RU146601U1 - Многоярусная установка для выращивания микроводорослей - Google Patents

Abstract

Многоярусная установка для выращивания микроводорослей, включающая ярусные блоки, состоящие из ёмкостей, имеющих лампы освещения, системы поддержания температуры и устройства для перемешивания культуральной среды, отличающаяся тем, что корпуса ёмкостей герметичны, закрываются через уплотнители плоскими крышками с помощью домкратов и изготовлены из светопроницаемого материала; несут расположенные вдоль верхних частей продольных сторон полочки с бортиками для укладывании шлангов слива и подачи суспензии и питательного раствора и прохождения колёсных пар рамок перемешивания и отбора суспензии микроводорослей; имеют ниши для вхождения колёсных пар рамок и изгибов указанных шлангов и противоположно расположенные в верхних частях торцевых стенок ёмкостей окошки для прохождения кольцевых тросиков рамок перемешивания и отбора суспензии; снабжены шлангами подачи углекислого газа, питательного раствора, залива стартовой порции микроводорослей, слива и подачи зрелой суспензии, трубами подачи углекислого газа из баллона с редуктором и слива и подачи суспензии и питательного раствора; несут люминесцентные лампы, снабженные уголковыми отражателями, встроенным в их электрическую цепь датчиком внешнего освещения, автоматическим устройством включения и выключения ламп в зависимости от уровня внешнего освещения и таймером суточной их работы; указанные лампы размещены над и под корпусами ёмкостей; уголковые отражатели, закреплённые на каркасе, расположены сверху над лампами, если лампы расположены над ёмкостью, под лампами, если лампы расположены под ёмкостью и с боков, острым углом к лампе, если лампы расп

Description

Полезная модель относится к микробиологической промышленности и сельскому хозяйству и предназначена для промышленного выращивания планктонных и донных видов и штаммов микроводорослей, используемых в качестве биоактивных добавок в питании человека, витаминных подкормок для животных и птицы.

Известна установка для выращивания микроводорослей (http://abal-gae.com/ru/products/xlorella/production, хлорелла, производство), состоящая из системы прозрачных емкостей (труб из стекла или поликарбоната) внутри которых циркулирует питательная среда с микроводорослями, которая, пройдя весь путь по трубам, поступает в накопительный бак, где получает очередную порцию С02, который в ходе дальнейшего движения равномерно распределяется по всей биомассе. В промышленном производстве необходимый для фотосинтеза свет обеспечивается естественным солнечным освещением.

Недостатком известной установки является сложность ухода за внутренней поверхностью труб, большой удельный расход электроэнергии при обеспечении циркуляции суспензии по трубам, необходимость в накопительном баке для насыщения суспензии CO2 и большая зависимость выхода продукции от метеорологических условий.

Наиболее близка к предложенной модели выбранная в качестве прототипа установка для выращивания микроводоросли спирулина платензис (патент РФ 2163069), включающая шестиярусные блоки из нержавеющей стали вместимостью по 400 дм3 каждый, осветительную установку с десятью люминесцентными лампами низкого давления над каждым блоком, систему поддержания температуры и мешалку для перемешивания культуральной среды.

Недостатком прототипа являются светонепроницаемые корпуса из нержавеющей стали, исключающие возможность использования при культивировании естественного освещения, отсутствие приборов контроля и управления процесса культивирования, невысокая производительность установки, вследствие отсутствия подачи углекислого газа.

Задачей предлагаемой полезной модели является снижение затрат электроэнергии на единицу продукции, управление процессом культивирования микроводорослей и повышение выхода продукции.

Поставленная задача решается тем, что: установка для выращивания микроводорослей включает блоки расположенных в каркасах ярусом друг над другом емкостей снабженных мешалкой, источники света, систему поддержания температуры, отличающаяся тем, что: корпуса емкостей герметичны, закрываются через уплотнители плоской крышкой с помощью домкратов и изготовлены из светопроницаемого материала; корпуса емкостей несут противоположно расположенные вдоль верхних частей продольных сторон полочки с бортиками для прохождения колесных пар рамок перемешивания и отбора суспензии микроводорослей и укладки шлангов слива суспензии рамочным способом; имеют противоположно расположенные в верхних частях своих поперечных стенок окошки для прохождения кольцевых тросиков рамок и небольшие ниши для изгибов проходящих по полочкам шлангов и колесных пар рамок перемешивания суспензии; имеют в торцевых сторонах отверстия, в которых установлены воздушные обогреватели, штуцера с вентилями и шлангами подачи углекислого газа, предохранительные клапаны аварийного сброса газа, штуцера с вентилями и шлангами подачи питательного раствора, залива стартовой порции микроводорослей и слива их зрелой суспензии с помощью рамки, штуцера с вентилями и шлангами для слива зрелой суспензии без помощи рамок, приборы измерения концентрации углекислого газа, приборы измерения давления газа, термодатчики, датчики внутреннего уровня освещенности, датчик внешнего освещения, датчики измерения PH суспензии; оборудованы фотометрическим датчиком плотности суспензии, расположенным под дном корпуса емкости; шланги подачи питательного раствора, залива стартовой порции микроводорослей и слива зрелой суспензии из емкостей соединяются штуцерами с вентилями с емкостями и общей для блока емкостей трубой подачи питательного раствора и залива-слива суспензии, идущей вертикально вблизи поперечной стенки корпуса емкости; шланги подачи углекислого газа соединяются штуцерами с вентилями с емкостями и общей для блока емкостей вертикальной трубой подачи углекислого газа, соединенной в свою очередь с баллоном углекислого газа с редуктором; емкости несут закрепленные на общем каркасе блока в держателях над и под корпусами емкостей блока люминесцентные лампы с уголковыми отражателями и встроенным в их электрическую цепь общими датчиком внешнего освещения, автоматическим устройством включения и выключения ламп в зависимости от уровня внешнего освещения и таймером их суточной работы; уголковые отражатели света указанных ламп, изготовленные из светоотражающего материала в виде длинных шарниров, которые могут изменять угол своего раскрытия, фиксирующийся держателями в местах прикрепления уголковых отражателей к каркасу и также закрепленные на каркасе располагаются сверху над лампами, если лампы расположены над верхней емкостью, снизу ламп, если лампы расположены под нижней емкостью и с боков (острым углом к лампам), если лампы расположены между промежуточными емкостями блока; указанные уголковые отражатели соразмеримы в своей ширине с диаметром ламп, идут вдоль всей их протяженности и служат для предотвращения рассеивания света ламп за пределы верхних и нижних плоскостей емкостей блока; для перемешивания суспензии микроводорослей в емкости используется рамка, снабженная в нижней части призматическими, с горизонтальной щелью внизу, заборниками суспензии микроводорослей, соединяющимися с помощью вертикальных трубок с горизонтально расположенной в верхней части рамки трубой с отогнутыми параллельно продольным стенкам емкости концами, на которых закреплены колесные пары с продольным расположением колесиков для предотвращения наклона перемещаемой рамки и штуцеры, на которых закреплены шланги, противоположными концами закрепленные в свою очередь на выходных штуцерах поперечной стенки емкости, шланги рамок лежат на полках, отделенные от колесных пар рамок продольными бортиками; рамки перемещаются по полкам вдоль корпусов емкостей с помощью указанных колесных пар; перемещение рамок осуществляется кольцевыми тросиками с помощью шкивов: пассивных с натяжными устройствами и противоположно расположенных активных, вращаемых электродвигателями с демультипликаторами и таймерами, имеющими подпружиненные, нажимаемые рамками при движении рычаги выключения электродвигателей и включения таймеров, обеспечивающих периодичность работы электродвигателей; рамки закрепляются на тросиках с помощью гибких поводков, прикрепленных в своих нижних частях к плоским дискам, свободно вращающемся в закрепленных на рамках (сверху и в центре) невысоких цилиндриках с наружной резьбой и крышками на резьбе, имеющими в центре отверстие для поводка; электродвигатели с демультипликаторами, шкивами, таймерами, рычагами выключения электродвигателей и включения таймеров, а также пассивные шкивы с механизмами натяжения тросиков размещены в шкафчиках с герметичными крышками, герметично закрепленных в свою очередь на верхних частях противоположных торцевых стенок емкостей.

Полезная модель иллюстрируется чертежами:

Фиг. 1 емкость, а) общий вид, б) закрепление крышки с помощью домкратов, разрез, фрагмент.

Фиг. 2 натяжной механизм пассивного шкива, продольный разрез.

Фиг. 3 рамка, продольный разрез.

Фиг. 4 размещение шланга рамки, продольный разрез.

Фиг. 5 блок емкостей с оборудованием в каркасе, план спереди, фрагмент.

Установка для выращивания микроводорослей состоит из емкостей 1 (Фиг. 1a), закрывающихся через уплотнители плоской крышкой 2 (Фиг. 1б) с помощью домкратов 3 закрепленных над крышкой емкости на каркасе блока емкостей; емкости 1 несут расположенные вдоль верхних частей противоположных продольных сторон полочки 5 с бортиками, имеют противоположно расположенные окошки 6 для прохождения кольцевого тросика 7 рамки перемешивания и слива суспензии 8; имеют в своих торцевых сторонах отверстия: для воздушных обогревателей 9, для штуцера с вентилем шланга подачи углекислого газа 10, для предохранительного клапана аварийного сброса газа 11, для штуцера с вентилем и шлангом подачи питательного раствора, залива стартовой порции микроводорослей и слива зрелой суспензии с помощью рамки 12; для штуцера с вентилем и шлангом подачи питательного раствора, залива стартовой порции микроводорослей и слива зрелой суспензии внерамочным способом 13; для прибора измерения концентрации углекислого газа 14, для прибора измерения давления газа 15, для термодатчика 16, для датчика внутреннего

уровня освещенности 17, для датчиков измерения РН суспензии 18; для вентиля перепуска газовой среды 19; каждая емкость снабжена фотометрическим датчиком измерения плотности суспензии 20, расположенным под дном корпуса емкости; на противоположных концах каждой емкости герметично закреплены шкафчик 21 с герметичной дверцей 22 с расположенными в нем электромотором, демультипликатором, таймером и активным шкивом и шкафчик с герметичной дверцей 23 с пассивным шкивом и механизмом его натяжения; механизм натяжения пассивного шкива состоит из винта 24 (Фиг. 2), трубки с резьбой 25, закрепленного на ней шкива с подшипником 26 на оси 27, держателя винта 28 и упорной пластинки 29, закрепленной на стенке шкафчика 23; рамка 8 каждой емкости состоит из двух вертикальных стоек 30 (Фиг. 3), верхней горизонтальной трубки с глухими концами 31, прикрепленной к стойкам 30, нижней горизонтальной пластинки 32, скрепляющей стойки 30 снизу, полых призматических отборников суспензии 33 со щелями 34 внизу, соединяющихся вертикальными трубками 35 с горизонтальной трубкой 31; горизонтальная трубка несет на своих противоположных концах колесную пару 36 из расположенных продольно друг за другом на определенном расстоянии колесиков, передвигающуюся по прикрепленным к противоположным продольным сторонам емкостей 1 полочкам 5 с бортиками 37 и перегородками 38, по полочкам также проходят шланги 39 слива суспензии с помощью рамки 8; трубка 31 сверху и посередине несет невысокий цилиндрик с наружной резьбой и крышкой на резьбе 40, сквозь отверстие в крышке проходит поводок 41 со свободновращающимся в указанном цилиндрике диском на своем нижнем конце, верхний конец поводка 41 прикреплен к кольцевому тросику 7; трубка 31 имеет на своих противоположных концах штуцеры 42 (фиг 4), на которые надеваются шланги 39, проходящие по полочкам 5; при крайнем положении рамки 8 у стенки со шкафчиком 23 в нишу 43 емкости 1 входит изгиб шланга 39, закрепленного в штуцере 42; второй конец шланга закреплен в штуцере 44 с вентилем 45 отверстия 12 емкости 1; блок емкостей 1 располагается в каркасе 46 (Фиг 5), нисходящие из отверстий 12 емкостей 1 шланги залива питательного раствора, стартовой порции микроводорослей и слива зрелой суспензии рамочным способом 47 и нисходящие шланги слива суспензии безрамочным способом 48 соединяются штуцерами с вентилями с общей для блока емкостей трубой 49, шланги подачи углекислого газа 50 соединяются с помощью штуцеров с вентилями в отверстиях 10 емкостей 1 с емкостями 1 и, с помощью штуцеров с вентилями, с трубой подачи углекислого газа 51; люминесцентные лампы 52 с уголковыми отражателями 53, препятствующими падению света за пределы верхней и нижней плоскостей емкостей 1, состоящими из светоотражающего материала и располагающимися над лампами, расположенными выше блока емкостей 1, под лампами, расположенными ниже блока емкостей 1 и с боков ламп распложенных между промежуточными емкостями блока емкостей и встроенным в их цепь датчиком внешнего освещения, автоматическим устройством включения и выключения ламп в зависимости от уровня внешнего освещения и таймером суточной работы ламп закрепляются на каркасе 46 держателями 54; крышки 2 емкостей 1 герметизируются с помощью винтовых домкратов 3, отклоняющихся в противоположные стороны в специальных держателях, закрепленных на каркасе с помощью винтов, и закрепляющихся в фиксаторах 55, смонтированных на каркасе 46.

Установка работает следующим образом.

Емкости 1 с герметичными крышками 2 блока емкостей в каркасе 46, прижатыми домкратами 3 к уплотнителю на верхних торцах стенок емкостей при всех закрытых вентилях, кроме вентиля перепуска газовой среды 19, заполняются до определенного уровня питательным раствором и стартовой порцией микроводорослей через шланги 47 на штуцерах с вентилями трубы 49, закрепленные на емкости 1 в штуцерах с вентилями отверстий 12; для этой цели открываются вентили на штуцерах в отверстиях 12 и вентили на штуцерах трубы 49 с закрепленными на них шлангами 47; после заполнения указанной емкости 1 питательным раствором и стартовой порцией микроводорослей закрываются вентили на штуцерах трубы 49 с закрепленными на них шлангами 47, вентили на штуцерах в отверстиях 12 емкостей 1 остаются открытыми; или же при открытом вентиле перепуска газовой среды 19 открываются вентили штуцеров в отверстиях 13 емкостей 1 и вентили штуцеров шлангов 48 трубы 49, после заполнения емкостей 1 питательным раствором и стартовой порцией суспензии указанные вентили в отверстиях 13 и вентили трубы 49 шлангов 48 закрываются; далее через шланги 50, закрепленные на штуцерах с вентилями трубы 51 и на штуцерах с вентилями в отверстиях 10 емкости 1, подается углекислый газ до получения его концентрации в газовой смеси, близкой к требуемой, с этой целью открываются вентили штуцеров трубы 51 и штуцеров в отверстиях 10 емкостей 1, после чего вентиль 19 закрывается, давление газа доводится до требуемого, и подача газа прекращается путем закрытия вентилей на штуцерах крепления шлангов в отверстиях 10 емкостей 1 и трубы 51; на таймерах, задающих период работы рамок, задаются определенные интервалы времени для включения электромоторов, перемещающих рамки 8 и включаются все измерительные приборы емкостей 1 блока; далее

включаются люминесцентные лампы 52 с уголковыми отражателями; при достижении внешнего солнечного освещения определенного уровня, регистрируемого датчиком внешнего освещения, люминесцентные лампы 52 автоматически выключаются, указанные лампы также автоматически выключаются другим таймером на ночной период и включаются на дневной, определенные длительности которых регулируются оператором; рамки 8, после включения электромотора таймером, перемещается по емкости электромотором с демультипликатором; завершив цикл перемешивания суспензии и вернувшись в исходное положение, рамка нажимает выступающий из ящика 22 подпружиненный рычаг включения таймера, вследствие чего таймер устанавливается в нулевое положение и начинает новый отсчет времени, цепь питания электродвигателя разрывается, и рамка останавливается в исходном положении; показания приборов контроля (давление и состав газовой среды, температура, плотность суспензии, уровень освещенности внутри установки, уровень PH, концентрация углекислого газа и его давление) фиксируются в ходе культивирования оператором или автоматически; в случае необходимости оператор или автоматическое устройство изменяет условия культивирования; после завершения процесса культивирования открывается вентиль перепуска газовой среды отверстия 19, далее, при рамочном отборе суспензии, открываются вентили штуцеров шлангов 47 на трубе 49, и вручную включается электромотор перемещения рамки путем перевода таймера на замыкание цепи электродвигателя, рамка при этом расположена у стенки со шкафчиком 22 и перемещается щелевидными отверстиями 34 призматических отборников 33 вперед к шкафчику 23 с электродвигателем, после достижения рамки противоположной стенки у шкафчика 23 вентили штуцеров шлангов 47 на трубе 49 закрываются; вернувшись в исходную позицию у шкафчика 23, рамка нажимает рычаг и включает таймер, выключая электромотор, после чего останавливается до следующего цикла перемешивания суспензии; если используется безрамочный способ слива, открываются вентили перепуска газовой среды 19, вентили штуцеров для шлангов 48 на трубе 49 и вентили штуцеров для шлангов 48 в отверстиях 13 емкостей 1 и производится слив суспензии из емкостей 1; при сливе суспензии с помощью рамки 8, происходит, в основном, отбор осевших на дно зрелых клеток, а в оставшейся в емкостях 1 жидкости остаются молодые клетки и споры, поэтому стартовая порция микроводорослей в этом случае не подается, а производится лишь долив определенной порции питательных веществ с помощью шлангов 47, или шлангов 48, после завершения долива питательных веществ вентили указанных шлангов на трубе 49 или в отверстии 13 емкости Закрываются; при безрамочном способе отбора, после его завершения, в емкость 1 заливается питательный раствор и стартовая порция микроводорослей по шлангам 47 или 48; после заполнения емкостей любым из указанных способов в нее вновь подается углекислый газ указанным выше способом, и цикл культивирования продолжается далее.

Claims (1)

1. Многоярусная установка для выращивания микроводорослей, включающая ярусные блоки, состоящие из ёмкостей, имеющих лампы освещения, системы поддержания температуры и устройства для перемешивания культуральной среды, отличающаяся тем, что корпуса ёмкостей герметичны, закрываются через уплотнители плоскими крышками с помощью домкратов и изготовлены из светопроницаемого материала; несут расположенные вдоль верхних частей продольных сторон полочки с бортиками для укладывании шлангов слива и подачи суспензии и питательного раствора и прохождения колёсных пар рамок перемешивания и отбора суспензии микроводорослей; имеют ниши для вхождения колёсных пар рамок и изгибов указанных шлангов и противоположно расположенные в верхних частях торцевых стенок ёмкостей окошки для прохождения кольцевых тросиков рамок перемешивания и отбора суспензии; снабжены шлангами подачи углекислого газа, питательного раствора, залива стартовой порции микроводорослей, слива и подачи зрелой суспензии, трубами подачи углекислого газа из баллона с редуктором и слива и подачи суспензии и питательного раствора; несут люминесцентные лампы, снабженные уголковыми отражателями, встроенным в их электрическую цепь датчиком внешнего освещения, автоматическим устройством включения и выключения ламп в зависимости от уровня внешнего освещения и таймером суточной их работы; указанные лампы размещены над и под корпусами ёмкостей; уголковые отражатели, закреплённые на каркасе, расположены сверху над лампами, если лампы расположены над ёмкостью, под лампами, если лампы расположены под ёмкостью и с боков, острым углом к лампе, если лампы расположены между ёмкостями; указанные ёмкости также имеют в своих торцевых сторонах отверстия, в которых установлены: воздушные обогреватели, штуцера с вентилями и шлангами подачи углекислого газа, предохранительные клапаны аварийного сброса газа, штуцера с вентилями и шлангами подачи питательного раствора, залива стартовой порции микроводорослей и слива их зрелой суспензии с помощью указанной рамки; штуцера с вентилями и шлангами для слива зрелой суспензии без помощи рамки; приборы измерения концентрации углекислого газа, приборы измерения давления газа, термодатчики, датчики внутреннего и внешнего уровней освещения, датчики измерения РН суспензии; оборудованы фотометрическими датчиками измерения плотности суспензии, расположенными под дном корпусов ёмкостей; для перемешивания и отбора суспензии микроводорослей в ёмкостях используются рамки, снабжённые в нижних частях щелевидными заборниками; рамки ёмкостей закреплены на кольцевых тросиках с помощью гибких поводков, прикреплённых в своих нижних частях к дискам, свободно вращающимся в установленных сверху в центре рамок плоских цилиндриках с наружной резьбой и крышках на резьбе, имеющих в центре отверстие для поводков; перемещение рамок осуществляется электродвигателями с демультипликаторами и таймерами с помощью шкивов.

   

Images