ES2624426T3 - Suspensión de biorreactor - Google Patents

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ES2624426T3 ES14707225.0T ES14707225T ES2624426T3 ES 2624426 T3 ES2624426 T3 ES 2624426T3 ES 14707225 T ES14707225 T ES 14707225T ES 2624426 T3 ES2624426 T3 ES 2624426T3
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Abstract

Dispositivo de sostén con un gran número de elementos de biorreactor (1) paralelos, muy alargados y dotados de una pared al menos parcialmente transparente de plástico, a través de la cual se conduce una solución de nutrientes inoculada con microorganismos para fabricar biomasa por medio de fotosíntesis, con varios mástiles de sostén estacionarios (2) dispuestos a lo largo de los elementos de biorreactor (1) y distanciados horizontalmente uno de otro, caracterizado por que sobre los respectivos elementos de biorreactor (1) a soportar discurre al menos un elemento de soporte (3) entre al menos dos mástiles de sostén (2), el elemento de soporte (3) se apoya sobre los mástiles de sostén correspondiente (2), los elementos de biorreactor (1) a soportar están unidos con al menos un elemento de soporte (3) a través de al menos un elemento de retención (4) en al menos un punto de apoyo situado entre los dos mástiles de sostén (2), y los elementos de biorreactor (1) se apoyan sobre brazos de sostén (5) fijados a los mástiles de sostén (2).

Description

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DESCRIPCION
Suspension de biorreactor.
La invencion concierne a un dispositivo de sosten con un gran numero de elementos de bioarrector muy alargados que discurren paralelos y aproximadamente horizontales y que tienen una pared al menos parcialmente transparente de plastico, a traves de la cual se conduce una solucion de nutrientes inoculada con microorganismos para la produccion de biomasa por medio de fotosmtesis, con varios mastiles de sosten estacionarios dispuestos a lo largo de los elementos de bioarrector y distanciados horizontalmente uno con otro.
Un dispositivo de esta clase se encuentra revelado, por ejemplo, en el documento WO 2010/109108 A1, si bien este es inadecuado para dar apoyo a un numero muy grande de tubos largos.
La obtencion de biomasa por medio de fotosmtesis es conocida desde hace bastante tiempo y se describe, entre otros, en el documento DE 198 14 253.
En este caso, se utilizan crecientemente sistemas cerrados en forma de reactores tubulares que se irradian directa o indirectamente con luz solar o luz artificial a traves de sistemas conductores de la luz.
Las condiciones del proceso, tales como contenido de nutrientes, temperatura, intensidad luminosa y suministro de CO2, se pueden controlar en sistemas cerrados de una manera sensiblemente mas exacta que en disposiciones abiertas.
En interes de una construccion barata, los tubos ngidos transparentes o los tubos flexibles transparentes se tienden entonces casi siempre en posicion horizontal.
Al pasar a instalaciones grandes se manifiesta como relativamente complicado el sosten y guiados seguros de los elementos de biorreactor muy alargados.
Por tanto, el problema de la invencion consiste en aminorar la complejidad de fabricacion y montaje para tales dispositivos de sosten.
Segun la invencion, se ha resuelto el problema haciendo que, a traves de los respectivos elementos de biorreactor a soportar, discurra al menos un elemento de soporte entre al menos dos mastiles de sosten, el elemento de soporte se apoye sobre los mastiles de sosten correspondientes y los elementos de biorreactor a soportar esten unidos con al menos un elemento de soporte a traves de al menos un elemento de retencion en al menos un punto de apoyo situado entre los dos mastiles de sosten.
Gracias a la materializacion de puntos de apoyo entre los mastiles de sosten se puede agrandar considerablemente la distancia entre los mastiles de sosten, lo que repercute de manera correspondiente sobre su numero necesario y, por tanto, tambien sobre los costes.
Por tanto, la invencion despliega sus ventajas de coste especiales cuando los elementos de biorreactor que discurren sustancialmente horizontales tienen una longitud de mas de 25, preferiblemente mas de 50 y especialmente mas de 100 m. A este fin, es completamente suficiente que la distancia entre dos mastiles de sosten contiguos ascienda a al menos 3, preferiblemente al menos 6 m, y/o que la distancia entre dos puntos de apoyo contiguos ascienda a al menos 1, preferiblemente al menos 2 m.
Para simplificar la fabricacion y el montaje de los elementos de biorreactor, estos deben estar construidos cada uno de ellos en una sola pieza. Es ventajoso a este respecto que los elementos de biorreactor se produzcan en las proximidades de su lugar de utilizacion con ayuda de una unidad de fabricacion movil.
El apoyo de los elementos de biorreactor se efectua en los puntos de apoyo indirectamente sobre los mastiles de sosten contiguos a traves de los elementos de retencion y los elementos de soporte. Esta ventaja es especialmente clara cuando, en su forma mas sencilla, el elemento de soporte esta constituido por un cable de sosten flexible, una cinta de sosten flexible o similares que discurren entre los mastiles de sosten y los elementos de retencion estan formados por unos sencillos ganchos.
Ademas de los puntos de apoyo, los elementos de biorreactor deberan apoyarse complementariamente de manera directa sobre los mastiles de sosten, de preferencia sobre unos brazos de sosten fijados a los mastiles de sosten.
A causa de la gran dimension de longitud aqrn pretendida de los elementos de biorreactor, estos se llevan casi siempre a su posicion al comienzo del montaje en el suelo. Para facilitar el posicionamiento definitivo es ventajoso que los mastiles de sosten posean dispositivos elevadores que sean adecuados para llevar los elementos de biorreactor a la altura prevista, especialmente a la zona del brazo de sosten correspondiente.
En este caso, se puede facilitar aun el montaje haciendo que los brazos de sosten puedan prolongarse hasta la zona
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de elevacion de los dispositivos elevadores. Cuando los elementos de biorreactor estan sobre los brazos de sosten en su posicion final, estos brazos de sosten pueden acortarse entonces nuevamente.
Asimismo, es ventajoso que la extension de los elementos de retencion sea variable. Esto permite no solo una elevacion de los elementos de biorreactor por medio de los propios elementos de retencion, sino tambien un reajuste de la posicion de los elementos de biorreactor mediante un alargamiento o acortamiento del elemento de retencion correspondiente.
Segun el numero y el peso de los elementos de biorreactor, puede ser ventajoso que un elemento de soporte discurra sobre cada elemento de biorreactor. Para limitar entonces el coste es ventajoso tambien que varios elementos de biorreactor esten fijados siempre a al menos un elemento de soporte, preferiblemente a todos ellos.
Para facilitar la fijacion de los elementos de biorreactor a los elementos de retencion, los elementos de biorreactor deberan presentar en la zona de los puntos de apoyo ranuras, argollas o similares para su union con el elemento de retencion correspondiente.
Sin embargo, es posible tambien alternativamente que varios elementos de biorreactor contiguos esten unidos uno con otro en la zona de al menos un elemento de apoyo por medio de un respectivo elemento de acoplamiento y que el elemento de acoplamiento este fijado a uno o varios elementos de soporte a traves de uno o varios elementos de retencion.
En interes de un extenso apoyo, los elementos de soporte deberan extenderse al menos aproximadamente por toda la longitud de los elementos de biorreactor.
Se puede conseguir entonces una construccion especialmente compacta y sencilla haciendo que los elementos de biorreactor esten dispuestos en varias filas situadas una sobre otra y que discurran preferiblemente en direccion horizontal.
En este caso, al menos una fila de elementos de biorreactor que discurre en un lado de los mastiles de sosten, preferiblemente cada una de estas filas, debera apoyarse sobre un respectivo brazo de sosten de los mastiles de sosten.
A continuacion, se explicara la invencion con mas detalle ayudandose de varios ejemplos de realizacion.
En el dibujo adjunto muestran:
La figura 1, una instalacion para fabricar elementos de biorreactor 1 muy largos;
La figura 2, un corte transversal de un dispositivo de sosten;
La figura 3, una representacion longitud del dispositivo de sosten segun la figura 2;
La figura 4, un corte longitudinal de otro dispositivo de sosten;
La figura 5, una representacion longitud del dispositivo de sosten segun la figura 4; y
La figura 6, una representacion de detalle del elemento de acoplamiento 7 segun las figuras 4 y 5.
Los elementos de biorreactor horizontales 1 sirven para la produccion de organismos y cultivos celulares fototropos bajo la accion de la luz, por lo que estos se fabrican de un plastico total o parcialmente transparente.
Para la fabricacion de elementos de biorreactor 1 muy largos constituidos por una sola pieza es adecuado especialmente el procedimiento de extrusion, en el que una masa de solida a viscosa y endurecible es expulsada continuamente a presion de una boquilla conformadora del extrusor 10. Se pueden formar entonces unas estructuras complejas y se pueden procesar materiales blandos y tambien quebradizos.
A causa de las amplias posibilidades de utilizacion, la masa de extrusion empleada para la fabricacion de los elementos de biorreactor 1 esta formada aqrn por un plastico de naturaleza termoplastica, especialmente PMMA, PC, PE, PET o PVC.
Despues de salir de la boquilla, el plastico se solidifica en un puesto de calibracion siguiente y generalmente refrigerado por agua del extrusor 10.
Para formar elementos tubulares o perfilados, el puesto de calibracion posee frecuentemente un casquillo de calibracion que sirve para conservar la forma del elemento de biorreactor 1. El elemento de biorreactor 1 es aspirado aqrn por vacfo contra la pared interior del casquillo de calibracion. En caso de que el elemento de biorreactor 1 posea uno o varios canales 8, 9, estos pueden cerrarse tambien de manera hermetica al aire en el extremo de salida del extrusor 10. Es asf posible generar en el interior de los canales 8, 9 durante la fabricacion del elemento de
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biorreactor 1 una sobrepresion de aire desde el util de extrusion del extrusor 10 y proporcionar asf apoyo al elemento de biorreactor 1 desde dentro. Esto puede ser necesario especialmente para la fabricacion de elementos de biorreactor 1 con una pequena estabilidad propia.
Despues del puesto de calibrado, sigue en general todavfa un dispositivo de extraccion del extrusor 10 que transporta el elemento de biorreactor 1 hacia fuera del extrusor 10, por ejemplo por medio de superficies de deslizamiento que se mueven en la direccion de transporte y que son presionadas contra el elemento de biorreactor 1.
Para evitar los problemas de transporte con elementos de biorreactor 1 muy largos y facilitar la fabricacion de elementos de biorreactor 1 muy largos, especialmente tambien con varios canales 8, 9, la fabricacion de los mismos se efectua en la proximidad inmediata de su lugar de utilizacion.
En este caso, por fuera del extrusor 10 actua sobre el extremo que abandona el extrusor 10 una fuerza de traccion que tira del comienzo del elemento de biorreactor 1 para separarlo del extrusor 10.
De esta forma, se pueden fabricar sin problemas y a bajo coste elementos de biorreactor 1 con una longitud de mas de 25 m o incluso de mas de 50 m. Gracias a la fabricacion de grandes longitudes en una pieza se suprimen los problemas de sellado que resultanan durante el ensamble de segmentos individuales.
El trayecto situado despues del extrusor 10, es decir, tambien despues del dispositivo de extraccion, puede aprovecharse para enfriar el elemento de biorreactor 1.
Para que el extrusor 10 pueda utilizar ampliamente a pesar de la fabricacion in situ, este debera estar construido en forma movil. Se ofrece para ello el montaje del extrusor 10 sobre un camion, de cuya superficie de carga se retira despues el comienzo del elemento de biorreactor 1. Como resultado, mediante el arrastre del elemento de biorreactor 1 este debe ser llevado hasta lo mas cerca posible del lugar de montaje.
Para poder transmitir la fuerza de traccion al extremo que sale del extrusor 10, se fija a este extremo, a tttulo de ejemplo, una pieza de acoplamiento que esta unida a traves de un cable con un torno que actua como dispositivo de traccion 12.
Para evitar una sobredilatacion o incluso un dano del elemento 1 a consecuencia de fuerzas demasiados grandes se aplica la fuerza de traccion por un dispositivo de traccion 12 cuyas fuerza de traccion y/o posicion son variables.
En interes de una solicitacion lo mas pequena posible del elemento de biorreactor 1 a consecuencia del rozamiento, este se apoya durante la fabricacion, entre el extrusor 10 y el comienzo del elemento de biorreactor 1, sobre un dispositivo de grna 11 que, como se representa en la figura 1, se extiende por toda la longitud del elemento de biorreactor 1 terminado.
A este fin, el dispositivo de grna 11 posee, repartidos por toda la longitud, un gran numero de elementos de grna rotativos en forma de rodillos de grna. Estos rodillos de grna sostienen el elemento de biorreactor 1 desde abajo y lo grnan, ademas, por ambos lados con respecto a la direccion de traccion 13.
Por tanto, el extremo del elemento de biorreactor 1 que sale del extrusor 10 puede ser arrastrado por el dispositivo de traccion 12 en el dispositivo de grna 11 hasta la posicion final.
Para poder producir la mayor cantidad posible de biomasa, la instalacion comprende un gran numero de elementos de biorreactor 1 paralelos y muy alargados con una pared al menos parcialmente transparente de plastico, a traves de la cual se conduce una solucion de nutrientes inoculada con microorganismos para la fabricacion de biomasa por medio de fotosmtesis.
Para que quede limitado el coste del montaje de los elementos de biorreactor 1, el dispositivo de sosten correspondiente para estos elementos de biorreactor 1 esta formado por varios mastiles de sosten estacionarios 2 dispuestos a lo largo de los elementos de biorreactor 1 y distanciados horizontalmente uno de otro.
Entre los mastiles de sosten 2 discurren sobre los respectivos elementos de biorreactor 1 a soportar unos elementos de soporte 3 que se apoyan sobre los mastiles de sosten correspondientes 2 y que estan unidos con los elementos de biorreactor 1 a soportar, a traves de al menos un elemento de retencion 4, en al menos un punto de apoyo situado entre dos mastiles de sosten contiguos 2.
De esta manera, la distancia entre los mastiles de sosten 2 puede ser muy grande, sin que se perjudique el apoyo de los elementos de biorreactor 1.
Incluso en el caso de elementos de biorreactor 1 con una longitud de 50 m o mas es suficiente que la distancia entre dos mastiles de sosten contiguos 2 sea de al menos 6 my que la distancia entre dos puntos de apoyo contiguos sea
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de al menos 1 m.
Los elementos de soporte 3 se extienden aproximadamente por toda la longitud de los elementos de biorreactor 1 y estan formados aqm, a tftulo de ejemplo, por un cable de acero flexible.
Tal como se insinua en la figura 6, los elementos de retencion 4 pueden estar conformados con longitud variable o bien pueden estar conformados simplemente como ganchos.
Esta construccion de sosten esta ligada no solo a pequenos costes, sino tambien a una pequena complejidad del montaje.
Ademas del apoyo indirecto por medio de los elementos de soporte 3 y los elementos de retencion 4, los elementos de biorreactor 1 se apoyan tambien directamente sobre los mastiles de sosten 2, especialmente sobre brazos de sosten 5 fijados a los mastiles de sosten 2.
Para lograr una disposicion lo mas compacta posible, los elementos de biorreactor 1 estan dispuestos en varias filas horizontales situadas una sobre otra. En este caso, cada fila de elementos de biorreactor 1 que discurren en un lado de los mastiles de sosten 2 se apoya sobre un respectivo brazo de sosten 5 de los respectivos mastiles de sosten 2.
Para facilitar una union de los elementos de soporte 4 con los elementos de biorreactor 1, estos elementos de biorreactor 1 pueden presentar en la zona de los puntos de apoyo, segun las figuras 2 y 3, ranuras, argollas o similares.
Ademas, la figura 2 muestra todavfa unos mastiles de sosten 2 con unos respectivos dispositivos elevadores 6 que son adecuados para llevar los elementos de biorreactor 1 a la altura prevista, especialmente a la zona del brazo de sosten correspondiente 5.
Para que los elementos de biorreactor 1 puedan enchufarse de manera sencilla durante una operacion de montaje, despues de alcanzar la altura necesaria, sobre el brazo de sosten correspondiente 5, los brazos de sosten 5 pueden ser alargados por medio de un suplemento 14 hasta la zona de elevacion de los dispositivos elevadores 6.
Segun la capacidad de carga, cada elemento de biorreactor 1 puede llevar asociado un elemento de soporte 3 propio o bien varios elementos de biorreactor 1 pueden llevar asociados uno o varios elementos de soporte comunes.
En la realizacion segun las figuras 4 a 6 varios elementos de biorreactor contiguos 1 estan unidos uno con otro en la zona de los puntos de apoyo por medio de sendos elementos de acoplamiento 7. Los elementos de acoplamiento 7 estan a su vez fijados a dos elementos d soporte 3 por medio de dos respectivos elementos de retencion 4.
En su realizacion mas sencilla los elementos de biorreactor 1 tienen solamente un canal 8 para la solucion de nutrientes.
Sin embargo, para crear condiciones de temperatura optimas puede ser necesario que los elementos de biorreactor 1, aparte de llevar el canal principal 8, comprendan tambien, como en las figuras 2 y 3, uno o, segun las figuras 4 a 6, tambien varios - aqm dos - canales de refrigeracion 9.
Por medio de procedimientos de extrusion se pueden fabricar en una pieza tambien elementos de biorreactor 1 con varios canales de refrigeracion 9.

Claims (14)

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    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo de sosten con un gran numero de elementos de biorreactor (1) paralelos, muy alargados y dotados de una pared al menos parcialmente transparente de plastico, a traves de la cual se conduce una solucion de nutrientes inoculada con microorganismos para fabricar biomasa por medio de fotosmtesis, con varios mastiles de sosten estacionarios (2) dispuestos a lo largo de los elementos de biorreactor (1) y distanciados horizontalmente uno de otro, caracterizado por que sobre los respectivos elementos de biorreactor (1) a soportar discurre al menos un elemento de soporte (3) entre al menos dos mastiles de sosten (2), el elemento de soporte (3) se apoya sobre los mastiles de sosten correspondiente (2), los elementos de biorreactor (1) a soportar estan unidos con al menos un elemento de soporte (3) a traves de al menos un elemento de retencion (4) en al menos un punto de apoyo situado entre los dos mastiles de sosten (2), y los elementos de biorreactor (1) se apoyan sobre brazos de sosten (5) fijados a los mastiles de sosten (2).
  2. 2. Dispositivo de sosten segun la reivindicacion 1, caracterizado por que los mastiles de sosten (2) poseen dispositivos elevadores (6) que son adecuados para llevar los elementos de biorreactor (1) a la altura prevista, especialmente a la zona del brazo de sosten correspondient (5).
  3. 3. Dispositivo de sosten segun la reivindicacion 2, caracterizado por que los brazos de sosten (5) pueden ser alargados hasta la zona de elevacion de los dispositivos elevadores (6).
  4. 4. Dispositivo de sosten segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la extension de los elementos de retencion (4) es variable.
  5. 5. Dispositivo de sosten segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que un elemento de soporte (3) discurre sobre cada elemento de biorreactor (1).
  6. 6. Dispositivo de sosten segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en al menos un elemento de soporte (3), preferiblemente en todos estos, estan fijados siempre varios elementos de biorreactor (1).
  7. 7. Dispositivo de sosten segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los elementos de biorreactor (1) presentan ranuras, argollas o similares en la zona de los puntos de apoyo para su union con el elemento de retencion correspondiente (4).
  8. 8. Dispositivo de sosten segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que varios elementos de biorreactor contiguos (1) estan unidos uno con otro en la zona de al menos un punto de apoyo a traves de un respectivo elemento de acoplamiento (7) y este elemento de acoplamiento (7) esta fijado a uno o varios elementos de soporte (3) a traves de uno o varios elementos de retencion (4).
  9. 9. Dispositivo de sosten segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los elementos de soporte (3) se extienden al menos aproximadamente por toda la longitud de los elementos de biorreactor (1).
  10. 10. Dispositivo de sosten segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los elementos de biorreactor (1) estan dispuestos en varias filas preferiblemente horizontales situadas una sobre otra.
  11. 11. Dispositivo de sosten segun la reivindicacion 10, caracterizado por que al menos una fila de elementos de biorreactor (1) que discurre en un lado de los mastiles de sosten (2), preferiblemente cada una de estas filas, se apoya sobre un respectivo brazo de sosten (5) de los mastiles de sosten (2).
  12. 12. Dispositivo de sosten segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los elementos de biorreactor (1) tienen una longitud de mas 25, preferiblemente mas de 50 y especialmente mas de 100 m y/o la distancia entre dos mastiles de sosten contiguos (2) asciende a al menos 3, preferiblemente al menos 6 m, y/o la distancia entre dos puntos de apoyo contiguos asciende a al menos 1, preferiblemente al menos 2 m.
  13. 13. Dispositivo de sosten segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los elementos de biorreactor (1) estan configurados cada uno de ellos en una sola pieza.
  14. 14. Dispositivo de sosten segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento de soporte (3) esta configurado como un cable de sosten flexible, una cinta de sosten flexible o similares.
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