RU2165973C2

RU2165973C2 - Device for cultivation of microalgae

Info

Publication number: RU2165973C2
Application number: RU99112785/13A
Authority: RU
Inventors: Ю.С. Григорьев; А.А. Андреев
Original assignee: Красноярский государственный университет; Григорьев Юрий Сергеевич
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 1999-06-11
Publication date: 2001-04-27

Abstract

FIELD: biotesting of natural and waste water for toxicity on algae test organisms; study of ecology and physiology of algae. SUBSTANCE: device has housing, cassette with seats smoothly distributed over circumference, light-transmitting reservoirs for microalgae, light source and drive with electric motor for rotation of cassette which is mounted at angle relative to horizontal plane. Cassette consists of interconnected disk and ring. Fan for cooling the housing is mounted inside cassette. Thermal sensor for control of fan operation is mounted on side opposite to light source. Housing is provided with open ports for loading the reservoirs and ventilating the interior. Light source is mounted in housing on outer lateral side of cassette. EFFECT: possibility of cultivation of many specimens of algae; enhanced reliability and improved service and technical characteristics. 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для одновременного выращивания в одинаковых контролируемых условиях многих проб микроводорослей. Оно может быть использовано для биотестирования токсичности природных и сточных вод на водорослевых тест-организмах, а также для проведения исследований по экологии и физиологии водорослей. The invention relates to devices designed for the simultaneous cultivation of many samples of microalgae under the same controlled conditions. It can be used for biotesting the toxicity of natural and wastewater on algal test organisms, as well as for research on the ecology and physiology of algae.

Известна многовариантная лабораторная установка для культивирования водорослей, состоящая из многих емкостей, помещенных в термостатированную ванну и равномерно освещаемых несколькими трубчатыми лампами, расположенными в одной плоскости с емкостями перпендикулярно их оси. При этом культура водоросли в каждой емкости непрерывно перемешивается путем пропускания через нее воздуха с углекислым газом [1]. Known multivariate laboratory plant for the cultivation of algae, consisting of many containers placed in a thermostatic bath and uniformly illuminated by several tubular lamps located in the same plane with the tanks perpendicular to their axis. In this case, the algae culture in each tank is continuously mixed by passing air with carbon dioxide through it [1].

Недостатком данной установки является то, что она не обеспечивает высокую точность измерения ростовых процессов, поскольку в ней трудно создать равные условия культивирования для всех проб организмов вследствие как неоднородности барботажа суспензии, так и неодинаковой по длине светимости трубчатых ламп. Кроме того, она имеет невысокую надежность из-за громоздкости ее конструкции, а также сложна в обслуживании, требуя постоянно присутствия оператора. The disadvantage of this setup is that it does not provide high accuracy for measuring growth processes, since it is difficult to create equal cultivation conditions for all samples of organisms due to both inhomogeneity of suspension bubbling and unequal luminosity of tube lamps. In addition, it has low reliability due to the bulkiness of its design, and is also difficult to maintain, requiring the constant presence of the operator.

Наиболее близким техническим решением является устройство для культивирования и исследования суспензионных культур клеток, содержащее наклонно установленный герметичный корпус, внутри которого размещена кассета с распределенными по окружности светопрозрачными емкостями - реакторами. Для равномерного перемешивания и газообмена, а также создания одинаковых световых и температурных условий для всех емкостей кассета приводится во вращение вокруг своей центральной оси электродвигателем. Внутри кассеты в обечайке установлен источник света [2]. The closest technical solution is a device for the cultivation and study of suspension cell cultures, containing an inclined sealed enclosure, inside which there is a cassette with translucent containers distributed around the circumference - reactors. For uniform mixing and gas exchange, as well as creating the same light and temperature conditions for all containers, the cartridge is rotated around its central axis by an electric motor. A light source is installed inside the cassette in the casing [2].

Недостатком данного устройства является отсутствие автоматической системы термостабилизации процесса культивирования, что существенно затрудняет эксплуатацию установки и получения воспроизводимых данных. The disadvantage of this device is the lack of an automatic system of thermal stabilization of the cultivation process, which greatly complicates the operation of the installation and obtaining reproducible data.

Техническим результатом является повышение надежности и улучшение эксплуатационных и технических характеристик установки. The technical result is to increase reliability and improve operational and technical characteristics of the installation.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для выращивания микроводорослей, содержащем корпус, кассету с равномерно распределенными по окружности гнездами для емкостей, светопрозрачные емкости для микроводорослей, источник света и привод с электродвигателем для вращения кассеты, которая установлена под углом к горизонтальной плоскости, согласно изобретению источник света установлен в корпусе с внешней боковой стороны кассеты, состоящей из соединенных между собой диска и кольца, во внутренней полости которой размещен вентилятор для охлаждения корпуса, с противоположной от источника света стороны кассеты установлен термодатчик, управляющий работой вентилятора, при этом корпус снабжен открытыми окнами для загрузки емкостей и вентиляции внутреннего объема. The specified technical result is achieved by the fact that in the device for growing microalgae, comprising a housing, a cassette with evenly distributed around the circumference of the receptacles for containers, translucent containers for microalgae, a light source and an electric motor drive for rotating the cartridge, which is installed at an angle to the horizontal plane, according to According to the invention, the light source is installed in the casing from the outer side of the cassette, consisting of a disk and a ring interconnected, in the inner cavity of which p zmeschen fan for cooling the housing, opposite the light source side of the cassette mounted sensor, the control operation of the fan, wherein the housing is provided with windows open for ventilation load capacitances and internal volume.

На чертеже показана установка в разрезе, виды А и Б. Она состоит из крышки 1 и основания 2, на котором установлена кассета 3, представляющая собой конструкцию из диска 4 и кольца 5. В расположенные на одном радиусе диска и кольца гнезда вставлены цилиндрические емкости 6 из прозрачного материала, в которых в виде суспензии находятся пробы выращиваемых микроводорослей. Кассета установлена на валу 7, проходящем через ее центр. Она приводится во вращение электродвигателем 8. Во внутренней полости кассеты 3 напротив отверстия 9 в основании корпуса размещен вентилятор 10. На этом основании слева и справа от кассеты 3 установлены лампа накаливания 11 и блок с термодатчиком 12. В крышке 1 имеется отверстие 13, а сам корпус с помощью упора 14 ориентирован наклонно к горизонтальной плоскости. The drawing shows a sectional installation, views A and B. It consists of a cover 1 and a base 2 on which a cassette 3 is mounted, which is a structure of a disk 4 and a ring 5. Cylindrical containers 6 are inserted in the radii of the socket and the ring of the socket. from a transparent material, in which samples of grown microalgae are in suspension. The cassette is mounted on a shaft 7 passing through its center. It is driven by an electric motor 8. In the inner cavity of the cassette 3 opposite the hole 9 in the base of the casing there is a fan 10. On this base, an incandescent lamp 11 and a block with a temperature sensor 12 are installed on the left and right of the cassette 12. There is a hole 13 in the cover 1, and the housing using the stop 14 is oriented obliquely to the horizontal plane.

Устройство работает следующим образом. Включение электродвигателя 9 приводит во вращение кассету 3, установленную под углом к горизонтальной плоскости (благодаря наклонно расположенному корпусу), что обеспечивает перемешивание и обмен CO₂ и O₂ суспензии водоросли с окружающей средой. Угол наклона выбирается таким образом, чтобы содержимое емкостей не вытекало наружу. Лампа накаливания 11 в устройстве создает необходимые световые условия для фотоавтотрофного роста водорослей и является источником тепловой энергии для обеспечения требуемого температурного режима при их выращивании. Поскольку все емкости при вращении кассеты перемещаются строго по одному радиусу, то они получают одинаковые дозы светового и теплового излучения лампы, а также равные условия по перемешиванию и газообмену. Поддержание заданной температуры выращивания проб обеспечивается включением встроенного вентилятора 10, который прокачивает через отверстия в корпусе более прохладный внешний воздух. После снижения температуры ниже необходимой вентилятор автоматически отключается по команде термодатчика.The device operates as follows. The inclusion of an electric motor 9 drives the cassette 3, mounted at an angle to the horizontal plane (due to the inclined housing), which provides mixing and exchange of CO ₂ and O ₂ suspension of algae with the environment. The angle of inclination is selected so that the contents of the containers do not leak out. An incandescent lamp 11 in the device creates the necessary light conditions for photoautotrophic growth of algae and is a source of thermal energy to provide the required temperature regime when growing them. Since all containers move strictly along the same radius during rotation of the cartridge, they receive the same dose of light and heat radiation from the lamp, as well as equal conditions for mixing and gas exchange. Maintaining the desired temperature for growing samples is provided by turning on the built-in fan 10, which pumps cooler external air through the openings in the housing. After the temperature drops below the required value, the fan automatically shuts off at the command of the temperature sensor.

Экспериментальная проверка заявляемого устройства показала (см. таблицу), что для одинаковых начальных условий, таких как равенство объемов взятых проб и содержания в них посевного материала, различия в суточном приросте величины оптической плотности выращиваемых культур микроводоросли хлореллы не превышает ± 5%. Эти данные свидетельствуют о том, что предлагаемое устройство позволяет с высокой точностью поддерживать равные условия культивирования проб во всех его емкостях не только в течение одного культивирования, но и в разные дни проведения эксперимента. Это обеспечивает высокую воспроизводимость результатов измерения ростовых процессов микроводорослей даже при колебании (в допустимых пределах) температуры в рабочем помещении. При этом устройство имеет высокую надежность, просто в эксплуатации, что дает возможность вести культивирование водорослей без постоянного присутствия оператора. An experimental verification of the claimed device showed (see the table) that for the same initial conditions, such as the equality of the volumes of samples taken and the content of seeds in them, the differences in the daily increase in the optical density of the grown cultures of chlorella microalgae do not exceed ± 5%. These data indicate that the proposed device allows with high accuracy to maintain equal conditions for the cultivation of samples in all its containers, not only during one cultivation, but also on different days of the experiment. This ensures high reproducibility of the measurement results of the growth processes of microalgae even when the temperature fluctuates (within acceptable limits) in the working room. Moreover, the device has high reliability, easy to operate, which makes it possible to cultivate algae without the constant presence of the operator.

Источники информации
1. Упитис В.В. Макро- и микроэлементы в оптимизации минерального питания микроводорослей. Рига. Изд-во Знание, 1983, 239 с.Sources of information
1. Upitis VV Macro- and micronutrients in optimizing the mineral nutrition of microalgae. Riga. Knowledge Publishing House, 1983, 239 pp.

2. А.С. СССР N 1650693 A1, C 12 M 3/00, 1991. Бюл. N 19, (прототип). 2. A.S. USSR N 1650693 A1, C 12 M 3/00, 1991. Bull. N 19, (prototype).

Claims

A device for growing microalgae, comprising a housing, a cassette with receptacles for containers evenly distributed around the circumference, translucent containers for microalgae, a light source and a drive with an electric motor for rotating the cartridge, which is installed at an angle to the horizontal plane, characterized in that the light source is installed in the housing from the outer side of the cartridge, consisting of a disk and a ring interconnected, in the inner cavity of which a fan is located to cool the case, A thermosensor that controls the operation of the fan is installed on the side of the cassette, which is installed on the side of the cassette, and the casing is equipped with open windows for loading containers and ventilating the internal volume.