Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИХ МИКРООРГАНИЗМОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
СПОСОБ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИХ МИКРООРГАНИЗМОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИХ МИКРООРГАНИЗМОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в области биотехнологии, предназначено для культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов. Сущность: поддерживают максимальное значение интенсивности фотосинтеза микроорганизмов в фотореакторе путем изменения интенсивности насыщения суспензии микроорганизмов углекислотой регулированием расхода подаваемого газа, содержащего углекислоту. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2019565
Класс(ы) патента: C12Q3/00
Номер заявки: 4884837/13
Дата подачи заявки: 01.11.1990
Дата публикации: 15.09.1994
Заявитель(и): Корбут Вадим Леонидович
Автор(ы): Корбут Вадим Леонидович
Патентообладатель(и): Корбут Вадим Леонидович
Описание изобретения: Изобретение относится к способам и установкам управляемого культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов, которые могут быть использованы в сельском хозяйстве и микробиологической промышленности.
Известен способ и устройство культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов, которые реализованы в фотореакторе, где обеспечивают повышение производительности биосинтеза фотосинтезирующих микроорганизмов путем периодического чередования световых и темновых интервалов облучения суспензии. Упомянутый аналог (прототип), помимо специального фотореактора, содержит побудитель расхода суспензии, газообменник, теплообменник и внешний источник света.
Недостатком известного способа и устройства является то, что оно не обеспечивает получение дополнительной продукции за счет такого управления насыщением суспензии микроорганизмов углекислотой, при котором была бы достигнута максимальная интенсивность фотобиосинтеза микроорганизмов. Из физиологии растений известно, что увеличение поглощения углекислоты (интенсивность фотосинтеза) по мере возрастания концентрации растворенной углекислоты происходит до определенного предела. Однако этот предел изменяется по уровню в зависимости от внешних и внутренних факторов культивирования микроорганизмов, например, от облученности и плотности суспензии микроорганизмов. Кроме того, при излишней насыщенности суспензии углекислотой наблюдается снижение продуктивности фотобиосинтеза и подавляется деление клеток. По этим причинам необходимо изменять уровень насыщенности углекислотой в каждый момент времени так, чтобы фотобиосинтез был бы на максимальном уровне.
Цель достигается тем, что интенсивность насыщения углекислотой суспензии изменяют регулированием расхода подаваемого в суспензию обогащенного углекислотой воздуха (обычно топочные газы, содержащие до 12% углекислоты) или чистой углекислоты в таком количестве, чтобы обеспечивался максимальный уровень интенсивности фотосинтеза микроорганизмов. Для этого осуществляют следующие действия:
- устанавливают расход газовоздушной смеси (ГВС) обогащенного углекислотой воздуха, равной F1;
- измеряют интенсивность фотосинтеза по скорости выделения кислорода микроорганизмами при расходе ГВС F1;
- устанавливают расход газовоздушной смеси (ГВС) обогащенного углекислотой воздуха, равной F2;
- измеряют интенсивность фотосинтеза по скорости выделения кислорода микроорганизмами при расходе ГВС F2;
- определяют частную производную интенсивности фотосинтеза по расходу подаваемой газовоздушной среды (ГВС):
∂Ф/ ∂F=(ФF2-ФF1)/(Ft2-Ft1), где ФF2 - интенсивность фотосинтеза при расходе ГВС, равным F2 в момент времени t2;
ФF1 - интенсивность фотосинтеза при расходе ГВС, равным F1 в момент времени t1;
Ft2 - расход ГВС через газообменник в момент времени t2;
Ft1 - расход ГВС через газообменник в момент времени t1;
- увеличивают расход ГВС, если:
∂Ф/ ∂F=(ФF2-ФF1)/(Ft2-Ft1)>0
при t2> t1
- уменьшают расход ГВС, если
∂ Ф/ ∂F=(ФF2-ФF1)/(Ft2-Ft1) ≅0
при t2> t1.
Следует иметь в виду, что расход F1 по отношению к расходу F2 является предыдущим по времени, и после следующего шага изменения расхода ГВС F2 становится F1.
На чертеже показана установка реализующая способ культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов. Она состоит из контура циркуляции суспензии, в который входят: фотореактор 1, измерительная камера 2 устройства измерения интенсивности фотосинтеза, в которое входят газоанализаторы концентраций кислорода 3 и 4, датчики концентраций растворенного в суспензии кислорода на входе в фотореактор 5 и на выходе измерительной камеры 6, далее расположен газообменник 7, в который через управляемый вентиль 8 подается газовоздушная смесь с повышенной концентрацией углекислоты (или чистая углекислота). Расход ГВС измеряют расходомером 9. В случае подачи чистой углекислоты она может подаваться непосредственно на вход фотореактора. После газообменника расположен побудитель расхода суспензии 10, теплообменник 11 и расходомер суспензии 12. На входе воздуха в измерительную камеру 2 установлен расходомер 13. Фотореактор облучается внешним источником света 14. Выходы датчиков растворенного кислорода 5 и 6, выходы газоанализаторов 3 и 4 и выходы расходомеров 9, 12, 13 соединены со входами управляющего вычислительного устройства 15, а выход управляющего вычислительного устройства соединен со входом управляемого вентиля 8.
Установка работает следующим образом.
Суспензия побудителем расхода суспензии 10 подается в теплообменник 11, где доводится до нужной температуры и подается в фотореактор 1. Расход суспензии измеряют расходомером 12. На входе фотореактора датчиком 5 и на выходе измерительной камеры 2 датчиком 6 измеряют концентрации растворенного кислорода, сигналы датчиков растворенного кислорода поступают в управляющее вычислительное устройство 15. Суспензия из фотореактора 1 поступает в измерительную камеру 2, в которой выделившийся в результате фотосинтеза из суспензии газообразный кислород попадает в газоприемную часть измерительной камеры, через которую с постоянным расходом продувается атмосферный воздух, расход которого измеряют расходомером 13. На входе и выходе газоприемной части измерительной камеры газоанализаторами 3 и 4 измеряют концентрации кислорода, сигналы газоанализаторов подаются в управляющее вычислительное устройство 15. Из измерительной камеры 2 суспензия подается в газообменник 7 для насыщения углекислотой до необходимой концентрации. Необходимая концентрация углекислоты в суспензии устанавливается в соответствии с вышеописанными действиями способа изменения расхода ГВС (воздуха, обогащенного углекислотой или чистой углекислотой), подаваемого в газообменник. При этом его расход измеряют расходомером 9, а изменение расхода ГВС осуществляют с помощью управляемого вентиля 8, который управляется управляющим вычислительным устройством 15 в зависимости от интенсивности фотосинтеза микроорганизмов.
Интенсивность фотосинтеза определяют с помощью управляющего вычислительного устройства 15 по формуле:
Ф=(Fc x (pO2вых-pO2вх) +
+ Fв (Cвых-Cвх))/Gc, где Ф - интенсивность фотосинтеза (лО2с мин)
Fc - расход суспензии через фотореактор (лс/мин);
Fв - расход воздуха через газоприемную часть измерительной камеру (лв/мин);
pO2вых - концентрация растворенного кислорода в суспензии на выходе измерительной камеры (лО2с);
pO2вх - концентрация растворенного кислорода в суспензии на входе фотореактора (лО2с);
Свых - концентрация кислорода в воздушно-кислородной среде на выходе газоприемной части измерительной камеры (лО2в);
Свх - концентрация кислорода в воздухе на входе газоприемной части измерительной камеры (лО2в);
Gс - объем суспензии в технологической линии культивирования микроводорослей (лс).
П р и м е р. Культивированиe фотосинтезирующих микроорганизмов.
При выращивании Chlortlla vulgaris штамм ЛАРГ-3 в культиваторе микроводорослей в газообменник 7 подается воздух, обогащенный углекислотой с концентрацией СО2=2 об.%. При температуре 39оС, концентрации суспензии хлореллы 2 г. АСВ/лс, постоянной дозе слива 0,4 лсс и изменяющемся расходе обогащенного СО2 в воздухе были получены следующие результаты.
При шаге квантования расхода воздуха, обогащенного углекислотой в 10 лвс оптимальный расход 90 лвс, колебания расхода в пределах 80-100 лвс. При уменьшении шага квантования точность поддержания оптимума будет возрастать. При движении точки оптимума под действием физиологических и внешних факторов, влияющих на продуктивность фотосинтеза, будет изменяться расход воздуха в соответствии с положением оптимальной точки.
Формула изобретения: 1. Способ культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов, включающий насыщение углекислым газом суспензии фотосинтезирующих микроорганизмов, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности фотосинтеза микроорганизмов, поддерживают максимальное значение интенсивности фотосинтеза микроорганизмов путем изменения интенсивности насыщения суспензии микроорганизмов углекислотой, регулированием расхода подаваемого газа, содержащего углекислоту.
2. Установка для культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов, включающая фотореактор, теплообменник, газообменник, побудитель расхода суспензии и внешний источник света, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности установки, она дополнительно оснащена устройством для измерения фотосинтеза, включающего два датчика растворенного кислорода, два газоанализатора концентрации кислорода и измерительную камеру, регулирующим устройством подачи обогащенного углекислотой газа и управляющим вычислительным устройством, причем выходы датчиков растворенного кислорода и выходы газоанализаторов концентрации кислорода соединены с входами управляющего вычислительного устройства, а выход последнего соединен с регулирующим устройством подачи обогащенного углекислотой газа.