WO2022194833A1 - Device for cultivating microorganisms - Google Patents

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WO2022194833A1
WO2022194833A1 PCT/EP2022/056635 EP2022056635W WO2022194833A1 WO 2022194833 A1 WO2022194833 A1 WO 2022194833A1 EP 2022056635 W EP2022056635 W EP 2022056635W WO 2022194833 A1 WO2022194833 A1 WO 2022194833A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
segment
segments
wall
partition
walls
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/056635
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German (de)
French (fr)
Inventor
Bernd Ihlow
Original Assignee
Alga San Group Einzelgesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alga San Group Einzelgesellschaft filed Critical Alga San Group Einzelgesellschaft
Publication of WO2022194833A1 publication Critical patent/WO2022194833A1/en

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G33/00—Cultivation of seaweed or algae
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/02—Photobioreactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/34—Internal compartments or partitions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/58—Reaction vessels connected in series or in parallel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M31/00—Means for providing, directing, scattering or concentrating light
    • C12M31/10—Means for providing, directing, scattering or concentrating light by light emitting elements located inside the reactor, e.g. LED or OLED

Definitions

  • the invention relates to a device for cultivating microorganisms, preferably phototrophic microorganisms, preferably phytoplankton, in particular microalgae such as spirulina or chlorella, comprising a container with two first and two second boundary walls and at least one extending between them Partition wall, which starts with a first edge from one of the first boundary walls, ends at a distance from the other boundary wall with a second edge to form a liquid passage opening and remaining edges of the partition wall extend along the second boundary walls.
  • microorganisms such as microalgae are used for pharmaceuticals, food and chemicals, to name just a few products. Therefore, there is a need to mass-produce them. Due to the previous high production costs, there are limits to their use.
  • WO 2015/032389 discloses a production plant which has a housing with partition walls running vertically in order to enable a meandering flow of the solution used for the production of algae.
  • the lighting required for algae growth is attached to the front faces of the partition walls. If contamination occurs so that the device has to be cleaned, it must be emptied completely. The areas divided by the vertical partitions must be cleaned individually.
  • the present invention is based on the object of further developing a device of the type mentioned at the outset in such a way that microorganisms can be cultivated on an industrial scale without a high level of structural effort having to be made.
  • the device should be able to be emptied easily, in particular in the event of contamination.
  • the invention provides that the at least one partition wall runs horizontally or essentially horizontally.
  • the dividing walls that enable a meandering flow through do not run vertically, but horizontally, so that a problem-free draining of the nutrient liquid is made possible through an opening in the bottom area of the device. A problem-free flow from the top to the bottom area of the device is also possible.
  • the device can be made compact, so that a large number of devices connected in series in terms of flow can be connected to one another in order to cultivate large-scale microorganisms. In the event of contamination of a device, it can be bypassed in terms of flow without having to shut down the system in which the corresponding devices are used.
  • a particularly simple construction of the device results when the container is composed of several segments arranged one above the other, the peripheral walls of which form the first and second boundary walls, and that at least some of the segments each have at least one segment partition wall running transversely to the peripheral walls, each forming the partition wall , wherein the segments are arranged one above the other in such a way that the liquid passage openings through which liquid can flow run alternately to the first boundary walls formed from the peripheral walls.
  • the liquid passage openings are arranged alternately, so that the nutrient liquid has to flow from liquid passage opening to liquid passage opening over the entire length of a segment.
  • the segment partition wall has a receptacle for a light source, such as an LED tube, running in its longitudinal direction, which thus extends over the entire or almost the entire length of the segment.
  • a light source such as an LED tube
  • the horizontal segment partition wall is the top and/or bottom wall of the segment or runs at a distance from the top and/or bottom edge of the segment.
  • the invention preferably provides that the top segment has a liquid inlet opening and/or the bottom segment has a liquid outlet opening or vice versa.
  • liquid can be drained off without any problems through the opening running on the bottom side, in order to then clean the device.
  • the segments are subdivided by a vertically running intermediate wall, which extends over the entire height of the segments and between opposite peripheral walls, which delimit the liquid passage openings, with the intermediate wall in the segment running at the top or bottom in the area of the Circumferential wall, from which the next segment separation wall starts directly, has a connection opening for liquid to flow through from one segment area to the other segment area separated by the intermediate wall.
  • the connection opening is consequently located in the area of the adjoining segment partition wall in which there is no liquid passage opening.
  • nutrient fluid flows in one half from top to bottom and in the other half from bottom to top.
  • the connection between the areas takes place via the intermediate wall in the base or head area, namely there where the subsequent segment partition wall starts directly from a peripheral wall.
  • This ensures that the nutrient liquid must always flow along the entire length of the segment dividing wall in order to then reach a further section of the segment or an adjacent segment via a liquid passage opening.
  • the bottom segment is trough-shaped and/or the head segment is designed as a frame to be closed by a cover element on the head side.
  • the inner segment or the inner segments is or are designed as a frame.
  • the device is made up of geometrically simple elements that can be easily manufactured and connected to one another.
  • the light source is pushed into the device via an opening in a boundary wall, which is surrounded by an envelope such as a tube on the device interior side, so that the light source can be exchanged during operation.
  • the corresponding envelope designed in particular as a tube, consists in particular of PMMA (polymethyl methacrylate).
  • the segments themselves are made of steel, in particular V2A steel. The same applies to the intermediate wall and the covering of the segment at the head.
  • FIG. 1 shows a section of a plant with fermenters lined up in a row
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a first embodiment of a fermenter
  • FIG. 3 shows the fermenter according to FIG. 2 with the side wall removed
  • FIGS. 4 and 5 shows a modified fermenter in relation to FIGS. 1 and 2 in an exploded representation
  • 5 shows a second embodiment of a fermenter
  • FIG. 6 shows a bottom segment of the fermenter according to FIG. 5,
  • FIG. 7 shows a middle segment of the fermenter according to FIG. 5 and
  • FIG. 8 shows a head-side segment of the fermenter according to FIG. 5.
  • a device according to the invention for cultivating microorganisms is to be explained with reference to the figures, in which basically the same elements are provided with the same reference numbers.
  • Phototrophic microorganisms are to be cultured in the appropriate devices.
  • the basic structure of the device is also suitable for cultivating heterotrophic microorganisms. In this case, instead of light and CO2, sugar and acetic acid (acetate) are used to grow the microorganisms in a nutrient solution.
  • devices 100, 101, 200 to be described below, to be referred to as fermenters are connected in series in terms of flow in a plant 10 in order to pump liquid containing microorganisms, such as microalgae, through the fermenter 100, 101, 200 by means of a circulation pump 16 is circulated through the fermenters 100, 101, 200 and exposed to radiation, in particular in the wavelength range between 430 nm and 680 ⁇ m, as will be described below.
  • FIGS. 2, 3 and 4 and 5 to 8 show three embodiments of fermenters 100, 101, 200 which can be connected in series and lined up in a plant 10 corresponding to FIG.
  • fermenters 100, 101, 200 are composed of segments, resulting in a structurally simple structure.
  • the fermenter 100 consists of four segments 102, 104, 106, 108, each delimiting a cuboid space.
  • the segment 102 running on the bottom side is embodied in the form of a trough or box and has an outlet opening 104 which, in the downstream fermenter, is connected to an inlet opening running in the segment on the top side.
  • the fermenter 100 has an outlet opening 112 in its head-side segment 108 .
  • the segments 104, 106, 108 have the shape of a frame, so they are open at the bottom and at the top.
  • the head-side segment 108 is closed with a cover 114, so that when the segments 102, 104, 106, 108 are assembled, a closed housing 109 is available through which the nutrient liquid flows along a meandering path.
  • Rod-shaped light sources in the form of LED lights which extend in the longitudinal direction of the segments 104, 106, are arranged in the middle segments 104, 106 and are surrounded by transparent tubes, for example made of PMMA.
  • the corresponding tubes are identified by reference numerals 116, 118.
  • Another characteristic of the segments 104, 106, 108 is that they have segment partitions 120, 122, 124, 126 running in their longitudinal directions, which are used to form the desired meandering flow path, as symbolized by the arrows 128, 130, 132. emanate alternately from opposite end walls of the segments 104, 106, 108, as the drawings make clear in a self-explanatory manner.
  • the segment partition wall 126 extends from the end face of segment 104, i.e. end wall 134, and ends at a distance from the opposite end face, i.e. end wall 136, so that there is a gap 138, which can be designated as a liquid passage opening, through which the liquid flows according to arrow 132 can.
  • the segment partition wall 126 is sealed off from the side walls 135, 137 of the segment 104.
  • the segment dividing wall 124 of the segment 106 extends from the opposite end wall 140 in relation to the end wall 134, so that a passage opening is available in the region of the end wall 142, which is identified by reference numeral 144.
  • segment partition wall 120 starting from the head-side segment 108 extends from the end wall 144 which runs on the same side as the end wall 134 of the lower middle segment 104 .
  • a liquid passage opening 146 is then located opposite, as can be seen from FIG.
  • the fermenter 102 has at least one elongated light source made of LEDs in each of its middle segments 104, 106, the fermenter can also be designed in such a way that there is only one middle segment and thus only one light source.
  • the end walls 134,142 of the segments 104, 106 have sealed openings in order to have these tubes 116, 118 and the To introduce or remove light sources in the housing formed from the segments 102, 104, 106, 108 and the cover 114.
  • the fermenter 101 in Fig. 4 basically corresponds to the structure of the fermenter 100 with the restriction that the tubes 116, 118 for the light sources are integrated in flat liquid guiding elements 125, 127, which also perform the function of the previously explained segment partitions in order to ensure a meandering flow. Since the segment 104 has two segment partitions 126, 127, the liquid passage openings 138, 139 released by these run in the region of the opposite end walls 134, 136. As a result, the
  • Segment partition 124 spaced from the end wall 140 and starts from the opposite end wall 142 in order to then flow through the passage opening 143 which runs between the segment partition 125 and the end wall 142 .
  • the segment partition 120 must start from the end wall 144 in order to end at a distance from the opposite end wall 145 .
  • the basic structure of the fermenter 101 corresponds to the fermenter 100, so that reference is made to the relevant statements.
  • the segments 102, 104, 106, 108 are connected to each other.
  • the fermenter 200 as shown in FIG. 8 differs from the fermenters 100, 101 in that in these two light sources running in the same plane run in the longitudinal direction of the housing 250, which is also divided by segments 202, 204, 208 like the fermenters 100, 101 is formed, so is composed of these. Differing from this, the fermenter 200 has only one middle segment 204 . Also, the inlet and outlet ports 210, 212 are provided in the head end segment 208. although this does not form a limitation of the teaching according to the invention. Rather, the inlet and outlet openings can also be provided in the bottom segment 202 .
  • the housing 250 ie the segments 202, 204, 208, is divided into regions 255, 256 by an intermediate wall 252, which extends from the bottom wall 254 of the bottom segment 202 to the underside of the cover 214.
  • the nutrient liquid in which the phototrophic microorganisms are to grow flows through each area 255, 256 in a meandering manner. So that the liquid can flow from area 255 into area 256 and, as mentioned, describes a meandering flow path in each area 255, 256, as has been explained with reference to FIG.
  • the partition 252 has a recess 260 in the bottom area in the area , in which a segment partition 262 emanating from the intermediate wall 252 extends from the end wall 264 of the bottom segment 202, so that the liquid must first flow along the section 268 of the segment partition 262 that is sealed off from the side wall 266 of the segment 202, in order then to flow over the area in the area to be able to flow into the middle segment 204 through the end wall 270 located opposite the end wall 270 .
  • the middle segment 204 is shown in FIG. 7 and, like the other segments with the exception of the bottom segment 202 and those of the fermenters 100, 101, has a frame structure which is formed from end walls 234, 236 and side walls 237, 238.
  • the end wall 234 has two openings through which tubular receptacles (not shown) for light sources can be inserted, which are received by holding rings 274, 276 which have semi-annular sections at their ends into which the tubes for the light sources are inserted.
  • Some of the semicircular sections are identified by reference numerals 276,278.
  • the holders 276, 278 In the adjoining areas, the holders 276, 278 have plate-shaped areas 280, 282, 286, which run in one plane and then, when the receptacles for the light sources are placed in the holders 276, 278, in another
  • the head segment 208 is shown in isolation in FIG. This segment 208 also has a
  • Frame structure with end walls 244, 245 and side walls 246, 247. Sealed inlet 212 and outlet 210 openings are provided on the end walls.
  • the segment partition wall 220 present in the segment 208 starts at the end wall 244 and ends at a distance from the end wall 245 in order to provide the liquid passage opening 246 .
  • the intermediate wall 252 sealingly passes through the segment partition 220 and extends between the brackets 274, 276 having a
  • Sections 282, 286 forming the segment partition wall, so that the housing 250 of the fermenter 200 formed from the segments 202, 204, 208 is divided into the regions 254, 256 through which the nutrient liquid flows in a meandering manner.
  • the segments 102, 104, 106, 108, 202, 204, 208 consist in particular of V2A steel. The same applies to the brackets 274, 276, the partition 252 and the segment partitions 120, 124, 125, 126, 127, 262, 274, 276.
  • the tubes accommodating the LED light sources should be made of PMMA.
  • the fermenter 100, 101 can have a capacity of 250 liters and the fermenter 200 can have a capacity of about 350 liters.
  • Fermenters 100, 101, 200 can be lined up in such a way that a total volume of 10 m 3 results, for example. With an appropriate system, 500 kg of algae can be produced per day.

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Abstract

The invention relates to a device for cultivating microorganisms, comprising a container (100) having two first and two second delimiting walls, and at least one partition extending between these walls, which partition projects by a first edge from one of the first delimiting walls and ends so as to be spaced apart from the other delimiting wall by a second edge in order to form a fluid though-opening, the remaining edges of the partition extending along the second delimiting walls; wherein the at least one partition runs horizontally or substantially horizontally.

Description

Beschreibung description
Vorrichtung zum Kultivieren von Mikroorganismen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kultivieren von Mikroorganismen, bevorzugterweise von phototrophen Mikroorganismen, vorzugsweise Phytoplankton, insbesondere Mikroalgen, wie Spirulina oder Chlorella, umfassend ein Behältnis mit zwei ersten und zwei zweiten Begrenzungswandungen sowie zumindest eine zwischen diesen sich erstreckende Trennwandung, die mit einem ersten Rand von einer der ersten Begrenzungswandungen ausgeht, beabstandet zu der anderen Begrenzungswandung mit einem zweiten Rand zur Bildung einer Flüssigkeitdurchtrittsöflhung endet und verbleibende Ränder der Trennwand sich entlang der zweiten Begrenzungswandungen erstrecken. Mikroorganismen wie Mikroalgen werden für Pharmazeutika, Nahrungsmittel, Chemiestoffe genutzt, um nur beispielhaft einige Produkte zu nennen. Daher besteht ein Bedürfnis, diese in Massen zu produzieren. Aufgrund der bisherigen hohen Produktionskosten sind Schranken bei der Verwendung gesetzt. Nachteilig bekannter Produktionsanlagen ist auch, dass bei großen Produktionsanlagen bei Auftreten einer Kontamination aufwendige Reinigungsarbeiten erforderlich sind und häufig die Gesamtcharge, die sich in der Produktionsanlage befindet, vernichtet werden muss. Der WO 2015/032389 ist eine Produktionsanlage zu entnehmen, die ein Gehäuse mit vertikal verlaufenden Trennwänden aufweist, um eine mäanderförmige Strömung der zur Algenproduktion benutzten Lösung zu ermöglichen. Die für das Algenwachstum erforderliche Beleuchtung ist an den Stirnflächen der Trennwände angebracht. Tritt eine Kontamination auf, so dass die Vorrichtung zu reinigen ist, muss diese vollständig entleert werden. Dabei müssen die durch die vertikalen Trennwände unterteilten Bereiche einzeln gesäubert werden. The invention relates to a device for cultivating microorganisms, preferably phototrophic microorganisms, preferably phytoplankton, in particular microalgae such as spirulina or chlorella, comprising a container with two first and two second boundary walls and at least one extending between them Partition wall, which starts with a first edge from one of the first boundary walls, ends at a distance from the other boundary wall with a second edge to form a liquid passage opening and remaining edges of the partition wall extend along the second boundary walls. Microorganisms such as microalgae are used for pharmaceuticals, food and chemicals, to name just a few products. Therefore, there is a need to mass-produce them. Due to the previous high production costs, there are limits to their use. Another disadvantage of known production plants is that in large production plants, if contamination occurs, complex cleaning work is required and the entire batch that is in the production plant often has to be destroyed. WO 2015/032389 discloses a production plant which has a housing with partition walls running vertically in order to enable a meandering flow of the solution used for the production of algae. The lighting required for algae growth is attached to the front faces of the partition walls. If contamination occurs so that the device has to be cleaned, it must be emptied completely. The areas divided by the vertical partitions must be cleaned individually.
Um bei Kontaminationen große Chargen nicht vernichten zu müssen, ist es bekannt, Mikroorganismen in relativ kleinen Gefäßen wie Flaschen zu produzieren (EP 2 987 400 B1, DE 10 2009 028 059 A1). Nachteilig ist dabei, dass die zum Wachstum benötigte Strahlung grundsätzlich nur von außen appliziert werden kann, so dass es erforderlich ist, den Inhalt der Behältnisse fortwährend zu durchmischen, wie z.B. durch Drehen, Schütteln oder Rollen. Auch werden Rühreinrichtungen benutzt, die in die Behältnisse eingebaut werden. In order not to have to destroy large batches in the event of contamination, it is known to produce microorganisms in relatively small vessels such as bottles (EP 2 987 400 B1, DE 10 2009 028 059 A1). The disadvantage here is that the radiation required for growth can basically only be applied from the outside, so that it is necessary to constantly mix the contents of the containers, e.g. by turning, shaking or rolling. Stirring devices built into the containers are also used.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass großtechnisch Mikroorganismen kultiviert werden können, ohne dass ein hoher konstruktiver Aufwand betrieben werden muss. The present invention is based on the object of further developing a device of the type mentioned at the outset in such a way that microorganisms can be cultivated on an industrial scale without a high level of structural effort having to be made.
Nach einem weiteren Aspekt soll die Möglichkeit eines einfachen Entleerens der Vorrichtung, insbesondere im Falle einer Kontamination gegeben sein. According to a further aspect, the device should be able to be emptied easily, in particular in the event of contamination.
Auch soll im Falle des Kultivierens phototropher Mikroorganismen gewährleistet sein, dass die Nährlösung, in der die Mikroorganismen wachsen, einer Strahlung in hinreichendem Umfang ausgesetzt werden, ohne dass zusätzliche aufwendige Maßnahmen zum Durchmischen der Nährflüssigkeit erforderlich sind. In the case of cultivating phototrophic microorganisms, it should also be ensured that the nutrient solution in which the microorganisms grow is exposed to radiation to a sufficient extent, without additional complex measures for mixing the nutrient liquid being necessary.
Zur Lösung einer oder mehrerer Aspekte sieht die Erfindung vor, dass die zumindest eine Trennwandung horizontal oder im Wesentlichen horizontal verläuft. In order to solve one or more aspects, the invention provides that the at least one partition wall runs horizontally or essentially horizontally.
Abweichend von vorbekannten Vorrichtungen verlaufen die ein mäanderförmiges Durchströmen ermöglichenden Trennwandungen nicht vertikal, sondern horizontal, so dass ein problemloses Ablassen von der Nährflüssigkeit über eine Öffnung im Bodenbereich der Vorrichtung ermöglicht wird. Auch ist ein problemloses Durchströmen vom Kopf- zum Bodenbereich der Vorrichtung möglich. Deviating from previously known devices, the dividing walls that enable a meandering flow through do not run vertically, but horizontally, so that a problem-free draining of the nutrient liquid is made possible through an opening in the bottom area of the device. A problem-free flow from the top to the bottom area of the device is also possible.
Die Vorrichtung kann kompakt ausgeführt werden, so dass eine Vielzahl strömungstechnisch in Reihe geschalteter Vorrichtungen miteinander verbunden werden können, um großtechnisch Mikroorganismen zu kultivieren. Im Falle der Kontamination einer Vorrichtung kann diese strömungstechnisch überbrückt werden, ohne dass die Anlage außer Betrieb gesetzt werden muss, in der entsprechende Vorrichtungen genutzt werden. The device can be made compact, so that a large number of devices connected in series in terms of flow can be connected to one another in order to cultivate large-scale microorganisms. In the event of contamination of a device, it can be bypassed in terms of flow without having to shut down the system in which the corresponding devices are used.
Eine besonders einfache Konstruktion der Vorrichtung ergibt sich dann, wenn das Behältnis aus mehreren übereinander angeordneten Segmenten zusammengesetzt ist, deren Umfangswandungen die ersten und zweiten Begrenzungswandungen bilden, und dass zumindest einige der Segmente jeweils zumindest eine quer zu den Umfangswandungen verlaufende jeweils die Trennwandung bildende Segmenttrennwandung aufweist, wobei die Segmente derart übereinander angeordnet sind, dass die durchströmbaren Flüssigkeitdurchtrittsöffnungen alternierend zu den aus den Umfangswandungen gebildeten ersten Begrenzungswandungen verlaufen. A particularly simple construction of the device results when the container is composed of several segments arranged one above the other, the peripheral walls of which form the first and second boundary walls, and that at least some of the segments each have at least one segment partition wall running transversely to the peripheral walls, each forming the partition wall , wherein the segments are arranged one above the other in such a way that the liquid passage openings through which liquid can flow run alternately to the first boundary walls formed from the peripheral walls.
Somit ist nur erforderlich, die Segmente herzustellen und diese sodann miteinander zu verbinden. It is therefore only necessary to produce the segments and then to connect them to one another.
Die Flüssigkeitdurchtrittsöffnungen sind alternierend angeordnet, so dass die Nährflüssigkeit von Flüssigkeitdurchtrittsöffnung zu Flüssigkeitdurchtrittsöffnung über die gesamte Länge eines Segmentes strömen muss. The liquid passage openings are arranged alternately, so that the nutrient liquid has to flow from liquid passage opening to liquid passage opening over the entire length of a segment.
Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, phototrophe Mikroorganismen mit der zum Wachsen erforderlichen Strahlung im hinreichenden Umfang auszusetzten, wobei zumindest eine langgesteckte Lichtquelle in einem inneren Segment sich entlang der Segmenttrennwandung erstreckt oder in dieser integriert ist. Integriert bedeutet dabei, dass die Segmenttrennwandung eine in dessen Längsrichtung verlaufende Aufnahme für eine Lichtquelle, wie LED-Röhre, aufweist, die sich somit über die gesamte oder nahezu gesamte Länge des Segments erstreckt. Insbesondere ist vorgesehen, dass die horizontal verlaufende Segmenttrennwandung Kopf- und/oder Bodenwandung des Segments ist oder beabstandet zum köpf- und/oder bodenseitig verlaufenden Rand des Segments verläuft. This results in the possibility of exposing phototrophic microorganisms to the radiation required for growth to a sufficient extent, with at least one elongated light source in an inner segment extending along the segment partition or being integrated into it. In this context, integrated means that the segment partition wall has a receptacle for a light source, such as an LED tube, running in its longitudinal direction, which thus extends over the entire or almost the entire length of the segment. In particular, it is provided that the horizontal segment partition wall is the top and/or bottom wall of the segment or runs at a distance from the top and/or bottom edge of the segment.
Bevorzugterweise sieht die Erfindung vor, dass oberstes Segment eine Flüssigkeitseinlassöffnung und/oder unterstes Segment eine Flüssigkeitsauslassöffnung aufweist oder umgekehrt. The invention preferably provides that the top segment has a liquid inlet opening and/or the bottom segment has a liquid outlet opening or vice versa.
Somit kann durch die bodenseitig verlaufende Öffnung problemlos Flüssigkeit abgelassen werden, um sodann die Vorrichtung zu reinigen. Thus, liquid can be drained off without any problems through the opening running on the bottom side, in order to then clean the device.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, dass die Segmente durch eine senkrecht verlaufende Zwischenwandung unterteilt sind, die sich über gesamte Höhe der Segmente und zwischen gegenüberliegenden Umfangswandungen erstreckt, die die Flüssigkeitdurchtrittsöffnungen begrenzen, wobei die Zwischenwandung in kopfseitig oder bodenseitig verlaufendem Segment im Bereich der Umfangswandung, von der die nächstliegende S egmenttrenn wandung unmittelbar ausgeht, eine Verbindungsöffnung zum Durchströmen von Flüssigkeit von einem Segmentbereich zum von der Zwischenwandung getrennten anderen Segmentbereich aufweist. Die Verbindungsöffnung befindet sich folglich im Bereich der angrenzenden Segmenttrennwand, in dem sich eine Flüssigkeitdurchtrittsöffnung nicht befindet. According to a further proposal of the invention, it is provided that the segments are subdivided by a vertically running intermediate wall, which extends over the entire height of the segments and between opposite peripheral walls, which delimit the liquid passage openings, with the intermediate wall in the segment running at the top or bottom in the area of the Circumferential wall, from which the next segment separation wall starts directly, has a connection opening for liquid to flow through from one segment area to the other segment area separated by the intermediate wall. The connection opening is consequently located in the area of the adjoining segment partition wall in which there is no liquid passage opening.
Somit strömt in der Vorrichtung Nährflüssigkeit in eine Hälfte vom Kopf- zum Bodenbereich und in der anderen Hälfte vom Boden- zum Kopfbereich. Die Verbindung zwischen den Bereichen erfolgt über die Zwischenwandung im Boden- oder Kopfbereich, und zwar dort, wo die nachfolgende Segmenttrennwandung unmittelbar von einer Umfangswandung ausgeht. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Nährflüssigkeit stets entlang der Gesamtlänge der S egmenttrennwand strömen muss, um sodann über eine Flüssigkeitdurchtrittsöffnung in einen weiteren Abschnitt des Segments bzw. eines benachbarten Segments zu gelangen. Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass das bodenseitige Segment wannenförmig und/oder das kopfseitige Segment als ein von einem Abdeckelement kopfseitig zu verschließender Rahmen ausgebildet ist. Auch besteht die Möglichkeit, dass das innere Segment bzw. die inneren Segmente als Rahmen ausgebildet ist bzw. sind. Thus, in the device, nutrient fluid flows in one half from top to bottom and in the other half from bottom to top. The connection between the areas takes place via the intermediate wall in the base or head area, namely there where the subsequent segment partition wall starts directly from a peripheral wall. This ensures that the nutrient liquid must always flow along the entire length of the segment dividing wall in order to then reach a further section of the segment or an adjacent segment via a liquid passage opening. It is preferably provided that the bottom segment is trough-shaped and/or the head segment is designed as a frame to be closed by a cover element on the head side. There is also the possibility that the inner segment or the inner segments is or are designed as a frame.
Somit ist die Vorrichtung aus geometrisch einfachen Elementen aufgebaut, die problemlos hergestellt und untereinander verbunden werden können. Die Lichtquelle wird über eine Öffnung einer Begrenzungswandung in die Vorrichtung hineingeschoben, die vorrichtungsinnenraumseitig von einer Umhüllenden wie Rohr umgeben ist, so dass bei laufendem Betrieb ein Austausch der Lichtquelle erfolgen kann. Die entsprechende insbesondere als Rohr ausgebildete Umhüllende besteht insbesondere aus PMMA (Polymethylmethacrylat). Thus, the device is made up of geometrically simple elements that can be easily manufactured and connected to one another. The light source is pushed into the device via an opening in a boundary wall, which is surrounded by an envelope such as a tube on the device interior side, so that the light source can be exchanged during operation. The corresponding envelope, designed in particular as a tube, consists in particular of PMMA (polymethyl methacrylate).
Die Segmente selbst bestehen aus Stahl, insbesondere V2A-Stahl. Gleiches gilt für die Zwischenwandung sowie die Abdeckung des kopfseitigen Segments. The segments themselves are made of steel, in particular V2A steel. The same applies to the intermediate wall and the covering of the segment at the head.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen. Further details, advantages and features of the invention result not only from the claims, the features to be taken from them - individually and/or in combination - but also from the following description of the preferred exemplary embodiments to be taken from the drawing.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 einen Ausschnitt einer Anlage mit aneinandergereihten Fermentern, 1 shows a section of a plant with fermenters lined up in a row,
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Fermenters, 2 shows a schematic representation of a first embodiment of a fermenter,
Fig. 3 der Fermenter gemäß Fig. 2 mit entfernter Seitenwandung, 3 shows the fermenter according to FIG. 2 with the side wall removed,
Fig. 4 ein in Bezug auf die Fig. 1 und 2 abgewandelter Fermenter in auseinandergezogener Darstellung, Fig. 5 eine zweite Ausführungsform eines Fermenters, 4 shows a modified fermenter in relation to FIGS. 1 and 2 in an exploded representation, 5 shows a second embodiment of a fermenter,
Fig. 6 ein Bodensegment des Fermenters gemäß Fig. 5, 6 shows a bottom segment of the fermenter according to FIG. 5,
Fig. 7 ein mittleres Segment des Fermenters gemäß Fig. 5 und 7 shows a middle segment of the fermenter according to FIG. 5 and
Fig. 8 ein kopfseitiges Segment des Fermenters gemäß Fig. 5. 8 shows a head-side segment of the fermenter according to FIG. 5.
Anhand der Figuren, in denen grundsätzlich gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, soll eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kultivieren von Mikroorganismen erläutert werden. Dabei sollen in den entsprechenden Vorrichtungen phototrophe Mikroorganismen gezüchtet werden. Der prinzipielle Aufbau der Vorrichtung ist jedoch auch geeignet, heterotrophe Mikroorganismen zu kultivieren. In diesem Fall wird anstelle von Licht und CO2 Zucker und Essigsäure (Acetat) zum Wachsen der Mikroorganismen in einer Nährstofflösung benutzt. A device according to the invention for cultivating microorganisms is to be explained with reference to the figures, in which basically the same elements are provided with the same reference numbers. Phototrophic microorganisms are to be cultured in the appropriate devices. However, the basic structure of the device is also suitable for cultivating heterotrophic microorganisms. In this case, instead of light and CO2, sugar and acetic acid (acetate) are used to grow the microorganisms in a nutrient solution.
Um entsprechende phototrophe Mikroorganismen zu kultivieren, werden in einer Anlage 10 nachstehend zu beschreibende, als Fermenter zu bezeichnende Vorrichtungen 100, 101, 200 strömungstechnisch in Reihe geschaltet, um durch die Fermenter 100, 101, 200 Mikroorganismen, wie Mikroalgen, enthaltende Flüssigkeit mittels einer Kreislaufpumpe 16 durch die Fermenter 100, 101, 200 im Kreislauf gefördert und einer Strahlung, insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 430 nm und 680 um ausgesetzt, wie dies nachstehend beschrieben wird. In order to cultivate corresponding phototrophic microorganisms, devices 100, 101, 200 to be described below, to be referred to as fermenters, are connected in series in terms of flow in a plant 10 in order to pump liquid containing microorganisms, such as microalgae, through the fermenter 100, 101, 200 by means of a circulation pump 16 is circulated through the fermenters 100, 101, 200 and exposed to radiation, in particular in the wavelength range between 430 nm and 680 μm, as will be described below.
Mittels nicht dargestellter Sensoren werden z.B. pH-Wert, Sauerstoffgehalt, Temperatur, Leitfähigkeit, optische Dichte gemessen, um gegebenenfalls CO2, NaOH und einen Dünger, wie Stickstoff-Kalium-Phosphor-Dünger, zuzudosieren. Nach Erreichen des erforderlichen Wachstums, das insbesondere durch die optische Dichte und den Sauerstoffgehalt der Flüssigkeit bestimmt wird, wird ein Teil der Suspension abgezogen und die entnommene Suspension aufkonzentriert und sodann den erforderlichen V erfahrensschritten unterzogen, um z.B. Omega 3, Proteine, Reinigungsmittel, Biokraftstoffe, Tierfutter oder Kunststoffe bzw. Substanzen für diese zu gewinnen. Den Fig. 2, 3 und 4 und 5 bis 8 sind drei Ausführungsformen von Fermentern 100, 101, 200 zu entnehmen, die in einer der Fig, 1 entsprechenden Anlage 10 in Reihe geschaltet und aneinandergereiht werden können. For example, pH, oxygen content, temperature, conductivity, optical density are measured by means of sensors that are not shown, in order to meter in CO2, NaOH and a fertilizer, such as nitrogen-potassium-phosphorus fertilizer, if necessary. After the required growth has been reached, which is determined in particular by the optical density and the oxygen content of the liquid, part of the suspension is drawn off and the suspension taken is concentrated and then subjected to the necessary process steps in order to, for example, contain omega 3, proteins, detergents, biofuels, to win animal feed or plastics or substances for them. FIGS. 2, 3 and 4 and 5 to 8 show three embodiments of fermenters 100, 101, 200 which can be connected in series and lined up in a plant 10 corresponding to FIG.
Charakteristisch für alle Ausfuhrungsformen der Fermenter 100, 101, 200 ist, dass diese horizontal verlaufende Trennwandungen aufweisen, um die Nährflüssigkeit quasi über Stufen durch die Fermenter 100, 200 strömen zu lassen, wobei ein mäanderförmiger Strömungsweg aufgezwungen wird. It is characteristic of all embodiments of the fermenters 100, 101, 200 that they have horizontally running partition walls in order to allow the nutrient liquid to flow through the fermenters 100, 200, as it were, over stages, with a meandering flow path being imposed.
Charakteristisch für die Fermenter 100, 101, 200 ist auch, dass diese aus Segmenten zusammengesetzt sind, so dass sich ein konstruktiver einfacher Aufbau ergibt. It is also characteristic of the fermenters 100, 101, 200 that they are composed of segments, resulting in a structurally simple structure.
Der Fermenter 100 gemäß Fig. 2 und 3 besteht aus vier Segmenten 102, 104, 106, 108, die jeweils einen quaderförmigen Raum begrenzen. Dabei ist das bodenseitig verlaufende Segment 102 wannen- oder kastenförmig ausgebildet und weist eine Auslassöffnung 104 auf, die bei nachfolgendem Fermenter mit einer im kopfseitigen Segment verlaufenden Einlassöffnung verbunden ist. Entsprechend weist der Fermenter 100 in seinem kopfseitigen Segment 108 eine Auslassöffnung 112 auf. The fermenter 100 according to FIGS. 2 and 3 consists of four segments 102, 104, 106, 108, each delimiting a cuboid space. The segment 102 running on the bottom side is embodied in the form of a trough or box and has an outlet opening 104 which, in the downstream fermenter, is connected to an inlet opening running in the segment on the top side. Correspondingly, the fermenter 100 has an outlet opening 112 in its head-side segment 108 .
Selbstverständlich wird die Erfindung nicht verlassen, wenn Ein- und Auslassöffnung ausgetauscht werden. Of course, the invention is not departed from if the inlet and outlet openings are exchanged.
Die Segmente 104, 106, 108 weisen die Form eines Rahmens auf, sind also boden- und kopfseitig offen. Das kopfseitige Segment 108 wird mit einem Deckel 114 verschlossen, so dass bei zusammengesetzten Segmenten 102, 104, 106, 108 ein geschlossenes Gehäuse 109 zur Verfügung steht, durch das Nährflüssigkeit entlang einer mäanderförmig verlaufenden Bahn strömt. The segments 104, 106, 108 have the shape of a frame, so they are open at the bottom and at the top. The head-side segment 108 is closed with a cover 114, so that when the segments 102, 104, 106, 108 are assembled, a closed housing 109 is available through which the nutrient liquid flows along a meandering path.
In den mittleren Segmenten 104, 106 sind stabförmige Lichtquellen in Form von LED- Leuchten, die sich in Längsrichtung der Segmente 104, 106 erstrecken, angeordnet und von transparenten Rohren, z.B. aus PMMA, umgeben. Die entsprechenden Rohre sind mit den Bezugszeichen 116, 118 gekennzeichnet. Charakteristisch für die Segmente 104, 106, 108 ist des Weiteren, dass diese in ihren Längsrichtungen verlaufende Segmenttrennwandungen 120, 122, 124, 126 aufweisen, die zur Bildung des gewünschten mäanderförmigen Strömungswegs, wie dieser durch die Pfeile 128, 130, 132 symbolisiert ist, alternierend von gegenüberliegenden Stirnwandungen der Segmente 104, 106, 108 ausgehen, wie die zeichnerischen Darstellungen selbsterklärend verdeutlichen. Rod-shaped light sources in the form of LED lights, which extend in the longitudinal direction of the segments 104, 106, are arranged in the middle segments 104, 106 and are surrounded by transparent tubes, for example made of PMMA. The corresponding tubes are identified by reference numerals 116, 118. Another characteristic of the segments 104, 106, 108 is that they have segment partitions 120, 122, 124, 126 running in their longitudinal directions, which are used to form the desired meandering flow path, as symbolized by the arrows 128, 130, 132. emanate alternately from opposite end walls of the segments 104, 106, 108, as the drawings make clear in a self-explanatory manner.
So geht von dem Segment 104 die Segmenttrennwand 126 von der Stirnseite, also Stirnwandung 134 aus und endet im Abstand zur gegenüberliegenden Stirnseite, also Stirnwandung 136, so dass sich ein als Flüssigkeitdurchtrittsöffnung zu bezeichnender Spalt 138 ergibt, durch den die Flüssigkeit entsprechend dem Pfeil 132 strömen kann. Die Segmenttrennwandung 126 ist gegenüber S eiten Wandungen 135, 137 des Segments 104 abgedichtet. The segment partition wall 126 extends from the end face of segment 104, i.e. end wall 134, and ends at a distance from the opposite end face, i.e. end wall 136, so that there is a gap 138, which can be designated as a liquid passage opening, through which the liquid flows according to arrow 132 can. The segment partition wall 126 is sealed off from the side walls 135, 137 of the segment 104.
Um den mäanderförmigen Strömungsweg zu erzielen, geht die S egmenttrennwandung 124 des Segments 106 von der in Bezug auf die Stirnwandung 134 gegenüberliegenden Stirnwandung 140 aus, so dass eine Durchtrittsöffnung im Bereich der Stirnwandung 142 zur Verfügung steht, die mit dem Bezugszeichen 144 gekennzeichnet ist. In order to achieve the meandering flow path, the segment dividing wall 124 of the segment 106 extends from the opposite end wall 140 in relation to the end wall 134, so that a passage opening is available in the region of the end wall 142, which is identified by reference numeral 144.
Damit das Segment 106 über seine gesamte Länge durchströmt werden kann, geht die von dem kopfseitigen Segment 108 ausgehende Segmenttrennwandung 120 von der Stirnwandung 144 aus, die auf derselben Seite wie die Stirnwandung 134 des unteren mittleren Segments 104 verläuft. Gegenüberliegend befindet sich sodann eine Flüssigkeitdurchtrittsöffnung 146, wie sich aus der Fig. 3 ergibt. So that the segment 106 can be flowed through over its entire length, the segment partition wall 120 starting from the head-side segment 108 extends from the end wall 144 which runs on the same side as the end wall 134 of the lower middle segment 104 . A liquid passage opening 146 is then located opposite, as can be seen from FIG.
Weist der Fermenter 102 in seinen mittleren Segmenten 104, 106 jeweils zumindest eine langgestreckte Lichtquelle aus LED ’s auf, so kann der Fermenter auch derart ausgebildet sein, dass nur ein mittleres Segment und somit nur eine Lichtquelle vorhanden ist. If the fermenter 102 has at least one elongated light source made of LEDs in each of its middle segments 104, 106, the fermenter can also be designed in such a way that there is only one middle segment and thus only one light source.
Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, mehr als zwei Lichtquellen in einem Fermenter zu integrieren. Of course, it is also possible to integrate more than two light sources in one fermenter.
Wie sich aus der zeichnerischen Darstellung ergibt, weisen die Stirnwandungen 134,142 der Segmente 104, 106 abgedichtete Öffnungen auf, um über diese Rohre 116, 118 und die Lichtquellen in das aus den Segmenten 102, 104, 106, 108 und dem Deckel 114 gebildete Gehäuse einzubringen bzw. zu entfernen. As can be seen from the drawing, the end walls 134,142 of the segments 104, 106 have sealed openings in order to have these tubes 116, 118 and the To introduce or remove light sources in the housing formed from the segments 102, 104, 106, 108 and the cover 114.
Der Fermenter 101 in Fig. 4 entspricht dem Grunde nach vom Aufbau dem Fermenter 100 mit der Einschränkung, dass die Rohre 116, 118 für die Lichtquellen in flächigen Flüssigkeitsführungselementen 125, 127 integriert sind, die gleichfalls die Funktion der zuvor erläuterten Segmenttrennwandungen ausüben, um die mäanderförmig verlaufende Strömung sicherzustellen. Da das Segment 104 zwei S egmenttrennwände 126, 127 aufweist, verlaufen die von diesen freigegebenen Flüssigkeitdurchtrittsöffnungen 138, 139 im Bereich der gegenüberliegenden Stirnwandungen 134, 136. Infolgedessen verläuft dieThe fermenter 101 in Fig. 4 basically corresponds to the structure of the fermenter 100 with the restriction that the tubes 116, 118 for the light sources are integrated in flat liquid guiding elements 125, 127, which also perform the function of the previously explained segment partitions in order to ensure a meandering flow. Since the segment 104 has two segment partitions 126, 127, the liquid passage openings 138, 139 released by these run in the region of the opposite end walls 134, 136. As a result, the
Segmenttrennwandung 124 beabstandet zur Stirnwandung 140 und geht von der gegenüberliegenden Stirnwandung 142 aus, um sodann die Durchtrittsöffnung 143 zu durchströmen, die zwischen der Segmenttrennwandung 125 und der Stirnwandung 142 verläuft. Segment partition 124 spaced from the end wall 140 and starts from the opposite end wall 142 in order to then flow through the passage opening 143 which runs between the segment partition 125 and the end wall 142 .
Entsprechend muss die Segmenttrennwandung 120 von der Stirnwandung 144 ausgehen, um beabstandet zur gegenüberliegenden Stirnwandung 145 zu enden. Prinzipieller Aufbau des Fermenters 101 entspricht jedoch dem Fermenter 100, so dass auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird. Correspondingly, the segment partition 120 must start from the end wall 144 in order to end at a distance from the opposite end wall 145 . However, the basic structure of the fermenter 101 corresponds to the fermenter 100, so that reference is made to the relevant statements.
Die Segmente 102, 104, 106, 108 werden miteinander verbunden. Die Stirnwandungen der rechten bzw. linken Seite der Segmente 100, 200, 400, 508 gehen genauso bündig ineinander über wie die Längsseitenwandungen, so dass der Fermenter 100, 101 ein Gehäuse in Quaderform aufweist. The segments 102, 104, 106, 108 are connected to each other. The end walls of the right and left sides of the segments 100, 200, 400, 508 merge into one another just as flush as the longitudinal side walls, so that the fermenter 100, 101 has a cuboid housing.
Der Fermenter 200 entsprechen der Darstellung in Fig. 8 unterscheidet sich von den Fermentern 100, 101 dahingehend, dass in diesen zwei in derselben Ebene verlaufende Lichtquellen in Längsrichtung des Gehäuses 250 verlaufen, das gleichfalls durch Segmente 202, 204, 208 wie die Fermenter 100, 101 gebildet wird, also aus diesen zusammengesetzt ist. Abweichend weist der Fermenter 200 nur ein mittleres Segment 204 auf. Auch sind die Einlass- und Auslassöffnungen 210, 212 im kopfseitigen Segment 208 vorhanden, wenngleich dies eine Einschränkung der erfindungsgemäßen Lehre nicht bildet. Vielmehr können Einlass- und Auslassöffnung auch im bodenseitigen Segment 202 vorgesehen sein. The fermenter 200 as shown in FIG. 8 differs from the fermenters 100, 101 in that in these two light sources running in the same plane run in the longitudinal direction of the housing 250, which is also divided by segments 202, 204, 208 like the fermenters 100, 101 is formed, so is composed of these. Differing from this, the fermenter 200 has only one middle segment 204 . Also, the inlet and outlet ports 210, 212 are provided in the head end segment 208. although this does not form a limitation of the teaching according to the invention. Rather, the inlet and outlet openings can also be provided in the bottom segment 202 .
Das Gehäuse 250, also die Segmente 202, 204, 208, ist durch eine Zwischenwandung 252 in Bereiche 255, 256 unterteilt, die sich von der Bodenwandung 254 des bodenseitigen Segments 202 bis zur Unterseite des Deckels 214 erstreckt. Jeder Bereich 255, 256 wird mäanderförmig von der Nährflüssigkeit durchströmt, in der die phototrophen Mikroorganismen wachsen sollen. Damit die Flüssigkeit von dem Bereich 255 in den Bereich 256 strömen kann und erwähntermaßen in jedem Bereich 255, 256 einen mäanderförmigen Strömungsweg beschreibt, wie dieser anhand der Fig. 3 erläutert worden ist, weist die Trennwand 252 im Bodenbereich eine Aussparung 260 auf in dem Bereich, in dem eine von der Zwischenwand 252 ausgehende Segmenttrennwandung 262 von der Stirnwandung 264 des bodenseitigen Segments 202 ausgeht, so dass die Flüssigkeit zunächst entlang des gegenüber der Seitenwandung 266 des Segments 202 abgedichteten Abschnitts 268 der Segmenttrennwandung 262 strömen muss, um sodann über die im Bereich der der Stirnwandung 264 gegenüberliegenden Stirnwandung 270 vorhandenen Flüssigkeit- durchtrittsöffnung 272 in das mittlere Segment 204 strömen zu können. The housing 250, ie the segments 202, 204, 208, is divided into regions 255, 256 by an intermediate wall 252, which extends from the bottom wall 254 of the bottom segment 202 to the underside of the cover 214. The nutrient liquid in which the phototrophic microorganisms are to grow flows through each area 255, 256 in a meandering manner. So that the liquid can flow from area 255 into area 256 and, as mentioned, describes a meandering flow path in each area 255, 256, as has been explained with reference to FIG. 3, the partition 252 has a recess 260 in the bottom area in the area , in which a segment partition 262 emanating from the intermediate wall 252 extends from the end wall 264 of the bottom segment 202, so that the liquid must first flow along the section 268 of the segment partition 262 that is sealed off from the side wall 266 of the segment 202, in order then to flow over the area in the area to be able to flow into the middle segment 204 through the end wall 270 located opposite the end wall 270 .
Das mittlere Segment 204 ist in Fig. 7 dargestellt und weist - wie die weiteren Segmente mit Ausnahme des bodenseitigen Segments 202 und die der der Fermenter 100, 101 - eine Rahmenstruktur auf, die aus Stirnwandungen 234, 236 und Seitenwandungen 237, 238 gebildet wird. Die Stirnwandung 234 weist zwei Öffnungen auf, über die nicht dargestellte rohrförmige Aufnahmen für Lichtquellen eingesetzt werden können, die von Halterangen 274, 276 aufgenommen werden, die in ihren Enden halbringförmige Abschnitte aufweisen, in die die Rohre für die Lichtquellen eingebracht werden. Einige der halbkreisförmigen Abschnite sind mit den Bezugszeichen 276, 278 gekennzeichnet. In den angrenzenden Bereichen weisen die Halterungen 276, 278 plattenförmige Bereiche 280, 282, 286 auf, die in einer Ebene verlaufen und dann, wenn die Aufnahmen für die Lichtquellen in die Halterungen 276, 278 eingebracht sind, eine weitereThe middle segment 204 is shown in FIG. 7 and, like the other segments with the exception of the bottom segment 202 and those of the fermenters 100, 101, has a frame structure which is formed from end walls 234, 236 and side walls 237, 238. The end wall 234 has two openings through which tubular receptacles (not shown) for light sources can be inserted, which are received by holding rings 274, 276 which have semi-annular sections at their ends into which the tubes for the light sources are inserted. Some of the semicircular sections are identified by reference numerals 276,278. In the adjoining areas, the holders 276, 278 have plate-shaped areas 280, 282, 286, which run in one plane and then, when the receptacles for the light sources are placed in the holders 276, 278, in another
Segmenttrennwandung bilden, die beabstandet zu der Stirnwandung 234 endet, um eine Flüssigkeitdurchtrittsöffnung zur Verfügung zu stellen. Das Kopfsegment 208 ist isoliert in Fig. 8 dargestellt. Auch dieses Segment 208 weist eineform segmental partition terminating spaced from end wall 234 to provide a liquid passage opening. The head segment 208 is shown in isolation in FIG. This segment 208 also has a
Rahmenstruktur mit Stirnwänden 244, 245 und S eitenwandungen 246, 247 auf. An den Stirnwandungen sind abgedichtete Öffnungen für den Zufluss 212 und den Auslass 210 vorhanden. Die in dem Segment 208 vorhandene Segmenttrennwandung 220 geht von der Stirnwandung 244 aus und endet beabstandet zur Stirnwandung 245, um die Flüssigkeitdurchtrittsöffnung 246 zur Verfügung zu stellen. Frame structure with end walls 244, 245 and side walls 246, 247. Sealed inlet 212 and outlet 210 openings are provided on the end walls. The segment partition wall 220 present in the segment 208 starts at the end wall 244 and ends at a distance from the end wall 245 in order to provide the liquid passage opening 246 .
Die Zwischenwandung 252 durchsetzt abdichtend die Segmenttrennwandung 220 und erstreckt sich zwischen den die Halterungen 274, 276 aufweisenden eineThe intermediate wall 252 sealingly passes through the segment partition 220 and extends between the brackets 274, 276 having a
Segmenttrennwand bildenden Abschnitten 282, 286, so dass das aus den Segmenten 202, 204, 208 gebildete Gehäuse 250 des Fermenters 200 in die Bereiche 254, 256 unterteilt ist, die von der Nährflüssigkeit mäanderförmig durchströmt werden. Sections 282, 286 forming the segment partition wall, so that the housing 250 of the fermenter 200 formed from the segments 202, 204, 208 is divided into the regions 254, 256 through which the nutrient liquid flows in a meandering manner.
Die Segmente 102, 104, 106, 108, 202, 204, 208 bestehen insbesondere aus V2A-Stahl. Gleiches gilt in Bezug auf die Halterungen 274, 276, die Zwischenwandung 252 sowie die Segmenttrennwandungen 120, 124, 125, 126, 127, 262, 274, 276. The segments 102, 104, 106, 108, 202, 204, 208 consist in particular of V2A steel. The same applies to the brackets 274, 276, the partition 252 and the segment partitions 120, 124, 125, 126, 127, 262, 274, 276.
Die die LED-Lichtquellen aufnehmenden Rohre sollten aus PMMA bestehen. The tubes accommodating the LED light sources should be made of PMMA.
Die Fermenter 100, 101 können ein F assungsvermögen von 250 Liter und der Fermenter 200 ein Fassungsvermögen von ca. 350 Liter aufweisen. The fermenter 100, 101 can have a capacity of 250 liters and the fermenter 200 can have a capacity of about 350 liters.
Fermenter 100, 101, 200 können derart aneinandergereiht werden, dass sich z.B. ein Gesamtvolumen von 10 m3 ergibt. Mit einer entsprechenden Anlage können 500 kg Algen pro Tag produziert werden. Fermenters 100, 101, 200 can be lined up in such a way that a total volume of 10 m 3 results, for example. With an appropriate system, 500 kg of algae can be produced per day.

Claims

Ansprüche Vorrichtung zum Kultivieren von Mikroorganismen Claims Device for culturing microorganisms
Vorrichtung (100, 101, 200) zum Kultivieren von Mikroorganismen, bevorzugterweise von phototrophen Mikroorganismen, vorzugsweise Phytoplankton, insbesondere Mikroalgen, wie Spirulina oder Chlorella, umfassend ein Behältnis mit zwei ersten und zwei zweiten B egrenzungswandungen sowie zumindest eine zwischen diesen sich erstreckende Trennwandung (120, 124, 125, 126, 127, 262), die mit einem ersten Rand von einer der erstenDevice (100, 101, 200) for cultivating microorganisms, preferably phototrophic microorganisms, preferably phytoplankton, in particular microalgae such as spirulina or chlorella, comprising a container with two first and two second boundary walls and at least one partition wall (120 , 124, 125, 126, 127, 262) with a first margin of one of the first
Begrenzungswandungen ausgeht, beabstandet zu der anderen Begrenzungswandung mit einem zweiten Rand zur Bildung einer Flüssigkeitdurchtrittsöffnung (138, 142, 143, 146) endet und verbleibende Ränder der Trennwandung sich entlang der zweiten B egrenzungswandungen erstrecken, dadurch gekennzeichnet , dass die zumindest eine Trennwandung (120, 124, 125, 126, 127, 262) horizontal oder im Wesentlichen horizontal verläuft. boundary walls, ends at a distance from the other boundary wall with a second edge to form a liquid passage opening (138, 142, 143, 146) and remaining edges of the partition wall extend along the second boundary walls, characterized in that the at least one partition wall (120, 124, 125, 126, 127, 262) is horizontal or substantially horizontal.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Behältnis aus mehreren übereinander angeordneten Segmenten (102, 104, 106, 108, 202, 204, 208) zusammengesetzt ist, deren Umfangswandungen (134, 136, 140, 142, 144, 135, 137) die ersten und zweiten Begrenzungswandungen bilden, und dass zumindest einige der Segmente jeweils zumindest eine quer zu den Umfangswandungen verlaufende jeweils die Trennwandung bildende Segmenttrennwandung (120, 124, 125, 126, 262) aufweist, wobei die Segmente derart übereinander angeordnet sind, dass die durchströmbaren Flüssigkeitdurchtrittsöfftiungen alternierend zu den aus den Umfangswandungen gebildeten ersten Begrenzungswandungen verlaufen. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die horizontal verlaufende Segmenttrennwandung (120, 124, 125, 126, 262) Kopf- und/oder Bodenwandung des Segments (102, 104, 106, 108, 202, 204, 208) ist oder beabstandet zum köpf- und/oder bodenseitig verlaufenden Rand des Segments verläuft, Device according to Claim 1, characterized in that the container is composed of several segments (102, 104, 106, 108, 202, 204, 208) arranged one above the other, the peripheral walls (134, 136, 140, 142, 144, 135, 137 ) form the first and second boundary walls, and that at least some of the segments each have at least one segment partition wall (120, 124, 125, 126, 262) running transversely to the peripheral walls and forming the partition wall, the segments being arranged one above the other in such a way that the through-flowable liquid passage openings run alternately to the first boundary walls formed from the peripheral walls. Device according to Claim 1 or 2, characterized in that the horizontal segment partition (120, 124, 125, 126, 262) is the top and/or bottom wall of the segment (102, 104, 106, 108, 202, 204, 208). or spaced apart from the top and/or bottom edge of the segment,
Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass zumindest eine langgestreckte Lichtquelle in einem inneren Segment (104, 106, 206) sich entlang der S egmenttrennwandung erstreckt, Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one elongated light source in an inner segment (104, 106, 206) extends along the segment partition wall,
Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die S egmenttrennwandung (120, 124, 125, 126, 262) mit einer Aufnahme (276, 278) der sich entlang der Segmenttrennwandung erstreckenden Lichtquelle verbunden oder integraler Bestandteil dieser ist. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the segment partition (120, 124, 125, 126, 262) is connected to a receptacle (276, 278) of the light source extending along the segment partition or is an integral part of this.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass oberstes Segment (108, 208) eine Flüssigkeitseinlassöffnung und/oder unterstes Segment eine Flüssigkeitsauslassöffnung aufweist oder umgekehrt. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the top segment (108, 208) has a liquid inlet opening and/or the bottom segment has a liquid outlet opening or vice versa.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Segmente (202, 204, 206) durch eine senkrecht verlaufende Zwischenwandung (252) unterteilt sind, die sich über gesamte Höhe der Segmente und zwischen gegenüberliegenden Umfangswandungen erstreckt, die die Flüssigkeitdurchtrittsöffnungen begrenzen, wobei die Zwischenwandung in kopfseitig oder bodenseitig verlaufendem Segment im Bereich der Umfangswandung, von der die nächstliegende S egmenttrennwandung ausgeht, eine V erbindungsöffnung (260) zum Durchströmen von Flüssigkeit von einem Segmentbereich (255) zum von der Zwischenwandung getrennten anderen Segmentbereich (256) aufweist. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the segments (202, 204, 206) are divided by a vertical partition (252) which extends over the entire height of the segments and between opposite peripheral walls which delimit the liquid passage openings, wherein the intermediate wall in the segment running on the top or bottom side has a connecting opening (260) for liquid to flow through from one segment area (255) to the other segment area (256) separated by the intermediate wall, in the area of the peripheral wall from which the next segment partition wall starts.
8. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass zwischen den köpf- und bodenseitig verlaufenden Segmenten (102, 108, 202, 208) zumindest ein eine langgestreckte Lichtquelle aufweisendes inneres Segment (104, 106, 204) angeordnet ist. 8. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one inner segment (104, 106, 204) having an elongate light source is arranged between the segments (102, 108, 202, 208) running at the top and bottom.
9. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das bodenseitige Segment (102, 202) wannenförmig ausgebildet ist und/oder das kopfseitige Segment (108, 208) als ein von einem Abdeckelement (114, 214) kopfseitig zu verschließender Rahmen ausgebildet ist. 9. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the bottom segment (102, 202) is trough-shaped and/or the head-side segment (108, 208) is a frame to be closed by a cover element (114, 214) on the head side is trained.
10. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das innere Segment bzw. die inneren Segmente (104, 106, 208) als Rahmen ausgebildet ist bzw. sind. 10. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the inner segment or the inner segments (104, 106, 208) is or are designed as a frame.
11. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die langgestreckte Lichtquelle innerhalb eines beab standet zur Lichtquelle verlaufenden Rohr (116, 118) angeordnet ist, das insbesondere aus PMMA (Polymethylmethacrylat) besteht. 12. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Segmente (102, 104, 106, 108, 202, 204, 208), die11. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the elongated light source is arranged within a tube (116, 118) which runs at a distance from the light source and consists in particular of PMMA (polymethyl methacrylate). 12. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the segments (102, 104, 106, 108, 202, 204, 208), the
Segmenttrennwandungen (120, 124, 125, 126, 262) sowie die Zwischenwandung (252) aus Stahl, insbesondere V2A-Stahl, bestehen. Segment partitions (120, 124, 125, 126, 262) and the intermediate wall (252) are made of steel, in particular V2A steel.
13. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass mehrere Behältnisse (100, 101, 200) strömungstechnisch in Reihe miteinander verbunden sind. 13. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that a plurality of containers (100, 101, 200) are fluidically connected to one another in series.
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