FR3104168A1 - Unité de production de spiruline automatisée - Google Patents
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Abstract
Unité de production de spiruline automatisée L’invention concerne une unité de production de spiruline. Cette unité de production de spiruline comporte un dispositif (D) de distribution de solution nutritive concentrée qui comprend des moyens pour injecter de la solution nutritive concentrée dans les fûts (F) de production de spiruline. Une unité de contrôle (UC) est d’une part connectée aux capteurs (CA) au contact de la spiruline et d’autre part à une électrovanne (EV) qui autorise ou interdit le passage de la solution nutritive concentrée sous pression dans le fût (F). Les capteurs (CA) sont un capteur de température (CT), un capteur de conductivité (CC), un capteur de turbidité (CU), un capteur de pH (CH), un capteur de potentiel d’oxydoréduction (CP) et un capteur de nitrate (CN). L’unité de production (UP) de spiruline automatisée selon l’invention s’adresse aux professionnels, aux institutions, aux associations, aux ONG. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 4.
Description
DOMAINE DE L'INVENTION AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION
L’invention concerne une unité de production de spiruline, cyanobactérie riche en antioxydants et en molécule, une des micro-algues les plus cultivées au Monde.
La spiruline est cultivée à base d’eau de lac salé, d’eau de mer ou d’eau salée obtenue par ajout de solution saline à de l’eau douce.
Originellement, sa production peut occuper des espaces importants, ne serait-ce que par une surface d’eau de faible profondeur.
Il a été également proposé des dispositifs de production à domicile pour les particuliers par définition en faible quantité.
L’objet de l’invention est de proposer une unité de production industrielle dans une surface la plus compacte possible au titre de plusieurs optimisations.
Une première optimisation de la surface est celle en termes de coût de loyer industriel.
Une deuxième optimisation de la surface est celle en termes de nombre de pas parcourus par l’opérateur.
Une troisième optimisation de la surface est celle qui se traduit en une optimisation du volume pour les coûts d’exploitation notamment chauffage et mise en salle blanche.
Ainsi optimisé en surface, l’unité de production peut être rendue mobile sous la forme d’un container standard.
Cela présente l’avantage en étant mobile notamment d’essaimer une souche de spiruline sur une pluralité de sites de productions distants.
A notre connaissance, il n’existe pas de proposition de ce type.
A notre connaissance, il n’existe pas non plus de proposition de distribution automatisée de solution nutritive concentrée.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
L’unité de production de spiruline selon l’invention est composée d’un premier local comportant au moins un fût vertical de culture de spiruline et d’un deuxième local attenant comportant le matériel de laboratoire pour a minima récolter la spiruline, voire pour conditionner, transformer, extraire et lyophiliser.
La compacité de cette unité de production est telle que le ratio quantité en m3de liquide de culture divisé par la surface du premier local en m² soit sensiblement supérieur à 0.5, a minima supérieur à 0,25.
La compacité de cette unité de production est telle que le ratio quantité en m3de liquide de culture divisé par le total de la surface du premier local et du deuxième local en m² soit sensiblement supérieur à 0.25, a minima supérieur à 0,125.
La section de l’espace occupé par l’unité de production est sensiblement de 2,50 mètres de largeur et de 2.50 mètres de hauteur.
Le fût est sensiblement d’une hauteur de 2 mètres, entre 1,50 et 2,50 m.
De façon préférentielle, l’unité de production comporte une pluralité de fûts de production isolant les productions de chaque fût.
Les fûts sont disposés de part et d’autre d’une allée centrale, qui peut être réalisée par un faux plancher.
Ce faux-plancher peut devenir un plancher technique pour y implanter un système de pompage et filtrage d’eau et d’évacuation des eaux de culture.
Le premier local peut également contenir un contenant petit volume pour au moins une souche de spiruline.
De façon préférentielle, il contient une pluralité de contenants de petits volumes.
Ce premier local est régulé à une température de production sensiblement de l’ordre de 30°C, au moins pour la partie qui contient les fûts.
Le deuxième local comportant le matériel de laboratoire peut lui être régulé à une température sensiblement de l’ordre de 20°C.
Il est avantageux que l’unité de production comporte un dispositif de distribution de solution nutritive concentrée.
La distribution de solution nutritive concentrée peut être automatisée en fonction de la température.
La distribution de solution nutritive concentrée peut être également automatisée en fonction de la conductivité, liée à la présence de sels.
La distribution de solution nutritive concentrée peut être également automatisée en fonction de la turbidité, liée à la présence de matière en suspension, et notamment de la spiruline.
La distribution de solution nutritive concentrée peut être également automatisée en fonction du pH.
La distribution de solution nutritive concentrée peut être également automatisée en fonction du potentiel d’oxydoréduction.
La distribution de solution nutritive concentrée peut être également automatisée en fonction de la présence de nitrate.
Pour son fonctionnement, l’unité de production comporte un dispositif de prélèvement de la spiruline dans les fûts et une presse pour concentrer la spiruline produite.
De façon privilégiée, l’unité de production comporte un système de purification de l’air du type salle blanche avec un sas d’entrée.
Si l’unité de production peut ainsi être installée à l’intérieur d’un bâtiment industriel, il est privilégiée que l’unité de production soit installée en extérieur.
Pour assurer l’illumination des fûts, il est avantageux que le toit du premier local soit en partie transparent.
Pour optimiser le bilan énergétique, il est avantageux que le toit de l’unité de production dispose de moyens pour capter l’énergie solaire.
Pour optimiser le bilan énergétique, il est avantageux que le toit de l’unité de production dispose également de moyens pour capter l’énergie éolienne.
Pour optimiser son rendement énergétique, l’unité de production pour la fonction de régulation de température utilise le pompage de l’eau extérieure, principalement pour refroidir.
Pour optimiser son rendement énergétique, l’unité de production pour la fonction de régulation de température utilise un circuit d’eau installé sur le toit, principalement pour réchauffer.
L’unité de production selon l’invention est prévue pour fonctionner à l’eau de mer.
Ainsi, il est possible de produire de la spiruline marine à 100% d’eau de mer.
De façon préférentielle, l’unité de production comporte également un local d’habitat.
L’unité de production selon l’invention est suffisamment compacte pour être installée à l’intérieur d’un container standard ou d’un volume analogue.
En termes d’utilisation, cela permet dans ce cas à cette unité de production d’être transportée en état de fonctionner.
De façon préférentielle, l’unité de production est fonctionnelle pendant son transport au moins sur la partie contenants de petit volume.
Ainsi, l’unité de production peut être transportée notamment par un semi-remorque en transport routier.
Il est également possible de la transporter en transport maritime par un cargo.
Cette aptitude de l’unité de production à être transportée, permet d’utiliser l’unité de production pour essaimer au moins une souche de spiruline sur une pluralité de sites de production distants.
Pour optimiser son fonctionnement, l’unité de production est installée à proximité d’une source d’eau de qualité.
Comme évoqué, l’unité de production peut être utilisée avec de l’eau douce ou de l’eau de mer.
Dans les deux cas, il est privilégié la présence d’un station d’épuration compacte pour purifier et stériliser l’eau en amont de la production de la spiruline.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés
L’unité de production (UP) de spiruline selon l’invention est illustrée de façon schématique figure 1 en vue de dessus et figure 2 en vue de perspective.
Elle est composée d’un premier local (L1) comportant au moins un fût (F) vertical de culture de spiruline et d’un deuxième local (L2) attenant comportant le matériel de laboratoire.
La compacité de cette unité de production (UP) est telle que le ratio quantité en m3de liquide de culture divisé par la surface du premier local (L1) en m² soit sensiblement supérieur à 0.5, a minima supérieur à 0,25.
La compacité de cette unité de production (UP) est telle que le ratio quantité en m3de liquide de culture divisé par le total de la surface du premier local (L1) et du deuxième local (L2) en m² soit sensiblement supérieur à 0.25, a minima supérieur à 0,125.
La section de l’espace occupé par l’unité de production (UP) est sensiblement de 2,50 mètres de largeur et de 2.50 mètres de hauteur.
Ceci présente l’intérêt de pouvoir réaliser l’unité de production (UP) à partir de modules préfabriqués standards.
Cela présente également l’intérêt de pouvoir transporter l’unité de production (UP) sous forme de modules préfabriqués sur mesure en état de fonctionner.
Le fût est sensiblement d’une hauteur de 2 mètres, entre 1,50 et 2,50 m.
En effet, il est prévu pour exploiter au maximum la hauteur disponible qui souvent est limitée à 2,50 m.
Pour optimiser la surface, il peut s’agir d’un grand fût (F) unique à titre d’exemple de section carrée 2 mètres par 2 mètres sur 2 mètres de haut.
Il est privilégié plutôt une pluralité de fûts (F) de production isolant les productions de chaque fût. On obtient ainsi une ségrégation des cultures de spiruline ce qui évite de perdre toute la production en cas par exemple de contamination.
A titre d’exemple, cela serait une double rangée de fûts (F) de diamètre 75 cm sur 2 mètres de haut.
Pour optimiser le nombre de pas de l’opérateur, les fûts (F) sont disposés de part et d’autre d’une allée centrale (A), qui peut être réalisée par un faux plancher (P).
Le faux plancher (P) permet d’utiliser le maximum de la hauteur disponible, les fûts (F) pouvant être au niveau zéro, en dessous du plancher(P) sur lequel se déplace l’opérateur.
Ce faux-plancher (P) peut être étendu à l’ensemble de l’’unité de production et devenir un plancher (P) technique pour y implanter notamment un système de pompage et filtrage d’eau et d’évacuation des eaux de culture.
Le premier local peut également contenir au moins un contenant de petit volume pour au moins une souche (S) de spiruline.
Un exemple d’un tel contenant (C) est illustré figure 3.
Il peut s’agir de plusieurs contenants (C) de petit volume contenant une même souche (S) de spiruline.
Il peut s’agir également d’une pluralité de contenants (C) de petit volume contenant chacun une souche différente. Cela peut être le cas d’un plan d’expérience type Taguchi pour sélectionner la ou les meilleures souches (S) de spiruline.
Ce premier local (L1) tel qu’illustré figures 1 et 2 permet d’avoir au moins un volume de 7.5 m3de culture de spiruline pour une surface d’environ 6 mètres de longueur sur 2.5. mètres de large soit environ 15 m².
Dans ce mode de réalisation, le ratio quantité en m3de liquide de culture divisé par la surface du premier local (L1) en m² est sensiblement voisin de 0.5.
Ce premier local (L1) est régulé à une température de production sensiblement de l’ordre de 30°C, au moins pour la partie qui contient les fûts (F).
Les contenants (C) peuvent être à la même température.
Pour optimiser la consommation d’énergie, il est possible de subdiviser le local (L1) en deux locaux (L1F) pour les fûts régulés à environ 30°C et (L1C) pour les contenants (C) de petit volume qui seraient régulés à environ 20°C.
Le deuxième local (L2) comporte le matériel de laboratoire pour récolter, conditionner, transformer, extraire et lyophiliser. Il peut lui être régulé à une température sensiblement de l’ordre de 20°C.
Ce deuxième local (L2) peut avoir une surface du même ordre que le local (L1).
Dans ce mode de réalisation, le ratio quantité en m3de liquide de culture divisé par le total de la surface du premier local (L1) en m² et de la surface du local (L2) est sensiblement de l’ordre de 0.25, voire plus.
Il est avantageux que l’unité de production (UP) comporte un dispositif (D) de distribution de solution nutritive concentrée.
Ce dispositif (D) comprend des moyens pour injecter de la solution nutritive concentrée dans au moins un fût (F) de production de spiruline.
La distribution de solution nutritive concentrée peut être automatisée en fonction de la température mesurée par au moins un capteur de température (CT), mais en principe celle-ci est stabilisée.
La distribution de solution nutritive concentrée peut être également automatisée en fonction de la conductivité, liée à la présence de sels, mesurée par au moins un capteur de conductivité (CC).
La distribution de solution nutritive concentrée peut être également automatisée en fonction de la turbidité, liée à la présence de matière en suspension, et notamment de la spiruline, mesurée par au moins un capteur turbidité (CU).
La distribution de solution nutritive concentrée peut être également automatisée en fonction du pH mesuré par au moins un capteur de pH (CH).
La distribution de solution nutritive concentrée peut être également automatisée en fonction du potentiel d’oxydoréduction mesuré par au moins un capteur de potentiel d’oxydoréduction (CP).
La distribution de solution nutritive concentrée peut être également automatisée en fonction de la présence de nitrate, mesurée par au moins un capteur de nitrate (CN).
La figure 4 montre le principe de régulation du dispositif (D) de distribution de solution nutritive en fonction des données d’entrées qui sont les capteurs (CA), capteur de température (CT), capteur de conductivité (CC), capteur de turbidité (CU), capteur de pH (CH), capteur de potentiel d’oxydoréduction (CP), et capteur de nitrate (CN).
Au moins une unité de contrôle (UC) est d’une part connectée à au moins un capteur (CA) au contact de la spiruline et d’autre part à titre d’exemple de réalisation à au moins une électrovanne (EV) qui autorise ou interdit le passage de la solution nutritive concentrée sous pression dans le fût (F).
De préférence chaque fût (F) fait l’objet d’une régulation séparée des autres fûts (F).
Ceci peut être réalisé par autant d’unités de contrôle (UC) qu’il y a de fûts (F) ou par une unique unité de contrôle (UC) connectée à autant de capteurs (CA) et autant d’électrovannes (EV) qu’il y a de fûts (F).
Pour son fonctionnement, l’unité de production (UP) comporte un dispositif de prélèvement de la spiruline dans les fûts (F) et une presse pour concentrer la spiruline produite.
De façon privilégiée, l’unité de production comporte un système de purification de l’air du type salle blanche avec un sas d’entrée (SA).
Si l’unité de production (UP) peut ainsi être installée à l’intérieur d’un bâtiment industriel, il est privilégiée que l’unité de production soit installée en extérieur.
Pour assurer l’illumination des fûts (F), il est avantageux que le toit du premier local (L1) soit en partie transparent. Ceci est illustré à la figure 5 avec la présence de verrières (V) sur la partie du toit correspondant au local (L1).
L’illumination des fûts (F) est bien sûr assurée en continue et en particulier la nuit, par exemple par des LED en partie supérieure du fût (F) qui peut être opaque.
Un dispositif d’agitation est également présent pour homogénéiser l’illumination, empêcher la sédimentation et limiter l’adhésion des micro-algues de spiruline sur les parois des fûts (F).
Pour optimiser le bilan énergétique, il est avantageux que le toit de l’unité de production (UP) dispose de moyens pour capter l’énergie solaire. Il peut s’agir de panneaux solaires fournissant de l’énergie électrique. Il peut également s’agir de réseau de tubes d’eau circulant dans l’épaisseur du toit.
Dans un mode de réalisation, le local (L2) dispose de fenêtres et d’une porte ce qui autorise l’exploitation de la partie du toit correspondant au local (L2) pour capter l’énergie solaire.
Pour optimiser le bilan énergétique, il est avantageux que le toit de l’unité de production dispose également de moyens pour capter l’énergie éolienne. Cela est particulièrement pertinent pour les installations de spiruline marine implantée en bord de mer.
Pour optimiser son rendement énergétique, l’unité de production (UP) pour la fonction de régulation de température utilise le pompage de l’eau extérieure, principalement pour refroidir. Cela est également pertinent pour les installations de spiruline marine implantée en bord de mer qui peuvent utiliser l’eau de mer pour refroidir tout ou partie de l’unité de production (UP).
Pour optimiser son rendement énergétique, l’unité de production pour la fonction de régulation de température utilise un circuit d’eau installé sur le toit, principalement pour réchauffer.
Effectivement, l’unité de production (UP) selon l’invention est prévue pour pouvoir fonctionner à l’eau douce comme à l’eau de mer.
Ainsi, il est possible de produire de la spiruline marine à 100% d’eau de mer.
De façon préférentielle, l’unité de production comporte également un local d’habitat (L3).
Ce local d’habitat (L3) peut comprendre des équipements de type WC, douche, coin cuisine, coin bureau…Il doit être alimenté en électricité, eau douce et évacuation des eaux usées. Ceci peur être obtenu par raccordement ou localement par un ensemble groupe électrogène, réserve d’eau douce et stockage des eaux usées.
L’unité de production (UP) selon l’invention est suffisamment compacte pour être installée à l’intérieur d’un container standard ou d’un volume analogue.
A titre d’exemple, il peut s’agit en version ultra-compacte d’un container de dimensions standards de 20 pieds, soit 6,10 mètres de long, 2,60 mètres de haut et 2,40 mètres de large.
Il peut également s’agir en particulier pour comprendre un local (L3), d’un container de dimensions standards de 40 pieds, soit 12,20 mètres de long, 2,60 mètres de haut et 2,40 mètres de large correspondant aux figures 1 et 2.
De préférence, il peut s’agir d’un container frigorifique disposant d’une installation thermique. A minima, il s’agit d’un container isotherme au moins pour la partie des locaux (L1) et (L2).
En termes d’utilisation, cela permet dans ce cas à cette unité de production de production (UP) d’être transportée en état de fonctionner.
De façon préférentielle, l’unité de production (UP) est fonctionnelle pendant son transport au moins sur la partie contenants (C) de petit volume.
En effet, si les fûts (F) sont remplis de liquide pour la production de spiruline, ils représentent une masse importante qui est à la fois un balourd et une carène liquide. Il faut alors les traiter comme des citernes.
Il est possible et plus simple de transporter les fûts (F) vides mais par contre de conserver fonctionnel la conservation des souches (S) dans les contenants (C) de petit volume.
Ainsi, l’unité de production (UP) peut être transportée notamment par un semi-remorque en transport routier.
C’est ce qui est illustré à la figure 6.
Il est également possible de la transporter en transport maritime par un cargo.
Cette aptitude de l’unité de production à être transportée, permet d’utiliser l’unité de production (UP) pour essaimer au moins une souche (S) de spiruline sur une pluralité de sites de production distants.
Dans ce cas il est possible de raccorder les fûts (F) à des contenants additionnels placés à l’extérieur sur les sites de production.
Pour optimiser son fonctionnement, l’unité de production (UP) est installée à proximité d’une source d’eau de qualité.
Comme évoqué, l’unité de production (UP) peut être utilisée avec de l’eau douce ou avec de l’eau de mer.
Dans les deux cas, il est privilégié la présence d’une station d’épuration compacte pour purifier et stériliser l’eau en amont de la production de la spiruline.
En termes d’application industrielle, l’unité de production (PU) de spiruline à l’eau douce ou à l’eau de mer selon l’invention s’adresse aux professionnels, aux institutions, aux associations à but non lucratif, aux ONG.
La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit pour une gamme de solutions adaptées aux différentes exploitations possibles.
Claims (10)
- Unité de production (UP) de spiruline caractérisée par le fait qu’elle comporte un dispositif (D) de distribution de solution nutritive concentrée qui comprend des moyens pour injecter de la solution nutritive concentrée dans au moins un fût (F) de production de spiruline.
- Unité de production selon la revendication 1 caractérisée en ce que le dispositif (D) comprend au moins une unité de contrôle (UC) qui est d’une part connectée à au moins un capteur (CA) au contact de la spiruline et d’autre part à au moins une électrovanne (EV) qui autorise ou interdit le passage de la solution nutritive concentrée sous pression dans le fût (F).
- Unité de production selon l’une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisée par le fait que la distribution de solution nutritive concentrée est automatisée en fonction de la température mesurée par au moins un capteur de température (CT),
- Unité de production selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée par le fait que la distribution de solution nutritive concentrée est automatisée en fonction de la conductivité mesurée par au moins un capteur de conductivité (CC).
- Unité de production selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée par le fait que la distribution de solution nutritive concentrée est automatisée en fonction de la turbidité mesurée par au moins un capteur turbidité (CU).
- Unité de production selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée par le fait que la distribution de solution nutritive concentrée est automatisée en fonction du pH mesuré par au moins un capteur de pH (CH).
- Unité de production selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisée par le fait que la distribution de solution nutritive concentrée est automatisée en fonction du potentiel d’oxydoréduction mesuré par au moins un capteur de potentiel d’oxydoréduction (CP).
- Unité de production selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisée par le fait que la distribution de solution nutritive concentrée est automatisée en fonction de la présence de nitrate, mesurée par au moins un capteur de nitrate (CN).
- Unité de production selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisée par le fait qu’elle comporte une pluralité de fûts (F) de production et que chaque fût (F) fait l’objet d’une régulation séparée des autres fûts (F).
- Unité de production selon la revendication 9 caractérisée par le fait la régulation séparée de chaque fût (F) est réalisée par une unique unité de contrôle (UC) connectée à autant de capteurs (CA) et autant d’électrovannes (EV) qu’il y a de fûts (F).
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| WO2010115412A2 (fr) * | 2009-04-09 | 2010-10-14 | Salata Gmbh | Photobioréacteurs et procédé pour la culture de biomasse par la photosynthèse |
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| EP2412794A1 (fr) * | 2010-07-30 | 2012-02-01 | Kairos Global Co., Ltd. | Procédé de culture circulatoire de micro-algues photosynthétiques |
| WO2017064373A1 (fr) * | 2015-10-15 | 2017-04-20 | Puppo Capodano Marie-Gabrielle | Dispositif de realisation d'un melange de spiruline a l'eau de mer en culture vivante |
-
2019
- 2019-12-04 FR FR1913772A patent/FR3104168B1/fr active Active
Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| WO2010115412A2 (fr) * | 2009-04-09 | 2010-10-14 | Salata Gmbh | Photobioréacteurs et procédé pour la culture de biomasse par la photosynthèse |
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| WO2017064373A1 (fr) * | 2015-10-15 | 2017-04-20 | Puppo Capodano Marie-Gabrielle | Dispositif de realisation d'un melange de spiruline a l'eau de mer en culture vivante |
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