[go: up one dir, main page]

RU2586534C1 - Apparatus for culturing autotrophic microorganisms - Google Patents

Apparatus for culturing autotrophic microorganisms Download PDF

Info

Publication number
RU2586534C1
RU2586534C1 RU2014153346/10A RU2014153346A RU2586534C1 RU 2586534 C1 RU2586534 C1 RU 2586534C1 RU 2014153346/10 A RU2014153346/10 A RU 2014153346/10A RU 2014153346 A RU2014153346 A RU 2014153346A RU 2586534 C1 RU2586534 C1 RU 2586534C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
section
culture fluid
shaft
output
recirculation pipe
Prior art date
Application number
RU2014153346/10A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Анатольевич Шевцов
Алексей Викторович Дранников
Елена Александровна Шабунина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ")
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ")
Priority to RU2014153346/10A priority Critical patent/RU2586534C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2586534C1 publication Critical patent/RU2586534C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M1/00Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/04Apparatus for enzymology or microbiology with gas introduction means

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

FIELD: biology.
SUBSTANCE: invention relates to cultivation of microorganisms. Device for culturing autotrophic microorganisms is disclosed. Apparatus comprises a cylindrical housing divided by horizontal partitions into sections for inlet and outlet of culture fluid and an additional section with inside mirror surface, pipes for inlet and outlet of cooling air, a film-forming device, an incandescent lamp, a bubbling device, a system for recirculation of culture fluid. System consists of a transparent circulation pipe located vertically along axis of symmetry of vehicle. Bubbling device with a mixture of carbon dioxide gas feed branch pipe with air is made in form of annular header in output of culture fluid, wherein inside central tube there is a shaft, circulation on shaft in zone of additional section is fixed rotary blower guide culture liquid from output of culture medium through circulation pipe in section of its input. Lower part of shaft is equipped with impeller made with possibility of rotation around its axis due to gas flow kinetic energy.
EFFECT: invention provides higher yield of biomass, higher quality, reduced dimensions of device, simplified design, reduced power consumption, optimum distribution of gas flow, higher quality of transfer.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к пленочным аппаратам для культивирования автотрофных микроскопических организмов и может бать использовано в микробиологической и других отраслях промышленности, предусматривающих применение продукции культивирования, например, в комбикормовой, в фармацевтической и косметической промышленности.The invention relates to film devices for the cultivation of autotrophic microscopic organisms and can be used in microbiological and other industries involving the use of cultivation products, for example, in animal feed, in the pharmaceutical and cosmetic industries.

Известен аппарат для выращивания микроорганизмов [Пат. РФ 2221038 / Н.А. Войнов, О.Н. Войнова, П.Б. Козленко. - 4918978/26. Заявлено 10.01.2001. Опубл. 19.01.2004 г.], содержащий корпус со штуцерами для ввода и вывода жидкости, ввода и вывода газа-теплоносителя, разделенный горизонтальными перегородками на секции для ввода и вывода жидкости, теплообменную и дополнительную секции, через которые пропущены цилиндрические трубы, снабженные распределителем жидкости и винтовой спиралью.A known apparatus for growing microorganisms [US Pat. RF 2221038 / N.A. Voinov, O.N. Voinova, P.B. Kozlenko. - 4918978/26. Declared January 10, 2001. Publ. January 19, 2004], comprising a housing with fittings for fluid inlet and outlet, heat carrier gas inlet and outlet, separated by horizontal partitions into sections for fluid inlet and outlet, heat exchange and additional sections through which cylindrical pipes equipped with a liquid distributor and helical spiral.

Однако данный аппарат не может быть использован для культивирования автотрофных микроорганизмов, таких как микроскопические водоросли, цианобактерии, для роста и размножения которых необходима световая энергия в силу следующих причин:However, this apparatus cannot be used for the cultivation of autotrophic microorganisms, such as microscopic algae, cyanobacteria, for the growth and reproduction of which light energy is necessary for the following reasons:

- не позволяет снабжать автотрофный микроорганизм световой энергией, так как в конструкции не предусмотрена установка источника световой энергии для освещения суспензии в дополнительной секции, а цилиндрические трубы в зоне освещения выполнены непрозрачными;- it is not possible to supply light to the autotrophic microorganism, since the design does not provide for the installation of a light energy source to illuminate the suspension in an additional section, and the cylindrical pipes in the lighting zone are made opaque;

- не позволяет осуществлять интенсивный теплоотвод для компенсации нагрева при освещении, так как в дополнительную секцию подается воздух с низким коэффициентом теплопроводности; - does not allow for intensive heat removal to compensate for heating under lighting, since air with a low coefficient of thermal conductivity is supplied to the additional section;

- не создает равных условий культивирования в каждой из цилиндрических труб, поскольку не обеспечивается равномерная подача углекислого газа;- does not create equal conditions for cultivation in each of the cylindrical pipes, since it does not provide a uniform supply of carbon dioxide;

- не предусматривает в секции вывода жидкости непрерывного барботажа, повышающего суммарный коэффициент массообмена в аппарате.- does not provide for continuous bubbling in the liquid withdrawal section, increasing the total mass transfer coefficient in the apparatus.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является аппарат для культивирования автотрофных микроорганизмов [Пат. № 2458980 С1 РФ, МПК С12М 1/00, C12М 1/06, В01D 3/32. Аппарат для культивирования автотрофных микроорганизмов / А.А. Шевцов, А.В. Дранников, Н.Ю. Ситников, А.В. Пономарев, И.В. Мажулина, заявитель и патентообладатель Воронеж. гос. технол. акад. - № 2011126828/10. Заявлено 29.06.20111. Опубл. 20.08.2012. Бюл. № 23], включающий цилиндрический корпус, разделенный горизонтальными перегородками на секции для ввода и вывода культуральной жидкости и дополнительную секцию с внутренней зеркальной поверхностью и патрубками для ввода и вывода охлаждающего воздуха, предназначенную для освещения, через которые пропущены вертикально установленные прозрачные цилиндрические трубки, каждая из которых имеет винтовую спираль из проволоки, закрепленной на ее внутренней поверхности, пленкообразующее устройство; лампу накаливания и барботажное устройство.The closest in technical essence and the achieved effect is an apparatus for the cultivation of autotrophic microorganisms [Pat. No. 2458980 C1 of the Russian Federation, IPC S12M 1/00, C12M 1/06, B01D 3/32. Apparatus for the cultivation of autotrophic microorganisms / A.A. Shevtsov, A.V. Drannikov, N.Yu. Sitnikov, A.V. Ponomarev, I.V. Mazhulina, applicant and patentee Voronezh. state technol. Acad. - No. 2011126828/10. Stated 06/29/20111. Publ. 08/20/2012. Bull. No. 23], including a cylindrical body, divided by horizontal partitions into sections for input and output of culture fluid and an additional section with an internal mirror surface and nozzles for input and output of cooling air, intended for lighting through which vertically mounted transparent cylindrical tubes are passed, each of which has a helical spiral of wire fixed on its inner surface, a film-forming device; incandescent lamp and bubbler device.

Однако данное устройство имеет следующие недостатки:However, this device has the following disadvantages:

- невысокий выход биомассы, поскольку отсутствует рециркуляционная труба, обеспечивающая интенсивное перемещение культуральной жидкости;- low yield of biomass, since there is no recirculation pipe, providing intensive movement of the culture fluid;

- низкое качество получаемой биомассы в связи с тем, что не созданы условия для более равномерного освещения культуральной жидкости при ее рециркуляции посредством коаксиального размещения лампы; - low quality of the resulting biomass due to the fact that there are no conditions for more uniform illumination of the culture fluid during its recirculation by means of coaxial placement of the lamp;

- компоновочное решение аппарата нельзя признать оптимальным, т.к. в центральной зоне рабочего объема аппарата расположены лампы для освещения культуральной жидкости, а не рециркуляционная труба, обеспечивающая многократный возврат жидкости с последующим культивированием до достижения заданной концентрации биомассы культуральной жидкости с требуемым выходом; - the layout solution of the device cannot be considered optimal, because in the central zone of the working volume of the apparatus there are lamps for illuminating the culture fluid, and not a recirculation pipe that provides multiple return of the fluid with subsequent cultivation until the desired biomass concentration of the culture fluid is reached with the desired output;

- сложность конструкции аппарата из-за чередующихся секций при культивировании суспензии с учетом чередования участков освещения и охлаждения делает её части труднодоступными при профилактическом обслуживании, а также непосредственно связана с увеличением габаритных размеров аппарата;- the complexity of the design of the apparatus due to alternating sections during cultivation of the suspension, taking into account the alternation of the lighting and cooling sections, makes its parts difficult to access during preventive maintenance, and is also directly related to the increase in the overall dimensions of the apparatus;

- высокие удельные энергозатраты на получение биомассы, поскольку не используется кинетическая энергия газового субстрата на входе в биореактор;- high specific energy consumption for biomass production, since the kinetic energy of the gas substrate at the entrance to the bioreactor is not used;

- не созданы условия для более равномерного освещения культуральной жидкости при ее рециркуляции посредством коаксиального размещения лампы;- conditions are not created for a more uniform illumination of the culture fluid during its recirculation through the coaxial placement of the lamp;

- не позволяет обеспечить рациональное распределение потока газа, так как в конструкции не используется кольцевой коллектор по всему сечению аппарата.- does not allow for a rational distribution of the gas flow, since the design does not use an annular collector over the entire cross section of the apparatus.

Техническая задача изобретения заключается в создании аппарата для культивирования автотрофных микроорганизмов, позволяющего снизить удельные энергозатраты на рециркуляцию культуральной жидкости и газового субстрата и повысить эффективность тепло- и массообмена с высоким выходом готовой биомассы за счет увеличения поверхности контакта газа с жидкостью путем интенсивного барботирования газовой фазы.The technical task of the invention is to create an apparatus for the cultivation of autotrophic microorganisms, which allows to reduce the specific energy consumption for recirculation of the culture fluid and gas substrate and to increase the efficiency of heat and mass transfer with a high yield of finished biomass by increasing the gas-liquid contact surface by intensively bubbling the gas phase.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в аппарате для культивирования автотрофных микроорганизмов, содержащем цилиндрический корпус, разделенный горизонтальными перегородками на секции для ввода и вывода культуральной жидкости и дополнительную секцию с внутренней зеркальной поверхностью, предназначенную для освещения, и патрубками для ввода и вывода охлаждающего воздуха; через горизонтальные прегородки пропущены вертикально установленные прозрачные цилиндрические трубки, каждая из которых имеет винтовую спираль из проволоки, закрепленной на ее внутренней поверхности; пленкообразующее устройство; лампу накаливания и барботажное устройство, новым является то, что аппарат снабжен системой рециркуляции культуральной жидкости, состоящей из прозрачной рециркуляционной трубы, расположенной вертикально по оси симметрии аппарата, причем лампа накаливания установлена коаксиально в секции дополнительного освещения с возможностью освещения вертикальных трубок и центральной рециркуляционной трубы; а барботажное устройство с патрубком подачи смеси углекислого газа с воздухом выполнено в виде кольцевого коллектора по всему сечению аппарата в секции вывода культуральной жидкости, при этом внутри центральной рециркуляционной трубы установлен вал в подшипниках, корпус одного из которых расположен в верхней части аппарата, корпус другого подшипника расположен в патрубке подачи газа барботажного устройства, причем на валу в зоне дополнительной секции, предназначенной для освещения, закреплен роторный нагнетатель, направляющий культуральную жидкость из секции вывода питательной среды через рециркуляционную трубу в секцию ее ввода, а нижняя часть вала снабжена крыльчаткой, которая расположена в патрубке барботажного устройства с возможностью вращения вокруг своей оси за счет кинетической энергии потока газа, подаваемого в секцию вывода культуральной жидкости.The object of the invention is achieved by the fact that in the apparatus for cultivating autotrophic microorganisms, comprising a cylindrical body, divided by horizontal partitions into sections for input and output of culture fluid and an additional section with an internal mirror surface, designed for lighting, and pipes for input and output of cooling air ; vertically mounted transparent cylindrical tubes are passed through horizontal partitions, each of which has a helical spiral of wire fixed to its inner surface; film forming device; an incandescent lamp and a bubbler device, it is new that the apparatus is equipped with a culture fluid recirculation system consisting of a transparent recirculation pipe located vertically along the axis of symmetry of the apparatus, and the incandescent lamp is mounted coaxially in the additional lighting section with the possibility of illuminating the vertical tubes and the central recirculation pipe; and the bubbler device with a nozzle for supplying a mixture of carbon dioxide with air is made in the form of an annular collector over the entire cross section of the apparatus in the outlet section of the culture fluid, while inside the central recirculation pipe there is a shaft in bearings, the housing of one of which is located in the upper part of the apparatus, the housing of another bearing located in the gas supply pipe of the bubbler device, and on the shaft in the area of the additional section for lighting, a rotary supercharger is mounted, directing the cult -sectoral liquid nutrient medium from the section output via the recirculation tube in its input section, and the lower part of the shaft provided with an impeller which is arranged in the pipe the bubbling device rotatable around its axis due to the kinetic energy of the gas flow supplied to the output section of the medium.

На фиг.1 представлен общий вид аппарата для культивирования автотрофных микроорганизмов.Figure 1 presents a General view of the apparatus for the cultivation of autotrophic microorganisms.

Аппарат состоит из корпуса 1, который разделен горизонтальными перегородками 2 на секции ввода культуральной жидкости 3, вывода культуральной жидкости 4, и дополнительную секцию 5 с внутренней зеркальной поверхностью, предназначенную для освещения суспензии автотрофных микроорганизмов. В горизонтальных перегородках 2 вертикально установлены прозрачные цилиндрические трубки 6 с пленкообразующим устройством 7 и прозрачная рециркуляционная труба 8, расположенная вертикально по оси симметрии аппарата. По длине прозрачных цилиндрических трубок на их внутренней поверхности нанесена винтовая спираль из проволоки 9.The apparatus consists of a housing 1, which is divided by horizontal partitions 2 into sections for introducing culture fluid 3, outlet for culture fluid 4, and an additional section 5 with an internal mirror surface designed to illuminate a suspension of autotrophic microorganisms. Transparent cylindrical tubes 6 with a film-forming device 7 and a transparent recirculation pipe 8 located vertically along the axis of symmetry of the apparatus are vertically installed in the horizontal partitions 2. A spiral of wire 9 is applied along the length of the transparent cylindrical tubes on their inner surface.

В дополнительной секции 5 коаксиально установлена лампа накаливания 10 с возможностью освещения прозрачных цилиндрических трубок 6 и прозрачной рециркуляционной трубы 8. В секции вывода культуральной жидкости 4 размещено барботажное устройство 11, выполненное в виде кольцевого коллектора по всему сечению аппарата, с патрубком подачи смеси углекислого газа и воздуха 12. Внутри рециркуляционной трубы 8 установлен вал 13 в подшипниках 14 и 15. Корпус 16 подшипника 14 с крышкой 17 и сальником 18 закреплен в верхней части аппарата. Корпус подшипника 15 с крышкой 20 и сальником 21 расположен в патрубке барботажного устройства 11.In an additional section 5, an incandescent lamp 10 is coaxially installed with the ability to illuminate transparent cylindrical tubes 6 and a transparent recirculation pipe 8. In the outlet section of the culture fluid 4 there is a bubbler device 11 made in the form of an annular collector over the entire cross section of the apparatus, with a nozzle for supplying a mixture of carbon dioxide and air 12. Inside the recirculation pipe 8, a shaft 13 is installed in the bearings 14 and 15. The housing 16 of the bearing 14 with the cover 17 and the gland 18 is fixed in the upper part of the apparatus. The bearing housing 15 with a cover 20 and an oil seal 21 is located in the nozzle of the bubbler device 11.

На валу 13 внутри рециркуляционной трубы 8 в зоне вывода жидкости 4 закреплен роторный нагнетатель 22, направляющий культуральную жидкость из секции вывода культуральной жидкости 4 через рециркуляционную трубу 8 в секцию её ввода 3. Нижняя часть вала 13 снабжена крыльчаткой 23, которая расположена в патрубке 12 барботажного устройства 11 с возможностью вращения вокруг своей оси за счет кинетической энергии потока смеси углекислого газа с воздухом, подаваемой в секцию вывода культуральной жидкости 4.A rotary supercharger 22 is fixed on the shaft 13 inside the recirculation pipe 8 in the liquid outlet zone 4, which directs the culture fluid from the culture liquid outlet 4 through the recirculation pipe 8 to its input section 3. The lower part of the shaft 13 is equipped with an impeller 23, which is located in the bubbler nozzle 12 device 11 with the possibility of rotation around its axis due to the kinetic energy of the flow of a mixture of carbon dioxide with air supplied to the output section of the culture fluid 4.

На корпусе аппарата 1 размещены штуцера для ввода культуральной жидкости (суспензии автотрофного организма) 24 и вывода культуральной жидкости (готовой биомассы) 25, штуцера для ввода и вывода охлаждающего воздуха 26 и 27, штуцера для вывода отработанной смеси углекислого газа с воздухом 28.On the body of the apparatus 1, there are placed fittings for introducing culture fluid (suspension of an autotrophic organism) 24 and withdrawing culture fluid (finished biomass) 25, a fitting for introducing and discharging cooling air 26 and 27, a fitting for discharging an exhausted mixture of carbon dioxide with air 28.

Аппарат для культивирования автотрофных микроорганизмов работает следующим образом.Apparatus for culturing autotrophic microorganisms works as follows.

Суспензия автотрофного микроорганизма поступает через штуцер 24 в камеру для ввода культуральной жидкости 3, проходит через кольцевой зазор пленкообразующих устройств 7 и в виде жидкостной пленки стекает по внутренней поверхности прозрачных цилиндрических трубок 6. Обтекая витки винтовых спиралей 9, выполненных в виде канавки полукруглого сечения на внутренней стороне прозрачных цилиндрических трубок 6, жидкостная пленка в противотоке со смесью углекислого газа и воздуха интенсивно взаимодействует. Винтовая спираль 9 обеспечивает вращательно-поступательное движение жидкости и позволяет удержать большое количество культуральной жидкости на внутренней поверхности трубок 6. Наличие центробежной силы, вызванной вращательным движением пленки жидкости, предотвращает ее срыв и обеспечивает равномерное распределение по высоте прозрачных цилиндрических трубок 6. The suspension of the autotrophic microorganism enters through the nozzle 24 into the chamber for introducing the culture fluid 3, passes through the annular gap of the film-forming devices 7 and flows in the form of a liquid film along the inner surface of the transparent cylindrical tubes 6. Flowing around the coils of helical spirals 9, made in the form of a semicircular groove on the inner side of the transparent cylindrical tubes 6, the liquid film in countercurrent interaction with a mixture of carbon dioxide and air. A helical spiral 9 provides rotational-translational movement of the liquid and allows you to hold a large amount of culture fluid on the inner surface of the tubes 6. The presence of centrifugal force caused by the rotational movement of the liquid film prevents its breakdown and ensures uniform distribution of the height of the transparent cylindrical tubes 6.

При этом подача смеси углекислого газа с воздухом в аппарат осуществляется через патрубок 12 барботажного устройства 11, которое обеспечивает дополнительное насыщение жидкости углекислым газом в секции 4 и равномерное распределение потока газовоздушной смеси в прозрачных цилиндрических трубках 6.In this case, the supply of a mixture of carbon dioxide with air into the apparatus is carried out through the nozzle 12 of the bubbler device 11, which provides additional saturation of the liquid with carbon dioxide in section 4 and the uniform distribution of the air-gas mixture flow in transparent cylindrical tubes 6.

За счет кинетической энергии потока смеси углекислого газа с воздухом, подаваемого в секцию вывода культуральной жидкости 4 через патрубок барботажного устройства 12, крыльчатка 23 приводится во вращательное движение и заставляет вращаться вал 13, установленный в подшипниках 14 и 15, а вместе с ним и роторный нагнетатель 22, направляющий культуральную жидкость из секции вывода культуральной жидкости 4 через рециркуляционную трубу 8 в секцию её ввода 3. Рециркуляция культуральной жидкости позволяет обеспечить необходимое время культивирования автоавтотрофных микроорганизмов для достижения необходимой концентрации биомассы при заданном расходе смеси углекислого газа с воздухом (газового субстрата) с минимальными энергозатратами на процесс массообмена.Due to the kinetic energy of the flow of the carbon dioxide-air mixture supplied to the culture fluid outlet section 4 through the nozzle of the bubbler device 12, the impeller 23 is rotationally driven and causes the shaft 13 mounted in the bearings 14 and 15 to rotate, and with it the rotary supercharger 22, directing the culture fluid from the outlet section of the culture fluid 4 through the recirculation pipe 8 to the section of its input 3. Recirculation of the culture fluid allows for the necessary cultivation time autotrophic microorganisms to achieve the required biomass concentration at a given flow rate of a mixture of carbon dioxide with air (gas substrate) with minimal energy consumption for the mass transfer process.

В дополнительной секции 5 суспензия автотрофного микроорганизма подвергается воздействию световой энергии посредством коаксиально установленной лампы накаливания дневного света 10. В процессе освещения лампой накаливания 10 выделяется теплота, которая компенсируется подачей охлаждающего воздуха в секцию 5 через штуцер 26. Отвод охлаждающего воздуха из секции 5 осуществляется через штуцер 27.In an additional section 5, the suspension of an autotrophic microorganism is exposed to light energy by means of a coaxially mounted incandescent lamp of daylight 10. During illumination with an incandescent lamp 10, heat is generated, which is compensated by the supply of cooling air to section 5 through the nozzle 26. The cooling air is removed from section 5 through the nozzle 27.

На выходе из цилиндрических трубок 6 насыщенная углекислым газом суспензия автотрофного микроорганизма поступает в секцию для вывода культуральной жидкости 4, где дополнительно насыщается газовоздушной смесью с помощью барботажного устройства 11, при этом повышается суммарный коэффициент массообмена и тем самым интенсифицируется процесс культивирования. Из секции для вывода культуральной жидкости 4 суспензия автотрофного организма выводится в качестве готовой биомассы через штуцер 25. At the exit from the cylindrical tubes 6, the carbon-saturated suspension of the autotrophic microorganism enters the section for withdrawing the culture fluid 4, where it is additionally saturated with the gas-air mixture using the bubbler device 11, while the total mass transfer coefficient increases and the cultivation process is intensified. From the section for the output of the culture fluid 4, the suspension of the autotrophic organism is discharged as a finished biomass through the fitting 25.

Предложенный аппарат для культивирования автотрофных микроорганизмов позволяет:The proposed apparatus for the cultivation of autotrophic microorganisms allows you to:

- повысить выход готовой биомассы, поскольку предусмотрено использование рециркуляционной трубы, обеспечивающей интенсивное перемещение культуральной жидкости;- increase the yield of finished biomass, since it is planned to use a recirculation pipe that provides intensive movement of the culture fluid;

- повысить качество получаемой биомассы в связи с тем, что созданы условия для более равномерного освещения культуральной жидкости при ее рециркуляции посредством коаксиального размещения лампы; - improve the quality of the resulting biomass due to the fact that conditions are created for more uniform illumination of the culture fluid during its recirculation by means of coaxial placement of the lamp;

- уменьшить габаритные размеры аппарата и упростить его конструкцию за счет перехода от многоступенчатого аппарата к одноступенчатому;- reduce the overall dimensions of the apparatus and simplify its design due to the transition from a multi-stage apparatus to a single-stage;

- снизить удельные энергозатраты на получение биомассы, поскольку используется кинетическая энергия газового субстрата на входе в биореактор;- reduce the specific energy consumption for biomass, since the kinetic energy of the gas substrate is used at the entrance to the bioreactor;

- обеспечить рациональное распределение потока газа в конструкции за счет использования кольцевого коллектора по всему сечению аппарата;- to ensure a rational distribution of the gas flow in the structure through the use of an annular collector over the entire cross section of the apparatus;

- повысить коэффициент массообмена благодаря равномерному освещению культуральной жидкости при ее рециркуляции посредством коаксиального размещения лампы и рационального распределения потока газа с помощью кольцевого коллектора, установленного по всему сечению аппарата.- to increase the mass transfer coefficient due to uniform illumination of the culture fluid during its recirculation by means of coaxial placement of the lamp and rational distribution of the gas flow using an annular collector installed over the entire cross section of the apparatus.

Claims (1)

Аппарат для культивирования автотрофных микроорганизмов, содержащий цилиндрический корпус, разделенный горизонтальными перегородками на секции для ввода и вывода культуральной жидкости и дополнительную секцию с внутренней зеркальной поверхностью, предназначенную для освещения, и патрубками для ввода и вывода охлаждающего воздуха; через горизонтальные перегородки пропущены вертикально установленные прозрачные цилиндрические трубки, каждая из которых имеет винтовую спираль из проволоки, закрепленной на ее внутренней поверхности, пленкообразующее устройство; лампу накаливания и барботажное устройство, отличающийся тем, что аппарат снабжен системой рециркуляции культуральной жидкости, состоящей из прозрачной рециркуляционной трубы, расположенной вертикально по оси симметрии аппарата, причем лампа накаливания установлена коаксиально в секции дополнительного освещения с возможностью освещения вертикальных трубок и центральной рециркуляционной трубы, а барботажное устройство с патрубком подачи смеси углекислого газа с воздухом выполнено в виде кольцевого коллектора по всему сечению аппарата в секции вывода культуральной жидкости, при этом внутри центральной рециркуляционной трубы установлен вал в подшипниках, корпус одного из которых расположен в верхней части аппарата, корпус другого подшипника расположен в патрубке подачи газа барботажного устройства, причем на валу в зоне дополнительной секции, предназначенной для освещения, закреплен роторный нагнетатель, направляющий культуральную жидкость из секции вывода питательной среды через рециркуляционную трубу в секцию ее ввода, а нижняя часть вала снабжена крыльчаткой, которая расположена в патрубке барботажного устройства с возможностью вращения вокруг своей оси за счет кинетической энергии потока газа, подаваемого в секцию вывода культуральной жидкости. An apparatus for cultivating autotrophic microorganisms, comprising a cylindrical body, divided by horizontal partitions into sections for input and output of culture fluid and an additional section with an internal mirror surface, designed for lighting, and pipes for the input and output of cooling air; vertically mounted transparent cylindrical tubes are passed through horizontal partitions, each of which has a spiral spiral made of wire fixed on its inner surface, a film-forming device; an incandescent lamp and a bubbler device, characterized in that the apparatus is equipped with a culture fluid recirculation system consisting of a transparent recirculation pipe located vertically along the symmetry axis of the apparatus, the incandescent lamp being installed coaxially in the additional lighting section with the possibility of illuminating the vertical tubes and the central recirculation pipe, and the bubbler device with a nozzle for supplying a mixture of carbon dioxide with air is made in the form of an annular collector over the entire cross section of the device in the outlet section of the culture fluid, while inside the central recirculation pipe there is a shaft in bearings, the housing of one of which is located in the upper part of the apparatus, the housing of the other bearing is located in the gas supply port of the bubbler device, and on the shaft in the area of the additional section for lighting a rotary supercharger is fixed, directing the culture fluid from the nutrient medium outlet section through the recirculation pipe to its input section, and the lower part of the shaft is equipped with an impeller oh, which is located in the nozzle of the bubbler device with the possibility of rotation around its axis due to the kinetic energy of the gas stream supplied to the output section of the culture fluid.
RU2014153346/10A 2014-12-29 2014-12-29 Apparatus for culturing autotrophic microorganisms RU2586534C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014153346/10A RU2586534C1 (en) 2014-12-29 2014-12-29 Apparatus for culturing autotrophic microorganisms

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014153346/10A RU2586534C1 (en) 2014-12-29 2014-12-29 Apparatus for culturing autotrophic microorganisms

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2586534C1 true RU2586534C1 (en) 2016-06-10

Family

ID=56115470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014153346/10A RU2586534C1 (en) 2014-12-29 2014-12-29 Apparatus for culturing autotrophic microorganisms

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2586534C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2650804C1 (en) * 2017-03-16 2018-04-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") Device for autotrophic microorganisms culturing
RU2839375C1 (en) * 2024-03-25 2025-04-30 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Bioreactor for cultivation of autotrophic microorganisms

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1479503A1 (en) * 1987-06-11 1989-05-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ Apparatus for growing microorganisms
RU2012593C1 (en) * 1990-12-05 1994-05-15 Сибирский технологический институт Micro-organism grower
RU2148635C1 (en) * 1999-02-24 2000-05-10 Институт физиологии растений РАН им. К.А. Тимирязева Device for cultivation of autotrophic microorganisms
RU2458980C1 (en) * 2011-06-29 2012-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная технологическая академия" Apparatus for culturing autotrophic microorganisms

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1479503A1 (en) * 1987-06-11 1989-05-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ Apparatus for growing microorganisms
RU2012593C1 (en) * 1990-12-05 1994-05-15 Сибирский технологический институт Micro-organism grower
RU2148635C1 (en) * 1999-02-24 2000-05-10 Институт физиологии растений РАН им. К.А. Тимирязева Device for cultivation of autotrophic microorganisms
RU2458980C1 (en) * 2011-06-29 2012-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная технологическая академия" Apparatus for culturing autotrophic microorganisms

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2650804C1 (en) * 2017-03-16 2018-04-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") Device for autotrophic microorganisms culturing
RU2839375C1 (en) * 2024-03-25 2025-04-30 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Bioreactor for cultivation of autotrophic microorganisms

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8476067B2 (en) Photobioreactor and method for processing polluted air
US8586352B2 (en) Reactor system and method for processing a process fluid
US9175252B2 (en) Photobioreactor and method for processing polluted air
US20210079325A1 (en) Large scale mixotrophic production systems
CN101899391B (en) Special spectrum airlift photobioreactor
CN102994367A (en) High-efficiency phototroph reaction system for pure culture of photosynthetic bacteria and sterilizing method thereof
CN111465682A (en) Culture tank
EP2725092A1 (en) Device for breeding phototropic micro-organisms
RU2586534C1 (en) Apparatus for culturing autotrophic microorganisms
Sergejevová et al. Photobioreactors with internal illumination
BRPI0906644A2 (en) method and device for photochemical process
CN202530075U (en) Reactor for culturing photosynthetic microorganisms
KR101863225B1 (en) Photobioreactor
RU2363728C1 (en) Film apparatus
RU2458980C1 (en) Apparatus for culturing autotrophic microorganisms
CN110713901B (en) A microalgae culture photobiological reactor and continuous culture reaction system containing the same
RU2650804C1 (en) Device for autotrophic microorganisms culturing
RU2839375C1 (en) Bioreactor for cultivation of autotrophic microorganisms
CN110938533B (en) Bioreactor for microalgae facultative growth mode culture and working method thereof
CN211339537U (en) Algae continuous culture reaction system
RU2714636C1 (en) Device for thin-layer cultivation of photosynthesizing microorganisms for utilization of carbon dioxide
RU2788401C1 (en) Device for thin-layer cultivation of photosynthesizing microorganisms for utilization of carbon dioxide
CN210560455U (en) Vertical and horizontal gas-electricity double-power chlorella photobioreactor
CN110684644B (en) Photobioreactor for algae cultivation
TWM668014U (en) Complex microalgae cultivation system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171230