DE102014011317A1 - Method of growing and reproducing spirulina algae - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufzucht und Reproduktion von Spirulina-Algen. Spirulina-Algen, insbesondere Spirulina platensis, bzw. deren Kulturen. Diese lebenden Spirulina-Algen können in das Basismaterial für Spirulina-Wickelprodukte sein.The invention relates to a method for the rearing and reproduction of spirulina algae. Spirulina algae, in particular Spirulina platensis, or their cultures. These living spirulina algae can be in the base material for spirulina wrap products.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufzucht und Reproduktion von Spirulina-Algen. Spirulina-Algen, insbesondere Spirulina platensis, bzw. deren Kulturen.The invention relates to a method for the rearing and reproduction of spirulina algae. Spirulina algae, in particular Spirulina platensis, or their cultures.

Spirulina, insbesondere Spirulina platensis, ist eine photo-autothophe Mikroalge, die in der Natur, insbesondere in natürlichen Seen (pH-Wert bis 11), in heißem, subtropischen Klima, insbesondere in Afrika, Asien oder Mexiko, bei Wassertemperaturen von 32°C bis 45°C gedeihen. Ihren Stoffwechsel vollzieht die Spirulina platensis über die Photosynthese, hierzu sammelt die Spirulina Sonnenlicht mit ihren Pigmenten Phykozyan und Chlorophyll, die ihr auch die charakteristische blau-grüne Farbe verleihen.Spirulina, in particular Spirulina platensis, is a photo-autothophe microalgae found in nature, especially in natural lakes (pH to 11), in hot, subtropical climates, especially in Africa, Asia or Mexico, at water temperatures of 32 ° C grow to 45 ° C. Spirulina platensis undergoes metabolism via photosynthesis, and spirulina collects sunlight with its pigments phykozyan and chlorophyll, which also give it its characteristic blue-green color.

Auf Grund ihrer wertvollen Inhaltstoffe benutzten bereits die Azteken und die Majas in Zentralamerika vor mehr als 1000 Jahren die Spirulina-Algen als nährstoffreiche Algenkost. Während die Azteken den grünen Algenschaum aus dem Texcoco-See fischten, legten die Majas bereits die ersten Algenfarmen an. Heute wird Spirulina platensis in den Industrieländern, schwerpunktmäßig in Hawaii, China, Indien, Thailand, USA und Australien, in großen Algenfarmen mit künstlich angelegten Teichanlagen unter freiem Himmel gezüchtet.Due to their valuable ingredients, the Aztecs and the Majas in Central America already used the spirulina algae as nutrient-rich algae food more than 1000 years ago. While the Aztecs fished the green algae foam from Lake Texcoco, the Majas already planted the first algae farms. Today, Spirulina platensis is grown in industrialized countries, mainly in Hawaii, China, India, Thailand, USA and Australia, in large algae farms with artificial ponds under the open sky.

Spirulina-Biomasse wird dabei in Aquakulturen bei einer Wassertemperatur von bis zu 35°C produziert. Das optimale Wachstum von Spirulina hängt wesentlich von der zur Verfügung gestellten Menge an Kohlenstoffdioxid (CO2) ab. Daher wird den Aquakulturen neben dem Kohlenstoffdioxid, das aus der Luft in die Kultur gelangt, oft auch zusätzlich CO2 aus Druckflaschen zugeführt. So wächst Spirulina nicht nur schneller, sondern produziert auch wesentlich mehr Sauerstoff. Zur Ernte pumpt man die Spirulina-Kultur durch einen Filter oder eine Durchlaufzentrifuge und trocknet anschließend die so gewonnene Biomasse mit Heißluft. Die getrocknete und abgestorbene Biomasse wird zum Vertrieb meist zu Tabletten gepresst, in Kapseln eingeschlossen oder pulverisiert. Heute stellt Spirulina, basierend auf getrockneter Biomasse, insbesondere in Form von Pulver oder Tabletten, eines der meistverkauften Nahrungsergänzungsmittel dar.Spirulina biomass is produced in aquaculture at a water temperature of up to 35 ° C. The optimal growth of spirulina depends significantly on the amount of carbon dioxide (CO 2 ) provided. Therefore, in addition to the carbon dioxide that enters the crop from the air, aquaculture is often also supplied with CO 2 from pressure cylinders. So Spirulina not only grows faster, but also produces significantly more oxygen. For harvesting, the spirulina culture is pumped through a filter or through-flow centrifuge and then the biomass thus obtained is dried with hot air. The dried and dead biomass is usually pressed into tablets for sale, enclosed in capsules or pulverized. Today, spirulina, based on dried biomass, especially in the form of powder or tablets, is one of the best-selling nutritional supplements.

Andere Verwendung findet man in der Biotechnologie und in der Biotechnik, wo Spirulina unter anderem als Biokatalysator in Fermentationsprozessen und zur Energiegewinnung verwendet wird.Other uses are in biotechnology and biotechnology, where spirulina is used, inter alia, as a biocatalyst in fermentation processes and for energy production.

Das deutsche Gebrauchsmuster DE 200 17 229 U1 offenbart einen Bioreaktor zur Produktion von Biomasse, insbesondere von Algen. Dieser Bioreaktor besteht aus mehreren Teilelementen, die neben und übereinander angeordnet sind und als Flachelemente, nach dem ”Dünnschichtprinzip”, ausgebildet sind.The German utility model DE 200 17 229 U1 discloses a bioreactor for the production of biomass, especially algae. This bioreactor consists of several sub-elements, which are arranged next to and above each other and as flat elements, according to the "thin-film principle" are formed.

Das Dokument DE 198 14 424 A1 offenbart eine Anlage zur Durchführung von photochemischen und photokatalytischen Reaktionen und photoinduzierbaren Prozessen, insbesondere zur Kultivierung von phototropen Organismen und Zellkulturen, z. B. Mikroalgen. Diese Anlage enthält einen Bioreaktor, eine Erntevorrichtung, eine Nährlösungs- bzw. Stammlösungsversorgungsvorrichtung und eine Nährlösungsaufbereitungsanlage. Der Bioreaktor besteht insbesondere aus mehreren photosynthetisch und hydrodynamisch aktiven rohrförmigen Dünnschichtsystemen. Ein solches Dünnschichtsystem, nach dem ”Dünnschichtprinzip”, besteht aus einer Vielzahl von übereinanderliegenden und parallel zueinander verlaufenden durchgehenden Röhren oder Schläuchen. Die gewonnene abgestorbene Biomasse besitzt einen solchen Reinheitsgrad, dass diese in der Pharma- und Kosmetikindustrie eingesetzt werden kann. Das Betreiben dieses Biorektors ist sehr kostenintensiv, da dieser hohe Investitionskosten und Betriebskosten sowie Anforderungen zur Reinheit erfordert.The document DE 198 14 424 A1 discloses a system for carrying out photochemical and photocatalytic reactions and photoinducible processes, in particular for the cultivation of phototrophic organisms and cell cultures, eg. B. microalgae. This plant contains a bioreactor, a harvesting device, a nutrient solution feed device and a nutrient solution processing plant. The bioreactor consists in particular of several photosynthetically and hydrodynamically active tubular thin-film systems. Such a thin-film system, according to the "thin-film principle", consists of a plurality of superimposed and mutually parallel through tubes or hoses. The recovered dead biomass has such a degree of purity that it can be used in the pharmaceutical and cosmetics industry. Operating this biorector is very costly because it requires high investment and operating costs, as well as purity requirements.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die effektive Herstellung von lebenden Spirulina-Algen, wobei gleichzeitig möglichst wenig andere Kulturen bei der Ernte anfallen sollen. Der Anteil von lebenden Spirulina-Algen an der Ernte soll, so gewünscht, vorbestimmbar sein. Der vorliegenden Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, bekannte Einrichtungen nach dem ”Dünnschichtprinzip” zur effizienten Produktion von Mikroorganismen dahingehend zu verbessern, dass im gesamten Jahresverlauf unter Ausnutzung des natürlichen Sonnenlichts und optimaler Konditionierung der Kultursuspension eine maximale Produktion von nach der Ernte lebenden Mikroorganismen realisiert wird. Es soll insbesondere ein möglichst technisch einfaches Verfahren und eine diesbezügliche Anlage bereitgestellt werden. Diese sollen es auch ermöglichen, dezentral, d. h. insbesondere für den regionalen Bedarf, lebende Spirulina-Algen, insbesondere Spirulina platensis, für Produkte, welche lebende Spirulina-Algen enthalten, mit einer begrenzten Nutzungsdauer bereit zu stellen.The object of the invention is the effective production of living spirulina algae, while at the same time as few other crops should arise during harvesting. The proportion of living spirulina algae at the harvest should, if desired, be predeterminable. It is a further object of the present invention to improve known "thin-film" devices for the efficient production of microorganisms such that maximum utilization of post-harvest microorganisms is realized throughout the year, utilizing natural sunlight and optimum conditioning of the culture suspension , It should be provided in particular a technically simple as possible method and a related facility. These should also enable decentralized, d. H. in particular for the regional needs, to provide live Spirulina algae, in particular Spirulina platensis, for products having living Spirulina algae with a limited useful life.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.The object of the invention is achieved by a method having the features according to claim 1.

Erfindungswesentlich ist, dass die Durchführung des Verfahrens unter Gewächshausbedingungen erfolgt, das Bewegen der Ansatzlösung durch Rühren und eine Messung des pH-Wertes zur Bestimmung des Nährstoffgehaltes erfolgt.It is essential to the invention that the process is carried out under greenhouse conditions, the agitation solution is stirred by stirring and the pH is measured to determine the nutrient content.

Gewächshausbedingungen im Sinne der Erfindung sind solche Bedingungen, welche es insbesondere ermöglichen, die Parameter: Temperatur und Licht unabhängig von den Umgebungs- bzw. Außenbedingungen, insbesondere den üblichen tageszeitlich bedingten Schwankungen, zu entkoppeln und einzustellen. Insbesondere der Eintrag von Niederschlägen und die Auswirkungen von Winden werden verhindert. Außerdem wird der Eintrag von Verunreinigungen oder Lebewesen, wie Mikroorganismen, beispielweise fremder Algenkulturen, verhindert oder zumindest stark reduziert.Greenhouse conditions within the meaning of the invention are those conditions which it in particular, make it possible to decouple and adjust the parameters: temperature and light, independently of the ambient or external conditions, in particular the usual fluctuations due to time of day. In particular, the entry of precipitation and the effects of winds are prevented. In addition, the entry of contaminants or living beings, such as microorganisms, for example alien cultures foreign, prevented or at least greatly reduced.

Das Bewegen der Ansatzlösung erfolgt durch Rühren, da diese Art des Bewegens die Spirulina-Algen nicht beschädigt und/oder deren Wachstum beeinträchtigt, wie beispielsweise durch Verwendung von üblichen Pumpen.Agitation of the batch solution is accomplished by agitation, as this mode of agitation does not damage the spirulina algae and / or affect their growth, such as by use of conventional pumps.

Die Messung des pH-Wertes zur Bestimmung des Nährstoffgehaltes ermöglicht in einfachster Art und Weise das Einstellen der gewünschten Verfahrensparameter. Diese Verfahrensparameter können außerdem entsprechend dem jeweiligen Verhältnis von Spirulina-Algen zu Fremdalgen in der Ansatzlösung eingestellt werden. Regelmäßig wird gewünscht sein, dass lebende Spirulina-Algen mit großem Ertrag geerntet werden sollen. Dies setzt möglichst optimale Wachstumsbedingungen für die Spirulina-Algen voraus. Der Anteil von Fremdalgen soll hingegen gering gehalten werden, d. h. regelmäßig deren Wachstum durch ungünstige Wachstumsbedingungen für die Algenkultur gebremst werden.The measurement of the pH value for determining the nutrient content makes it possible in the simplest manner to set the desired process parameters. These process parameters can also be adjusted according to the respective ratio of spirulina algae to foreign algae in the batch solution. Regularly it will be desired that living spirulina algae should be harvested with high yield. This requires optimal growth conditions for the spirulina algae. The proportion of foreign algae should be kept low, d. H. regularly their growth is slowed down by unfavorable growth conditions for the algae culture.

Reinkulturen der Spirulina-Algen im Sinne der Erfindung enthalten kein oder wenige andere Algenkulturen, d. h. insbesondere bis zu 5 Ma% andere Algenkulturen neben Spirulina-Algen-Kulturen, auch Fremdalgen genannt. Die Bestimmung des Anteils von Fremdalgen in der Spirulina-Algenkultur erfolgt in bekannter Art und WeisePure cultures of spirulina algae according to the invention contain no or few other algal cultures, i. H. in particular up to 5% by weight of other algal cultures besides spirulina algae cultures, also called foreign algae. The determination of the proportion of foreign algae in the spirulina algae culture in a known manner

Die abhängigen Ansprüche 2 bis 8 enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ohne diese damit zu begrenzen.The dependent claims 2 to 8 contain advantageous embodiments of the invention without limiting this.

Bevorzugt ist, dass die Herstellung der Nährlösung durch die Zugabe von Nährstoffen durch ein Nährsalzmedium, eine CO2-Versorgung durch Zugabe von Nährsalze-Carbonate und eine CO2-Diffusion an der Phasengrenzfläche erfolgt.It is preferred that the preparation of the nutrient solution by the addition of nutrients by a nutrient salt medium, a CO 2 supply by addition of nutrient salts carbonates and CO 2 diffusion takes place at the phase interface.

Der Start-pH-Wert des Kulturmediums liegt im Bereich von ca. 9,5. Während des Wachstums erfolgt regelmäßig ein Ansteigen des pH-Wertes und ein Absinken des Gesamt-Carbonat-Gehaltes. Bicarbonat [HCO3 ] ist die bevorzugte C-Quelle, welche von der Spirulina-Alge aufgenommen wird. Die Bicarbonat-Ionen werden aktiv in die Zelle hinein transportiert und dann zu Carbonat [CO3 2–] und Kohlendioxid [CO2] umgewandelt. CO2 wird für die Photosynthese genutzt, das Carbonat wird wieder an die Ansatzlösung abgegeben und treibt den pH-Wert in die Höhe. Durch erhöhte Konzentration an Hydroxidionen reagieren die Lösungen deutlich alkalisch, was durch eine übliche, technisch einfache Messung des pH-Wertes ermittelt werden kann und nachfolgend der gewünschte pH-Wert eingestellt werden kann.The starting pH of the culture medium is in the range of about 9.5. During growth, an increase in the pH and a decrease in the total carbonate content occur regularly. Bicarbonate [HCO 3 - ] is the preferred C source taken up by the spirulina alga. The bicarbonate ions are actively transported into the cell and then to carbonate [CO 2] [CO 3 2-] and carbon dioxide converted. CO 2 is used for photosynthesis, the carbonate is released back to the batch solution and increases the pH in the air. By increased concentration of hydroxide ions, the solutions react significantly alkaline, which can be determined by a conventional, technically simple measurement of the pH and subsequently the desired pH can be adjusted.

Bevorzugt ist, dass ein Bewegen der Ansatzlösung durch ein zyklisches Rühren, besonders bevorzugt ein Rühren von ca. 15 min pro Stunde, erfolgt. Das Bewegen der Ansatzlösung soll das Wachstum der Algen fördern, dabei wird u. a. die Lage der jeweiligen Alge im Becken und/oder diese selbst gedreht, so dass diese anderen Lichtverhältnissen ausgesetzt ist. Dies führt insgesamt zu einer Angleichung des Lichteintrags auf alle Algen im Becken, was dem Wachstum zumindest dienlich ist.It is preferred that a movement of the batch solution by a cyclic stirring, more preferably an agitation of about 15 minutes per hour, takes place. Moving the batch solution should promote the growth of algae, thereby u. a. the location of the respective alga in the pool and / or this turned itself so that it is exposed to other light conditions. Overall, this leads to an alignment of the light input on all algae in the basin, which is at least useful for the growth.

Bevorzugt ist außerdem, dass der Verfahrensschritt der Aufzucht und Reproduktion in zumindest zwei Schritten erfolgt, wobei bevorzugt der erste Schritt in einem Anzuchtbecken und der zweite Schritt in zumindest einem Produktionsbecken erfolgen. Damit kann die Ausbeute an Frischmasse im Vergleich zu nur einem solchen Schritt wesentlich, zumindest um das zwei-fache erhöht, werden.In addition, it is preferred that the method step of rearing and reproduction takes place in at least two steps, whereby preferably the first step takes place in a seedling tank and the second step takes place in at least one production tank. Thus, the yield of fresh mass compared to only one such step substantially, at least increased by two times.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen ohne diese damit zu begrenzen.Further features, properties and advantages of the present invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments without limiting this.

Aus einer Stammhaltung von Spirulina-Algen, welche in üblicher Art und Weise sowie bevorzugt im Laborbetrieb erfolgt, kommen Reinkulturen der Spirulina-Algen in ein Anzuchtbecken, wobei ca. 5 Liter dieser Spirulina-Algen der Reinkulturen ca. 200 Liter der Nährlösung beimpfen. Nunmehr befinden sich ca. 205 Liter Ansatzlösung im Anzuchtbecken. Nachfolgend erfolgt die Aufzucht und Reproduktion der Algenkulturen, bevorzugt innerhalb von 6 bis 8 Tagen, im Anzuchtbecken durch Wachstum der Algenkulturen. Durch sanftes zyklisches Rühren der Ansatzlösung, ca. 4 Minuten pro Stunde, bei einer Temperatur von ca. 25/26°C der Ansatzlösung, durch definierten Lichteintrag im Bereich von 150 bis 250 μmol m–2 s–1, in der Aktivphase, d. h. von 6 bis 22 Uhr, einer Ruhephase in der Zeit von 22 bis 6 Uhr, entwickelt sich die Algenkultur innerhalb einer Woche zu einer Algendicke mit einer Stärke von ca. 2 bis 3 cm.From a stock of Spirulina algae, which is done in the usual way and preferably in the laboratory, come pure cultures of spirulina algae in a nursery, with about 5 liters of this spirulina algae of pure cultures inoculate about 200 liters of the nutrient solution. Now there are about 205 liters of solution in the growing tank. Subsequently, the rearing and reproduction of the algal cultures, preferably within 6 to 8 days, in the growing tank by growth of algae cultures. By gentle cyclical stirring of the batch solution, about 4 minutes per hour, at a temperature of about 25/26 ° C the batch solution, by defined light input in the range of 150 to 250 .mu.mol m -2 s -1 , in the active phase, ie from 6 to 22 o'clock, a resting phase in the time of 22 to 6 o'clock, the algae culture develops within a week to a Algendicke with a strength of approx. 2 to 3 cm.

Die Nährlösung wurde durch Zugabe von Nährstoffen zu einer Basislösung, welche zumindest Wasser enthält, in üblicher Art und Weise hergestellt.The nutrient solution was prepared by adding nutrients to a base solution containing at least water in a conventional manner.

Das Anzuchtbecken ist bevorzugt in einem zur Umgebung hin abgeschlossenen Raum, beispielsweise einem Gewächshaus, d. h. bei Gewächshausbedingungen, angeordnet. Diese dortigen Gewächshausbedingungen ermöglichen es, insbesondere die Parameter: Temperatur und Licht unabhängig von den Umgebungs- bzw. Außenbedingungen, insbesondere den üblichen tageszeitlich bedingten Schwankungen, zu entkoppeln. Der Eintrag von Niederschlägen und die Auswirkungen von Winden werden wirksam verhindert. Außerdem wird der Eintrag von Verunreinigungen oder Lebewesen verhindert oder zumindest stark reduziert.The seedling tank is preferably arranged in a closed space to the environment, such as a greenhouse, ie in greenhouse conditions. These local greenhouse conditions make it possible In particular, the parameters: temperature and light independently of the ambient or external conditions, in particular the usual fluctuations caused by the daily routine, decouple. The entry of precipitation and the effects of winds are effectively prevented. In addition, the entry of impurities or living things is prevented or at least greatly reduced.

Im Anzuchtbecken werden die Spirulina-Algen in der Ansatzlösung mehrmals täglich, insbesondere manuell, leicht bewegt bzw. gerührt. Bei konstanter Temperatur von ca. 25/26°C der Ansatzlösung und Lichtverhältnissen im Bereich von 150 bis 250 μmol m–2 s–1 ist die Zelldichte der Spirulina-Algen nach ca. einer Woche hoch genug, um das nächst größere Becken, beispielsweise das Produktionsbecken, zu beimpfen.In the seedling basin, the spirulina algae in the batch solution are gently agitated several times a day, especially manually. At a constant temperature of about 25/26 ° C of the batch solution and light ratios in the range of 150 to 250 .mu.mol m -2 s -1 , the cell density of Spirulina algae after about a week high enough to the next larger pool, for example the production basin, to inoculate.

Das Anzuchtbecken kann aus Acrylglas oder einem anderen tranluzenten Material gefertigt sein, was einen teilweisen Lichteintrag in die Algenkultur bewirkt, da somit über die Seitenwände des Anzuchtbecken ein Lichteintrag erfolgen kann.The growing tank can be made of acrylic glass or other translucent material, which causes a partial light input into the algae culture, as thus can be done via the side walls of the cultivation tank, a light input.

Die Nährlösung, welche ein Nährmedium ist, ist in üblicher Art und Weise hergestellt und ihre Bestandteile sind diesbezüglich üblich.The nutrient solution, which is a nutrient medium, is prepared in a conventional manner and its constituents are customary in this regard.

Nach ca. 6 bis 8 Tagen stehen im Anzuchtbecken ca. 200 Liter Algenkulturen, welche insbesondere Reinkulturen der Spirulina-Algen enthalten, zur weiteren Aufzucht und Reproduktion der Algenkulturen zur Verfügung.After approx. 6 to 8 days approx. 200 liters algae cultures, which contain in particular pure cultures of spirulina algae, are available in the cultivation tank for the further rearing and reproduction of the algae cultures.

In ein Produktionsbecken, welches mit ca. 1800 Liter Nährlösung, welche eine Temperatur von ca. 25°C besitzt, befüllt ist, werden ca. 200 Liter Algenkulturen, welche insbesondere Reinkulturen der Spirulina-Algen enthalten, eingebracht und diese die dortige Nährlösung damit beimpft. Nunmehr befinden sich ca. 2000 Liter Ansatzlösung im Produktionsbecken. Die weitere Aufzucht und Reproduktion der Algenkulturen erfolgt nachfolgend im Produktionsbecken. Die Füllhöhe dieser Ansatzlösung beträgt im Produktionsbecken ca. 0,2 bis 0,3 m, d. h. grundsätzlich nach dem ”Dünnschichtprinzip”, so dass insbesondere ein effektiver Lichteintrag und ein ausreichende Durchmischung ermöglicht sind.In a production tank, which is filled with about 1800 liters of nutrient solution, which has a temperature of about 25 ° C, about 200 liters of algae cultures, which contain in particular pure cultures of spirulina algae, introduced and these inoculated with the nutrient solution there , Now there are about 2000 liters of batch solution in the production basin. The further rearing and reproduction of the algae cultures takes place subsequently in the production basin. The filling level of this batch solution is in the production basin about 0.2 to 0.3 m, d. H. principle according to the "thin-film principle", so that in particular an effective light input and a sufficient mixing are possible.

1 zeigt in einer schematischen Draufsicht ein Produktionsbecken 11 einer Anlage zur Aufzucht und Reproduktion von Spirulina-Algen. Das Produktionsbecken 11 besitzt einen schalenförmigen Grundkörper 1, welcher eine Länge von 6 m, eine Breite von 1,8 m und eine Höhe von 0,4 m besitzt. Die beiden Stirnseiten 1.1 sind halbkreisförmig gerundet. Im Innern des Hohlraums des Grundkörpers 1, welcher insbesondere durch den Boden 1.3, die beiden Stirnseiten 1.1 und den beiden Längswänden 1.2 gebildet wird, ist vertikal und parallel zur Längsachse eine Mittelwand 2 angeordnet, welche von den beiden Stirnseiten 1.1 ca. 0,8 m beabstandet sind. Damit ist u. a. ermöglicht, dass die Ansatzlösung im Hohlraum des Grundkörpers 1 im Kreislauf bewegt werden kann. Zum schonenden Rühren dient ein Paddelrührwerk 3, welches zwischen einem der Kanäle zwischen der Längswand 1.2 und der Mittelwand 2 angeordnet ist. Das Paddelrührwerk 3 besitzt einen üblichen, insbesondere stufenlos regelbaren, elektrischen Antrieb 4. Ein zeitgesteuertes Paddelrührwerk 3 kann für eine periodische und sanfte Durchmischung der sich in der Ansatzlösung befindlichen Algenkulturen, welche insbesondere Spirulina-Algen-Kulturen sind, sorgen. Oft sind neben den Spirulina-Algen-Kulturen weitere Algen-Kulturen, wie Kulturen von Kugelalgen, in der Ansatzlösung enthalten. 1 shows a schematic plan view of a production basin 11 a plant for the rearing and reproduction of spirulina algae. The production basin 11 has a bowl-shaped body 1 , which has a length of 6 m, a width of 1.8 m and a height of 0.4 m. The two front sides 1.1 are rounded in a semicircle. Inside the cavity of the body 1 which, in particular, through the ground 1.3 , the two end faces 1.1 and the two longitudinal walls 1.2 is formed, is vertical and parallel to the longitudinal axis of a middle wall 2 arranged, which of the two front sides 1.1 about 0.8 m apart. This makes it possible, inter alia, that the approach solution in the cavity of the body 1 can be moved in the circulation. For gentle stirring, a paddle stirrer is used 3 which is between one of the channels between the longitudinal wall 1.2 and the middle wall 2 is arranged. The paddle stirrer 3 has a conventional, in particular continuously variable, electric drive 4 , A timed paddle agitator 3 may provide for periodic and gentle mixing of the algal cultures present in the batch solution, which are especially spirulina algae cultures. In addition to the spirulina algae cultures, other algal cultures, such as spherical algal cultures, are often included in the batch solution.

Zur Temperierung der Flüssigkeit im Produktionsbecken 11 kann eine Rohrheizung 9, bevorzugt aus Edelstahl, verwendet werden. Die Rohrheizung 9 kann durch einen üblichen Temperaturregler, welcher zumindest einen Temperaturfühler und ein Stellglied, die übliche Teile einer Temperatur-Mess- und Regeleinheit 10 sind, besitzt, in üblicher Art und Weise betrieben werden. Die Temperatur der Flüssigkeit kann auf ca. 25/26°C konstant gehalten werden. Die Wärmeversorgung der Rohrheizung 9 kann mittels einer üblichen Schwimmbadwärmepumpe 7, welche bevorzugt die Raumtemperatur des geschlossenen Raumes, beispielsweise des Gewächshauses, in üblicher Art und Weise nutzt, realisiert werden.For temperature control of the liquid in the production basin 11 can be a pipe heater 9 , preferably made of stainless steel, can be used. The pipe heater 9 can by a conventional temperature controller, which at least one temperature sensor and an actuator, the usual parts of a temperature measuring and control unit 10 are, own, operated in the usual way. The temperature of the liquid can be kept constant at approx. 25/26 ° C. The heat supply of the pipe heater 9 can by means of a conventional swimming pool heat pump 7 which preferably uses the room temperature of the closed space, for example of the greenhouse, in the usual way, can be realized.

Der Lichteintrag in die Algenkulturen erfolgt wahlweise durch den natürlichen Lichteintrag und/oder durch eine bevorzugt regelbare künstliche Beleuchtung, welche oberhalb des Produktionsbeckens 11 angeordnet ist. Der Lichteintrag erfolgt möglichst über die Phasengrenze zwischen Luft und Ansatzlösung in die Ansatzlösung hinein und dann möglichst zu einem größtmöglichen Teil der Oberfläche der einzelnen Algen. Der Lichteintrag in die Algenkulturen besitzt bevorzugt eine Lichtintensität im Bereich von 150 bis 250 μmol m2 s–1. Durch Versuche hat sich ergeben, dass in diesem Bereich des Lichteintrages das Wachstum der Spirulina-Algen-Kulturen gefördert wird, wobei gleichzeitig das Wachstum der anderen Algen-Kulturen, welche regelmäßig enthalten sind, gehemmt wird.The light is introduced into the algae cultures either by the natural light input and / or by a preferably adjustable artificial lighting, which above the production basin 11 is arranged. The light is introduced as far as possible via the phase boundary between the air and the batch solution into the batch solution and then as far as possible to the largest possible part of the surface of the individual algae. The light input into the algae cultures preferably has a light intensity in the range of 150 to 250 μmol m 2 s -1 . Experiments have shown that in this area of light input the growth of the spirulina algae cultures is promoted, at the same time inhibiting the growth of the other algal cultures which are regularly contained.

Der Hohlraum des Grundkörpers 1 kann nach oben durch einen Deckel, beispielsweise mit einer Acryl-Doppelstegplatte, verschlossen sein. Die künstliche Beleuchtung kann am Deckel angeordnet sein.The cavity of the body 1 may be closed at the top by a lid, for example with an acrylic double-skin plate. The artificial lighting can be arranged on the lid.

Zur Reduzierung des natürlichen Lichteinfalls, beispielsweise an wolkenlosen Sommertagen, kann insbesondere so der geschlossene Raum, in 1 nicht dargestellt, in welchem das Produktionsbecken 11 aufgestellt ist, ein Gewächshaus mit zumindest transluzenten Wänden bzw. Bedachung, eine für solche Zwecke übliche Beschaffungseinrichtung vorhanden sein. Diese Beschatungseinrichtung soll insbesondere verhindern, dass ein im Sinne der Erfindung zu hoher Lichteintrag erfolgt und die Ansatzlösung eine unerwünschte erhöhte Temperatur besitzt, d. h. im Bereich oberhalb von 26°C.In order to reduce the natural incidence of light, for example on cloudless summer days, in particular the closed room, in 1 not shown, in which the production basins 11 is set up, a greenhouse with at least translucent walls or roofing, be present for such purposes usual procurement device. This Beschatungseinrichtung should in particular prevent that in the context of the invention takes place to high light input and the batch solution has an undesirable elevated temperature, ie in the range above 26 ° C.

Durch sanftes zyklisches Rühren der Ansatzlösung, ca. 4 bis 15 Minuten pro Stunde, bei einer Temperatur von 25/26°C der Ansatzlösung, durch definierten Lichteintrag im Bereich von 150 bis 250 μmol m–2 s–1, in der Aktivphase, d. h. von 6 bis 22 Uhr, einer Ruhephase in der Zeit von 22 bis 6 Uhr, entwickelt sich die Algenkultur innerhalb einer Woche zu einer Algendicke mit einer Stärke von ca. 2 bis 3 cm. Mit dem Erreichen dieser Stärke von ca. 2 bis 3 cm sind die Algenkulturen erntereif. Zur Ernte werden ca. 50% der Algenkulturen schonend, beispielsweise mit einer Membran- oder Schlauchpumpe über einen Skimmer aus dem Produktionsbecken abgezogen und einem Filter zugeleitet. Das Filter 12 kann beispielsweise aus einem zylindrischen Edelstahlsieb mit einer Maschenweite von ca. 10 μm bestehen. Bei dieser Maschenweite werden insbesondere die größeren Spirulina-Algen ab gesiebt und der weiteren Verarbeitung in üblicher Art und Weise zugeführt. Nach der Ernte der Frischmasse können die lebenden Spirulina-Algen dann gewaschen, d. h. insbesondere die Ansatzlösung abgewaschen werden, und ein definierter pH-Wert eingestellt werden. Anschließend oder alternativ können die lebenden Spirulina-Algen gelagert und/oder verarbeitet werden.By gentle cyclical stirring of the batch solution, about 4 to 15 minutes per hour, at a temperature of 25/26 ° C the batch solution, by defined light input in the range of 150 to 250 .mu.mol m -2 s -1 , in the active phase, ie from 6 to 22 o'clock, a resting phase in the time of 22 to 6 o'clock, the algae culture develops within a week to a Algendicke with a strength of approx. 2 to 3 cm. By reaching this thickness of about 2 to 3 cm, the algae cultures are ready for harvest. Approximately 50% of the algae cultures are gently harvested, for example with a membrane or peristaltic pump via a skimmer from the production pool and fed to a filter. The filter 12 may for example consist of a cylindrical stainless steel sieve with a mesh size of about 10 microns. In this mesh size in particular the larger spirulina algae are screened off and fed to further processing in the usual manner. After harvesting the fresh mass, the living spirulina algae can then be washed, ie in particular the batch solution can be washed off, and a defined pH can be set. Subsequently or alternatively, the living spirulina algae can be stored and / or processed.

Diese lebenden Spirulina-Algen können beispielsweise das Basis-Substrat eines Wickels für therapeutische Anwendungen sein, welche in üblicher Art und Weise am menschlichen oder tierischen Körper, d. h. beispielsweise auf der Haut im Bereich von Gelenken, angeordnet werden können. Neben lebenden Spirulina-Algen mit einem pH-Wert von ca. 8 kann der Wickel aus Heilerde und einem Bindemittel bestehen. Dieser Wickel kann für kühlende oder wärmende Anwendungen eingesetzt werden.These living spirulina algae may be, for example, the base substrate of a wrap for therapeutic applications which in the usual manner on the human or animal body, d. H. for example, on the skin in the region of joints, can be arranged. In addition to living spirulina algae with a pH of about 8, the wrap may consist of healing clay and a binder. This wrap can be used for cooling or warming applications.

Die Teilmenge der Algenkulturen, d. h. insbesondere kleinere Spirulina-Algen und ggf. Fremdalgen, wie Kugelalgen, welchen das Filter 12 passiert (Filtrat), können wieder in das Produktionsbecken eingeleitet werden. Die Flüssigkeitsmenge im Produktionsbecken 11 wird nachfolgend durch Nährlösung wieder auf ca. 2000 Liter Ansatzlösung ergänzt.The subset of algal cultures, ie in particular smaller spirulina algae and possibly foreign algae, such as spherical algae, which the filter 12 happens (filtrate), can be reintroduced into the production basin. The amount of liquid in the production basin 11 is subsequently supplemented by nutrient solution again to about 2000 liters of batch solution.

Der Erntezyklus erfolgt aller 1 bis 3 Tage; nach insgesamt ca. 6 bis 10 Wochen, nach einer Ernte, wird das Produktionsbecken 11 vollständig abgelassen, gereinigt und desinfiziert. Anschließend kann die Erstbefüllung bzw. erneute Befüllung des Produktionsbeckens 11, wie beschrieben, erfolgen und wieder ca. 6 bis 10 Wochen funktionsbedingt genutzt werden.The harvest cycle takes place every 1 to 3 days; after a total of about 6 to 10 weeks, after a harvest, the production basin 11 completely drained, cleaned and disinfected. Subsequently, the Erstbefüllung or refilling the production basin 11 , as described, done and again about 6 to 10 weeks functionally used.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Grundkörper 1 body 1
1.11.1
Stirnseitenfront sides
1.21.2
Längswandlongitudinal wall
1.31.3
Bodenground
22
Mittelwandcenter wall
33
Paddelrührwerkpaddle agitator
44
Rührwerksantriebagitator
55
Bodenauslaufbottom outlet
66
Ernteauslaufcrop outlet
77
Wärmepumpeheat pump
88th
WarmwasserspeicherHot water storage
99
Rohrheizungtube heater
1010
Temperatur-Mess- und RegeleinrichtungTemperature measuring and control device
1111
Produktionsbeckenproduction basins
1212
Filterfilter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 20017229 U1 [0006] DE 20017229 U1 [0006]
  • DE 19814424 A1 [0007] DE 19814424 A1 [0007]

Claims (17)

Verfahren zur Aufzucht und Reproduktion von Spirulina-Algen, mit zumindest den Schritten: – Herstellung einer Nährlösung durch Zugabe von Nährstoffen zu einer Basislösung, – Herstellung einer Ansatzlösung durch Beimpfung der Nährlösung mit Algenkulturen, welche zumindest lebende Spirulina-Algen enthalten, – Aufzucht und Reproduktion der Algenkulturen der Ansatzlösung, wobei – eine Einstellung der Verfahrensparameter: Licht und Temperatur, – ein Messen der Verfahrensparameter: Licht und Temperatur, – ein Lichteintrag in die Ansatzlösung durch Sonnenlicht und/oder künstliches Licht und ein Bewegen der Ansatzlösung erfolgen, – Ernte von Frischmasse, welche zumindest lebende Spirulina-Algen enthält, erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung des Verfahrens unter Gewächshausbedingungen erfolgt, das Bewegen der Ansatzlösung durch Rühren erfolgt und das eine Messung des pH-Wertes zur Bestimmung des Nährstoffgehaltes erfolgt.Method for growing and reproducing spirulina algae, comprising at least the steps of: - producing a nutrient solution by adding nutrients to a base solution, - preparing a batch solution by inoculating the nutrient solution with algal cultures containing at least living spirulina algae, - rearing and reproduction the algae cultures of the batch solution, wherein - an adjustment of the process parameters: light and temperature, - a measurement of the process parameters: light and temperature, - a light entry into the batch solution by sunlight and / or artificial light and moving the batch solution, - harvest of fresh mass , which contains at least living spirulina algae, is carried out, characterized in that the method is carried out under greenhouse conditions, the agitation solution is stirred by stirring and the pH is measured to determine the nutrient content. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung der Nährlösung durch die Zugabe von Nährstoffen durch ein Nährsalzmedium, eine CO2-Versorgung durch Zugabe von Nährsalze-Carbonate und eine CO2-Diffusion an der Phasengrenzfläche erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the production of the nutrient solution by the addition of nutrients by a nutrient salt medium, a CO 2 supply by addition of nutrient salts carbonates and a CO 2 diffusion takes place at the phase interface. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach einem 24-Stundenzyklus gefahren wird, wobei dieser Zyklus zumindest eine Ruhephase und zumindest eine Aktivphase besitzt.A method according to claim 1, characterized in that the method is driven after a 24-hour cycle, this cycle has at least one resting phase and at least one active phase. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bewegen der Ansatzlösung, bevorzugt durch ein zyklisches Rühren, besonders bevorzugt ein Rühren mit einer Dauer von ca. 15 min pro Stunde, erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that a movement of the batch solution, preferably by a cyclic stirring, more preferably a stirring with a duration of about 15 minutes per hour, takes place. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ruhephase zumindest die tägliche Nacht-Phase umfasst, bevorzugt die Zeitspanne zwischen 18 Uhr und 7 Uhr.A method according to claim 1, characterized in that the resting phase comprises at least the daily night phase, preferably the time period between 18 o'clock and 7 o'clock. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt der Aufzucht und Reproduktion in zumindest zwei Schritten erfolgt, wobei bevorzugt der erste Schritt in einem Anzuchtbecken und der zweite Schritt in zumindest einem Produktionsbecken erfolgen.A method according to claim 1, characterized in that the process step of rearing and reproduction takes place in at least two steps, wherein preferably the first step in a cultivation tank and the second step take place in at least one production basin. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Verfahrensparameter: Licht, Temperatur und pH-Wert, bevorzugt zur Bestimmung der Veränderung des Carbonatgehaltes, gemessen, ausgewertet und das Verfahren insbesondere damit gesteuert wird.A method according to claim 1, characterized in that at least the process parameters: light, temperature and pH, preferably for determining the change in the carbonate content, measured, evaluated, and the process is thus controlled in particular. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzucht und Reproduktion von Fremd-Algen, insbesondere von Kugelalgen, begrenzt wird.A method according to claim 1, characterized in that the rearing and reproduction of foreign algae, in particular of spherical algae, is limited. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ernte von lebender Frischmasse, bevorzugt durch Filtrieren, und bevorzugt im Zeitraum von 6 bis 8 Wochen nach der Herstellung der Ansatzlösung, erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that a harvest of living fresh mass, preferably by filtration, and preferably in the period of 6 to 8 weeks after the preparation of the batch solution takes place. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der Ernte der lebenden Frischmasse eine Abtrennung von großen Spirulina-Algen, bevorzugt von Spirulina-Algen mit einer Ausdehnung von zumindest 10 μm, von dem Gemisch aus kleinen Spirulina-Algen und Fremdalgen mit jeweils einer maximalen Ausdehnung von 10 μm erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that during the harvest of the living fresh mass, a separation of large spirulina algae, preferably spirulina algae with an extent of at least 10 microns, from the mixture of small spirulina algae and foreign algae, each with a maximum Expansion of 10 microns takes place. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Ernte der Frischmasse die lebenden Spirulina-Algen gewaschen werden und ein definierter pH-Wert eingestellt wird.A method according to claim 1, characterized in that after harvesting the fresh mass, the living spirulina algae are washed and a defined pH is adjusted. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lebenden Spirulina-Algen gelagert und/oder verarbeitet werden.A method according to claim 1, characterized in that the living spirulina algae are stored and / or processed. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die lebenden Spirulina-Algen in Wickelprodukte eingearbeitet werden.A method according to claim 8, characterized in that the living spirulina algae are incorporated into wound products. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zumindest gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese Anlage zur Aufzucht und Reproduktion von Spirulina-Algen zumindest ein Produktionsbecken umfasst.Apparatus for carrying out the method according to at least one of claims 1 to 13, characterized in that this plant comprises at least one production basin for the rearing and reproduction of spirulina algae. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in einem Gewächshaus anordenbar ist.Apparatus according to claim 14, characterized in that the device can be arranged in a greenhouse. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass diese zumindest ein Anzuchtbecken und zumindest ein Produktionsbecken besitzt.Apparatus according to claim 14, characterized in that it has at least one cultivation tank and at least one production tank. Verwendung der durch das Verfahren zumindest gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 gewonnenen lebenden Spirulina-Algen für Spirulina-Wickelprodukte.Use of the living spirulina algae obtained by the process of at least one of claims 1 to 13 for spirulina wrapping products.
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