und ein Rohr, wie z.B. ein flexibler Gummischlauch, kann bereitgestellt
werden, der sich von dem Ventilator zu einer Öffnung des Deckels 26 erstreckt.
Auf diese Art und Weise ist ein einfacher Ventilator bevorzugt,
der Luft für
eine Vielfalt von Behältern
bereitstellen kann.
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Man
glaubt, dass das Verteilen der Biomasse im Behälter 24 durch Überlauf
aus dem Behälter
eine bevorzugte Anordnung im Vergleich zum Verteilen aus einem Behälter durch
die Verwendung einer Pumpe ist. Das Bereitstellen eines Überlaufs
durch Zugabe von Wasser zum Behälter,
um den Spiegel des Behälters
anzuheben, kann selbst eine geeignete Art und Weise des Verteilens
von Teilen der gewachsenen Biomasse sein. Außerdem ist das Vergrößern der
Turbulenz und daher des Spiegels der Flüssigkeit in dem Behälter mit
oder ohne zusätzliches
Wasser ein weiteres Vehikel zum Verteilen der Flüssigkeit ohne die Verwendung
einer Pumpe.
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Eine
Ventilanordnung könnte
bereitgestellt werden, um eine Öffnung
in dem Behälter 24 zu öffnen oder
zu schließen
zur kontrollierten Abgabe der Flüssigkeit
aus dem Behälter 24.
Ein jedes solches Ventil würde
vorzugsweise nicht einen Teil des Behälters ausbilden, so dass der
Behälter
immer noch so bereitgestellt werden kann, dass er ein separates entfernbares
Element darstellt. Ein Auslassstutzen könnte bereitgestellt werden
von dem Behälter,
an welchen ein Abflussschlauchventil fertig entfernbar gekoppelt
und entkoppelt mit dem Abflussschlauch werden kann, das ein magnetaktiviertes
Ventil aufweist, das darin zur Aktivierung je nach Bedarf enthalten
ist, um zu ermöglichen,
dass Material in dem Behälter
unter Schwerkraft in den Abflussschlauch fließt, wenn der Magnet aktiviert
wird.
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In
den bevorzugten Ausführungsformen schließt der Deckel 26 substanziell
den Behälter. Dies
ist nicht notwendig. Beispielsweise kann der Deckel eng oberhalb
des Behälters
lokalisiert sein, z.B. in Kontakt damit oder mit einem Luftschlitz
dazwischen. Das Versiegeln der Oberseite des Behälters 24 mit dem Deckel
ist bevorzugt, um das Sprühen und
Schwappen und dergleichen zu minimieren. Das Anordnen des Deckels 26,
so dass er nicht aktuell mit dem Behälter in Kontakt steht, kann
das Entfernen oder die Installation des Behälters und irgendeines Motors 28,
gekoppelt an den Behälter 24 oder
entfernbar verbindbar mit dem Behälter erleichtern.
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Die 14 und 15 illustrieren eine schematische Anordnung,
in welcher ein kardanisch aufgehängter
Behälter 200 für das Kippen über eine
Achse 222 angeordnet ist, auf der er gelagert wird, wenn
der Spiegel der Flüssigkeit
in dem Behälter
bis zu einem Punkt erhöht
wird, dass die Flüssigkeit
einen oberen Abschnitt 204 des Behälters 200 füllt, der
asymmetrisch zur Mittelachse 220 ist. In dieser Hinsicht
weist der Behälter 200,
wie schematisch gezeigt, eine bogenförmige obere Kante auf; ein ähnlich gebogener Deckel
ist nach oben gerichtet, oberhalb eines Behälters lokalisiert. Der Behälter kann
um die horizontale kardanisch gelagerte Achse 222 gelagert
sein, wie z.B. durch Achsstumpfe 206, die sich von jeder
Seite des Behälters
her erstrecken. Der Deckel 26 bleibt in einer fixierten
Position, wenn der Behälter
schwenkt. Der Behälter 200 ist
frustokonikal über
einem unteren Teil 208, ist jedoch in einem oberen Teil 204 asymmetrisch
mit dem Behälter
und dehnt sich des Weiteren nach außen nach rechts, anstatt nach
links, wie illustriert, aus. Wenn die Flüssigkeit an einer Höhe von oder
unterhalb ungefähr
eines Spiegels angedeutet als 210 ist, nimmt der Behälter eine
vertikale Orientierung, wie angedeutet durch die durchgezogenen Linien,
ein. Wenn der Behälter
mit Flüssigkeit
bis zu einem Spiegel aufgefüllt
wird, wie angegeben als 212, dann wird der obere Teil verursachen,
dass der Behälter
im Uhrzeigersinn um die Achse 202 rotiert, bis zu der Zeit,
wo hinreichend Material am Überlaufstutzen 56 überläuft. Wenn
beispielsweise nur die Verdrahtung für den Motor den Behälter mit
dem Rest der Anordnung verknüpft,
wird der Behälter 200 relativ
frei sein in seiner Rotation zu einer Überlaufposition, in welcher
er durch einen Stopper aufgehalten werden kann und anschließend, nach
Abgabe eines Teils der Flüssigkeit
kann er zurück
in eine relativ stabile Nicht-Überlaufanordnung
rotieren. Der kardanisch aufgehängte
Behälter
kann so strukturiert sein, dass auf dem Behälter, der sich in eine Überlaufposition
neigt, hinreichend Material verteilt wird, um z.B. den Spiegel der
Flüssigkeit
in dem Behälter
bis zu einem Spiegel substanziell unterhalb 210 abzusenken. Dies
wird ermöglichen,
dass zusätzliches
Wasser und zusätzliches
Rohmaterial zugegeben werden können.
-
Die
Spülung
des Materials den Abfluss des gelagerten Behälters 200 hinunter
könnte
realisiert werden ohne das Auslösen
des Neigens des Behälters,
wie z.B. durch eine fokussierte Orientierung der Spülflüssigkeit
den Ablassschlauch hinab. Außerdem können mechanische
Anschläge,
wie z.B. eine magnetisch aktivierte die Position festsetzende Verriegelung
oder ein Stift, bereitgestellt werden, um den Behälter in
einer aufrecht-vertikalen Position gegen das Neigen zu sichern,
im Gegensatz zu der Situation, in der die Verriegelung oder der
Stift aktiviert werden kann und entfernt werden kann.
-
Der
Deckel 26 der 1 bis 6 kann charakterisiert werden
als ein Anlieferungsverteilerrohr, das entfernbar mit dem Behälter 24 über eine
schnelle Verbindungs- und Abkoppelungsanordnung gekoppelt ist, die
durch eine einfache Verknüpfung
oder Entkoppelung des verteilerähnlichen
Deckels 26 mit dem Behälter 24 die
Verknüpfung
oder Abkoppelung von Wasser, Luft und Nährstoffanlieferungssystemen an
den Behälter 24 erlaubt.
-
In
der bevorzugten Ausführungsform
wird der Motor als ein elektrischer Motor bereitgestellt. Es ist
möglich,
dass der Motor mit einem Antrieb anders als einem elektrischen betrieben
wird. Beispielsweise könnte,
falls eine Druckluftversorgung verfügbar sein kann, der Motor ein
luftgetriebener Motor sein.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird die Luft in dem Behälter
durch einen Luftventilator 92 angeliefert. Der Luftventilator 92 könnte ersetzt
werden durch irgendeine andere Quelle an Druckluft, wie beispielsweise
durch Druckluft aus einem Luftkompressor, der beispielsweise über einen
Schlauch nach unten durch den Behälterdeckel 26 gerichtet
ist. Alternativ könnte
der Behälter
mit Luftinjektionsstutzen verteilt in der Seitenwand des Behälters bestückt sein,
um die Luft direkt in die Flüssigkeit
in dem Behälter
zu führen.
In dem Fall, dass Luftinjektionsstutzen in der Seitenwand des Behälters vorliegen
können,
ist es bevorzugt, dass der Behälter
als Teil der Wandstruktur Luftdurchgänge einschließt, die
offen zur Oberseite des Behälters
zum Ankoppeln an die Stutzen in dem Deckel sind, so dass durch Entfernen und
Anwendung des Deckels 24 eine Verbindung zwischen dem Deckel
und den Durchgängen
in dem Behälter
hergestellt werden würde.
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Luft,
die durch die Seitenwand des Behälters injiziert
wird, kann bei relativ hoher Geschwindigkeit substanziell tangential
zu der Seitenwand des Behälters
injiziert werden, um beim Rühren
der Flüssigkeit in
dem Behälter
zu assistieren, und eine Turbulenz der Flüssigkeit in dem Behälter zu
erzeugen. In dem Ausmaß,
dass substanziell Luft in dieser Art und Weise injiziert werden
kann, kann die Injektion der Luft in den Behälter den Rührmechanismus umfassen, der die
Notwendigkeit eines Rotorblatts innerhalb des Behälters vermeidet.
In einem weiteren Beispiel kann die Luft hauptsächlich zur Innenseite des Behälters gerichtet
sein und zwar durch ein Einweg-Ventil
im Boden des Behälters,
das nach oben durch den Behälter
gerichtet ist, um die Flüssigkeit
in dem Behälter zu
rühren
und Sauerstoff in die Flüssigkeit
in dem Behälter
anzuliefern. Insofern als eine Quelle von Druckluft fertig verfügbar ist,
kann die Druckluft verwendet werden, sowohl zum Betreiben des Druckluftmotors,
um ein Rotorblatt anzutreiben, als auch zum Injizieren von Luft
in den Behälter.
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Um
weitere Mengen an Biomasse bereitzustellen, die für irgendeine
spezielle Anwendung benötigt
werden können,
ist es bevorzugt, dass eine Vielzahl von solchen Behältern 24 in
irgendeinem System 10 bereitgestellt wird, d.h., die Kapazität der Biomasse,
die in irgendeinem Zeitraum erzeugt werden kann, kann vergrößert werden
durch die Bereitstellung einer Vielzahl solcher Behälter, d.h.,
ein, zwei, drei, vier oder mehrere Behälter im gleichen System. Dies
kann beispielsweise angebracht werden, dadurch, dass eine einzelne
Steuereinheit 18 vorliegt, die eine Vielzahl von individuellen
Systemen antreibt, wobei jedes davon einen Biogenerator 12 umfassen
würde,
ein Rohmaterialzufuhrsystem 14 und ein Wasserzufuhrsystem 16.
Ein einziges Abflusssystem könnte
adaptiert werden, um den Überlauf
aus einer Vielzahl von Behältern 24 zu
liefern.
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Vorzugsweise
kann jeder der modularen Behälter 24 oder 124 die
gleiche Größe und Konfiguration
aufweisen, jedoch ist dies nicht notwendig und aus speziellen Gründen können Behälter beispielsweise
bereitgestellt werden, die verschiedenen Längen aufweisen, um verschiedene
Volumina unterzubringen, jedoch die gleiche Oberseitenkonfiguration aufweisen,
was erlauben würde,
dass sie an Standarddeckel gekoppelt würden.
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In
einem System, das zwei oder mehrere Behälter einschließt und nicht
ein separates Wasserzufuhrsystem und/oder separates Rohmaterial-Zufuhrsystem
für jeden
Behälter,
insofern als dies gewünscht
sein kann, um ähnliche
Mengen an Wasser und/oder Rohmaterial für jeden der Behälter bereitzustellen,
ist es möglich,
hauptsächlich
die Schläuche,
die von einem einzelnen Rohmaterial-Zufuhrsystem und einem einzelnen
Wasserzufuhrsystem führen,
zu splitten, so dass sie zu jedem der Behälter 24 führen. Mehr
bevorzugt können,
falls ein einzelnes Rohmaterial-Verteilungssystem
verwendet wird, die magnetischen Steuerventile in Schläuchen bereitgestellt
werden, die zu jedem der Behälter
zum Öffnen und
Schließen
führen,
so dass die Steuereinheit die exakten Mengen des Rohmaterials zugeführt zu jedem
der Behälter
steuern kann. Auf ähnliche
Weise könnten
weitere magnetgesteuerte Wasserventile bereitgestellt werden, um
Wasser separat für
jeden Behälter-Wasser-Einlass-Stutzen 78 bereitzustellen bzw.
den Ablass-Wasser-Einlass-Stutzen 74.
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Insofern
als die zu kultivierende Biomasse in verschiedenen Behältern verschiedene
Spezies oder Arten von biologischem Material umfassen kann, wie z.B.
verschiedene Spezies von Bakterien, ist es von Vorteil in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, verschiedene Spezies oder Mischungen
verschiedener Spezies in verschiedenen der Vielzahl von Behältern bereitzustellen.
Beispielsweise kann es, anstatt zwei verschiedene Typen von Bakterien im
einzelnen Behälter 24 bereitzustellen,
bevorzugt sein, einen jeden der unterschiedlichen Typen in seinem
eigenen unterschiedlichen Behälter
zu haben und dadurch zumindest zwei Kultivierungs- Behälter 24 bereitzustellen.
Diese Anordnung gewährleistet besser,
dass mit der Zeit in einer jeden Charge nach dieser keine Spezies
an Bakterien besser als die andere wächst, so dass am Ende des Zeitraums
des Wachsens der Biomasse für
diese Charge, die Biomasse keine andere Verteilung der beiden Typen
von Bakterien aufweist als am Anfang. Des Weiteren kann die Steuereinheit
in Übereinstimmung
mit dem bevorzugten Betrieb des System im Hinblick auf den Input,
wie z.B. die Temperatur, über
die Zeit die Zugabe des Rohmaterials und/oder des Wassers zu irgendeinem
speziellen Behälter
steuern und dadurch das Wachstum in jedem Behälter einstellen und modifizieren.
Insofern als zwei verschiedene Behälter zwei unterschiedliche
Biomassenzusammensetzungen aufweisen können, kann die Steuereinheit
auch den Zeitpunkt und die Menge der Anwendung von Rohmaterial,
Wasser und die relativen Volumina verteilt von jedem Behälter steuern,
um sich zu bemühen,
die Menge der Biomasseverteilung von jedem Behälter so zu platzieren, dass
sie eine vorbestimmte Relation zueinander ergeben.
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Wo
eine Vielzahl von Behältern 24 verwendet
werden soll, und austauschbare Biogeneratoren, wie z.B. 130,
bereitgestellt werden sollen, die unterschiedliche anfängliche
Biomassen und/oder Nährstoffe
aufweisen, ist es von Vorteil, falls ein System bereitgestellt wird,
das sicherstellt, dass ein geeigneter Behälter 24 an einen geeigneten
Deckel 26 oder einen Teil des Deckels gekoppelt ist. Sichtbare
kennzeichnende Aufkleber, wie z.B. mit korrespondierenden Kennzeichnungen
auf dem wegwerfbaren Biogenerator 130 und einer geeigneten
Stelle des Deckels können
hilfreich sein bei der Sicherstellung der korrekten Korrespondenz.
In ähnlicher
Art und Weise können
korrespondierende Farbkennzeichnungen verwendet werden. Eine weitere
vorteilhafte Methode ist es, die austauschbaren Biogeneratoren 130 nicht nur
mit sichtbaren Kennzeichnungen auszustatten, sondern auch mit einem
mechanischen Schlüsselmechanismus,
der angewandt werden kann, nicht nur auf den Behälter 24, sondern auch
auf den Deckel 26, um diesen Behälter aufzunehmen, um zu verhindern,
dass die Schnappvorrichtung eines jeden Behälters 24 auf jeden
Deckel 26 und nicht nur für den gewünschten Deckel passt. Beispielsweise
kann in dieser Hinsicht jeder Behälter 24 mit einer
Serie von radial ausdehnenden Rippen an seiner oberen Kante ausgestattet
werden, die in Vertiefungen ausgebildet in dem Flansch 66 des
Deckels zusammen mit den Rippen auf dem Behälter 24 aufgenommen werden,
um nur zu erlauben, dass die Schnappvorrichtung desjenigen Behälters auf
einem Deckel 26, der korrespondierende Einkerbungen aufweist,
eingesetzt werden kann. Beispielsweise könnte eine Anzahl solcher Rippen,
wie z.B. 10, auf irgendeinem Behälter 24 bereitgestellt
werden und die entsprechenden Schlitze könnten auf irgendeinem Deckel 26 bereitgestellt
werden. Die selektive Entfernung abbrechbarer Schlitze auf dem Behälter 24 und
die selektive Entfernung irgendwelcher abbrechbaren Vorsprünge, welche
die Schlitze in den Deckeln 26 bedecken, kann eine codierende
Anordnung bereitgestellt werden, welche physikalisch verhindern
würde,
dass der falsche Behälter auf
den falschen Deckel angepasst würde
und insbesondere, falls der Behälter eine
Fabrik-Satz-Zuteilung einer speziellen Biomasse aufweist, sicherstellen,
dass die korrekte Biomasse im korrekten Behälter ist.
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16 zeigt einen modifizierten
Deckel 140, der adaptiert ist, um entfernbar drei modulare
Kultivierungs- Behälter 124, ähnlich zu
den Behältern 24, in
den 1 bis 12 aufzunehmen, jedoch weist
jeder einen Überlaufauslass 53 und
nicht die Überlauftülle 54 auf.
Der Deckel 140, dargestellt in 10, stellt eine allgemeine Dreiwege-Überlauftülle 54 dar, um jeden
Behälter
zu verknüpfen
und einen allgemeinen Ablass-Wasser-Einlass-Stutzen 74.
Jedoch weist der Deckel 140 separate Behälter-Wasser-Einlass-Stutzen 78 auf
und Rohmaterial-Einfüllstutzen 84 und
separate Luftventilator-montierende
Basen 94 werden für
jeden Behälter 24 bereitgestellt.
Jeder Behälter 24 ist
mit seinem eigenen Rührmotor
bestückt.
Während die 16 eine Anordnung zeigt
mit einem modifizierten Deckel 140, adaptiert für das Koppeln
an drei modulare Behälter 124,
sollte sich verstehen, dass ähnliche
Anordnungen bereitgestellt werden könnten, welche Deckel aufweisen,
die an einen, zwei, drei, vier oder mehrere solcher ähnliche
modularer Behälter
koppeln können.
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Ein
Anordnung in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, welche mehr als einen Behälter 24 verwendet,
weist die Option auf, in der Lage zu sein, in einer Vielzahl von
Arten betrieben zu werden. Zuerst sind die drei Behälter, wie
aus 16 ersichtlich ist,
zusammen parallel gekoppelt, was das gleichzeitige Wachstum der
Bakterien darin realisieren kann. Es ist bevorzugt, dass alle Einheiten
zur selben Zeit gewartet werden, so dass alle Behälter zur
selben Zeit ausgetauscht werden und neue Bakterien zum Zeitpunkt
der Wartung angesetzt werden. Es ist auch bevorzugt, dass Bakterien
gleichzeitig in jedem der Behälter
kultiviert werden. Die aktuelle Zeiteinteilung des Wachstums, beispielsweise
durch Wahl des Zeitpunkts der Zugabe von Wasser und/oder Nährstoffen,
kann identisch sein oder kann gestaffelt sein. In ähnlicher
Art und Weise kann das Verteilen der Bakterien enthaltenden Flüssigkeit
aus den Behältern
zur gleichen Zeit stattfinden oder kann gestaffelt erfolgen. Gestaffeltes
Verteilen könnte
von Vorteil sein, falls beispielsweise jeder Behälter in der Lage ist, die gewünschte Zuteilung
von Bakterien zu erzeugen, welche Flüssigkeit alle drei Tage enthält, jedoch
ein Bedarf für
das Verteilen einer solchen Zuteilung an jedem Tag benötigt wird.
Folglich könnte das
Verteilen aus den unterschiedlichen Behältern gestaffelt werden, wobei
ein jeder Behälter
an einem bestimmten Tage die Verteilung durchführt. Abhängig von der Natur der Bakterien
kann es von Vorteil sein für
die Optimierung der Produktion der Bakterien, zu erlauben, dass
jeder Behälter
für drei
Tage kultiviert wird, bevor die Verteilung durchgeführt wird,
im Gegensatz zum Kultivieren der Bakterien in jedem Behälter für einen
Tag und Verteilen aus jedem Behälter an
jedem Tag.
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Es
wäre auch
möglich,
ein System einzuschließen,
das mehr als einen Behälter
aufweist, in welchem die Behälter
in Serie geschaltet sind, d.h., mit einer Bakterien enthaltenden
Flüssigkeit
aus einem oder mehreren der Behälter,
die in Richtung eines oder mehrerer der anderen Behälter gerichtet
ist, wo die Bakterien gelagert oder weiterkultiviert werden können, bevor
sie in ein Ablaufsystem verteilt werden. Mit solchen Anordnungen
kann es, im Gegensatz zu der Anordnung, wo die Behälter in
der gleichen Höhe
angeordnet sind, bevorzugt sein, dass ein oder mehrere Behälter in
verschiedenen Höhen im
Vergleich zu anderen Behältern
liegen.
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Ein
bevorzugter Behälter 24 in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise spritzgeformt aus
einem Plastikmaterial und folglich relativ billig. Das Plastikmaterial
kann so gewählt werden,
dass es recyclingfähig
ist.
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Das
System der vorliegenden Erfindung ist gerichtet auf automatisiertes
biologisches Wachstum, mehr bevorzugt von Bakterien. Jedoch die
Natur der Biomasse, die kultiviert werden soll, ist nicht limitiert
auf Bakterien, und verschiedene andere Biomassekomponenten können zusätzlich zu
den Bakterien kultiviert werden.
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Eine
bevorzugte Verwendung der Biomasse, die kultiviert wird, ist zum
Verteilen, um eine spezielle Anwendung zu erfüllen, wie z.B. die Entfernung
von Fett aus Fettfallen. Es gibt eine große Vielzahl von weiteren Anwendungsmöglichkeiten,
wie z.B. das Verdauen von Öl
in Ölüberläufen, das
Verdauen von Abfall aus Nahrung, Zellstoff und Papier sowie chemischen
Fabriken, bzw. die Behandlung von menschlichem Abwasser, chemischen
Elementen und dergleichen.
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Während die
Erfindung in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde,
ist die Erfindung nicht darauf limitiert. Zusätzliche Aspekte und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann auf dem Gebiet
offensichtlich werden. Für
eine Definition der Erfindung wird auf die folgenden Ansprüche verwiesen.