RS65046B1 - Fotobioreaktor sa pokretnim uređajem za održavanje - Google Patents

Description

Opis

[0001] Oblast predmetnog pronalaska je oblast cevastih fotobioreaktora za gajenje fototrofnih mikroorganizama kao što su npr. mikroalge, pri čemu su fotobioreaktori obezbeđeni sa uređajem za održavanje cevi.

[0002] Fototrofni mikroorganizmi kao što su mikroalge, gaje se pre svega zbog svojih vrednih sastojaka, koji su potrebni, na primer, u proizvodnji medicinskih preparata, hrane i hrane za životinje, dodataka ishrani i kozmetike. U ove sastojke spadaju, između ostalog, nezasićene masne kiseline (npr. omega-3 i omega-6 masne kiseline), antioksidansi kao što su astaksantin i lutein, i hlorofil. Sastav sastojaka zavisi od vrste fototrofnih mikroorganizama koja se gaji. Pretežno se koristi čista kultura fototrofnih mikroorganizama kako bi određeni kvalitet ili minimalna koncentracija željenih sastojaka bili zagarantovani.

[0003] Obično se fotosintetski mikroorganizmi gaje pod dejstvom svetlosti (npr. Sunčeve svetlosti) u hranljivom medijumu za gajenje, u fotobioreaktoru, a zatim koncentruju i obrađuju. Iz dobijene biomase mogu da se izdvoje sastojci za dalju obradu ili sama biomasa može da se koristi, na primer, kao hrana za životinje ili đubrivo. Tako, na primer, WO 2015/179888 A1 otkriva fotobioreaktor, odnosno, WO 2016/168871 A2 ili CN 202968 549 U otkriva uređaj za sakupljanje algi.

[0004] Uopšteno, cevi fotobioreaktora su sklone prljanju tokom vremena, posebno tokom kontinuiranog rada. Pri tome se zaostaci gajenja (na primer iz ostataka mrtvih mikroorganizama) često talože na unutrašnjoj strani cevi. S jedne strane, ovo može da smanjuje stepen iskorišćenja svetlosti (pošto ovi ostaci obično apsorbuju svetlost), a sa druge strane predstavlja stalni rizik od kontaminacije medijuma za gajenje nepoželjnim mikroorganizmima koji u zaostacima gajenja pronalaze pogodnu hranljivu podlogu. Usled smanjenog stepena iskorišćenja svetlosti ili kontaminacije, prinos dobijen gajenjem, sa svoje strane, može značajno da se smanju. Štaviše, posebno za osetljive oblasti kao što je proizvodnja medicinskih preparata ili dodataka ishrani, od velikog značaja za bezbednost proizvoda može da bude isključivanje kontaminacije kulture nepoželjnim (a ponekad čak i otrovnim) mikroorganizmima koliko je god to moguće.

[0005] U prethodnom stanju tehnike su predložena različita rešenja za problem koji je do sada u tekstu objašnjen.

[0006] WO 94/09112 A1 otkriva uređaj za čišćenje fotobioreaktorskih cevi i fotobioreaktor koji sadrži isti uređaj. U suštini, ovaj uređaj pokreće pokretne elemente za čišćenje (npr. kuglice koje trljaju o unutrašnju površinu cevi) sa magnetnim jezgrom, koje zauzvrat pokreću medijum kulture ispred sebe kroz „efekat klipa“. Prema dokumentu, ovo eliminiše potrebu za pumpanjem ili stvaranjem protoka pomoću „ podizanja gasa“.

[0007] EP 2947 139 A1 se odnosi na reaktor za fotohemijsku kultivaciju tečne kulture malih i mikroorganizama, posebno algi, proces čišćenja za ovo i njegovu upotrebu. U suštini, u svrhu čišćenja, pumpa reaktora pomera klizače, svaki sa delom za čišćenje, duž pravca protoka u cevima reaktora.

[0008] WO 2010/025345 A2 se odnosi na fotobioreaktor „polu-zatvorene petlje“ za proizvodnju dizel goriva iz algi korišćenjem otpadnih voda. Ovde je otkriven uređaj za čišćenje, koji može biti dizajniran, na primer, kao uređaj za četkicu za čišćenje, koji ima magnetno jezgro i može se pomerati pomoću magneta koji se nalazi izvan cevi fotobioreaktora (videti sliku 8 dokumenta). Dokument u paragrafu [0041] daje instrukcije po kojima se fotobioreaktor ispira i čisti nakon što su alge sakupljene (tj. između radnih ciklusa u kojima se alge uzgajaju).

[0009] WO 2014/133793 A1 se odnosi na modularni cevasti bioreaktor.

[0010] U nemu se otkriva modul za čišćenje koji može da obuhvata strugač, čistač ili perle za čišćenje, koje mogu da cirkulišu sa tokom medijuma za gajenje.

[0011] EP 1632 562 A2 se u suštini odnosi na cevasti fotobioreaktor sa vijugavim šablonom strujanja, između čijih cevi su predviđeni spojni delovi, u čijoj unutrašnjoj oblasti su raspoređeni klizači za čišćenje. U skladu sa jednim primerom izvođenja, klizač za čišćenje se može ubaciti u cev kroz otvor za inspekciju pomoću utičnice za potiskivanje.

[0012] Uprkos ovim predloženim rešenjima, postoji potreba za daljim razvojem koji će, na primer, povećati skalabilnost i radni vek fotobioreaktora.

[0013] Predmet ovog pronalaska je da se dodatno poboljša interakcija između fotobioreaktora i uređaja za održavanje (koji može, na primer, da ima funkciju čišćenja) ili sam fotobioreaktor ili uređaj za održavanje, tako da se životni vek i/ili prinos fotobioreaktora poveća, i da se smanji napor uložen u održavanje.

[0014] Predmetni pronalazak je definisan u patentnim zahtevima.

[0015] Otuda predmetni pronalazak obezbeđuje fotobioreaktor za gajenje fototrofnih mikroorganizama, sa reaktorskim elementom koji ima cev, i dodatno sa uređajem za održavanje i (poželjno eksternim) pogonskim sistemom koji može da pokreće uređaj za održavanje u cevi. Fotobioreaktor je projektovan tako da tečni medijum za gajenje koji sadrži mikroorganizme najmanje delimično protiče kroz cev u radnom stanju fotobioreaktora. Pored toga, prema pronalasku, fotobioreaktor je projektovan tako da uređaj za održavanje može da se koristi u cevi u radnom stanju fotobioreaktora i da pogonski sistem može da ga pomera najmanje suprotno toku medijuma za gajenje u cevi.

[0016] U skladu sa tim, pronalazak takođe obezbeđuje postupak za gajenje fototrofnih mikroorganizama u fotobioreaktoru. Ovaj fotobioreaktor je opisan u patentnim zahtevima.

[0017] Za razliku od predloga za održavanje fotobioreaktora poznatih u prethodnoj tehnici, prema kojima, na primer, perle za čišćenje treba da kruže sa protokom u fotobioreaktoru (tj. "pasivno") da bi zidovi reaktora bili čisti, ovaj pronalazak izgleda kao što je gore opisano u radnom stanju fotobioreaktora, pokretljivost uređaja za održavanje najmanje u odnosu na protok medijuma za gajenje, obično duž uzdužne ose cevi (celihodno, uređaj za održavanje takođe može da se pomera pomoću pogonskog sistema u smer toka medijuma za gajenje obično duž uzdužne ose cevi). To znači da se pozicije u cevi (npr. sa zagađivačima koje treba hitno ukloniti) mogu dostići nezavisno od protoka (tj. bez potrebe za cirkulacijom kroz ceo fotobioreaktor, tako da se pozicije mogu dostići brže). Time se na kraju izbegavaju isključenja usled kontaminacije i povećava prinos fotobioreaktora.

[0018] Sam uređaj za održavanje takođe je obično pogođen kontaminacijom (npr. ostaci mrtvih mikroorganizama mogu se akumulirati na površinama uređaja za održavanje). Uobičajeno, uređaj za održavanje se stoga mora ukloniti iz fotobioreaktora da bi se očistio. U toku ovog pronalaska, međutim, pokazalo se da je posebno povoljno ako fotobioreaktor takođe ima uređaj za gasenje medijuma za gajenje, pri čemu je fotobioreaktor konstruisan tako da, u radnom stanju fotobioreaktora, održavanje uređaj u cevi sadrži mehuriće gasa koji se nalaze u (gasnom) medijumu za gajenje doveden u kontakt. Mehurići gasa koji se postepeno dižu u medijumu za gajenje usled svoje plovnosti usporavaju ili sprečavaju nakupljanje ostataka na površinama uređaja za održavanje, što znači da se može smanjiti učestalost vađenja uređaja za održavanje iz fotobioreaktora radi čišćenja.

[0019] U poželjnom primeru izvođenja, fotobioreaktor prema pronalasku je projektovan tako da su, u radnom stanju u cevi prisutini i medijum za gajenje i, iznad medijuma za gajenje, prostor za gas za prijem mehurića gasa koji se dižu iz medijuma za gajenje, gde je granična površina između medijuma za gajenje i medijuma za gajenje u cevi raspoređena u prostoru za gas. Međutim, tokom razvoja ove verzije postalo je očigledno da su unutrašnje površine cevi koje su u kontaktu sa graničnom površinom između medijuma za gajenje i prostora za gas (ili „međuprostora“ u neposrednoj blizini granične površine) podložne kontaminaciji, gde se kako operacija napreduje, obično akumulira sve više i više kontaminacije. U oblasti granične površine (koja često neznatno varira po visini tokom perioda rada) formiranje pene i taloženje ostataka fototrofnih mikroorganizama može se pojaviti iznova i iznova. Pored toga, ponekad se dešava da se unutrašnja površina fotobioreaktora poprska medijumom za gajenje i ta prskanja se takođe vremenom osuše i na taj način formiraju kontaminaciju. Zbog toga je uređaj za održavanje u ovoj verziji podešen najmanje za čišćenje unutrašnje površine cevi koja dolazi u kontakt sa prostorom za gas (tj. za posebno osetljiva područja cevi). Poželjno je da prostor za gas u cevi projektovanoj kao distributivna cev (koji se prostor za gas nalazi iznad medijuma za gajenje u distributivnoj cevi) je poželjno prostor za gas koji se proteže duž uzdužne ose razvodne cevi preko najmanje 10%, poželjno najmanje 20% ili čak najmanje 30%, poželjnije najmanje 40%% ili čak najmanje 50%, još poželjnije najmanje 60% ili čak najmanje 70%, posebno najmanje 80% ili čak najmanje 90 % dužine razvodne cevi. Posebno je korisno ako se pomenuti prostor za gas proteže po celoj dužini razvodne cevi. Podrazumeva se da se „gas“ takođe može razumeti kao mešavina gasa, posebno kao smeša gasa (npr. ugljen-dioksid) sa vazduhom.

[0020] Povoljno je da uređaj za održavanje fotobioreaktora prema pronalasku ima mlaznicu za raspršivanje za prskanje unutrašnje površine cevi sa tečnošću za čišćenje. Pokazalo se da je ovaj način manje agresivan i više higijanski u kontinuiranom radu u poređenju sa upotrebom četki. Posebno je poželjno ako je uređaj za održavanje postavljen najmanje za prskanje unutrašnje površine cevi koja je u kontaktu sa navedenim prostorom za gas kroz mlaznicu za raspršivanje. Na ovaj način, naslage (koje se mogu pojaviti tokom vremena kao što je gore opisano) mogu se bolje ukloniti.

[0021] U daljem poželjnom primeru izvođenja, uređaj za održavanje ima najmanje jednu metlicu brisača napravljenu od elastičnog materijala kao što je guma za brisanje unutrašnje površine cevi. Pokazalo se takođe da je ovaj način manje agresivan i više higijanski u kontinuiranom radu u poređenju sa upotrebom četki. Posebno je poželjno ako je uređaj za održavanje postavljen sa metlicom brisača najmenje za brisanje unutrašnje površine cevi koja je u kontaktu sa pomenutim prostorom za gas. Na ovaj način, postojeća kontaminacija (koja može nastati tokom vremena kao što je gore opisano) može bolje da se uklanja. Alternativno, ili dodatno, uređaj za održavanje poželjno ima mlaznicu za prskanje, eventualno još jednu, koja je podešena da prska metlicu brisača tečnošću za čišćenje. Ovo smanjuje rizik od stvaranja naslaga na metlici brisača.

[0022] Konstrukcija prema pronalasku omogućava da se umesto plastičnih komponenti za jednokratnu upotrebu koriste (kvalitetnije) staklene komponente, između ostalog i zato što se smanjuje rizik od loma stakla ako je ređe potrebno demontiranje radi čišćenja. Prema tome, u poželjnom primeru izvođenja fotobioreaktora, uzlazne i silazne cevi i/ili razvodna cev se u osnovi sastoje od stakla. Između ostalog, ovo povećava dugovečnost ili otpornost fotobioreaktora, posebno kada se gaje mikroalge za koje je potreban medijum za gajenje sa ekstremnom pH vrednošću. Osim toga, staklo obično postaje manje hrapavo s vremenom od obične plastike, pa je čišćenje ili održavanje čistoće pojednostavljeno. Staklo može da bude slojevito, kao što je prikazano, na primer, u DE 102009 029 792 A1 ili WO 2011/015653 A2.

[0023] Prema sledećem poželjnom primeru izvođenja predmetnog pronalaska, u radnom stanju fotobioreaktora, uređaj za održavanje u cevi za medijum kulture može da teče okolo i/ili da protiče kroz njega (npr. tako što je dizajniran u obliku šupljine cilindar). To znači da se kontinuirani rad fotobioreaktora može bolje garantovati (čak i ako je vreme provedeno u cevi duže). Poželjno, uređaj za održavanje blokira najviše 97,5%, poželjno najviše 95%, poželjnije najviše 92,5% ili čak najviše 90%, još poželjnije najviše 87,5% ili čak najviše 85%, posebno najviše 82,5% ili čak maksimalno 80% površine poprečnog preseka cevi na mestu u cevi koje je najviše blokirano uređajem za održavanje.

[0024] U povoljnom razvoju, uređaj za održavanje je projektovan tako da, dok je u cevi, koja ima prvi prečnik, bude pod uglom u odnosu na cev (poželjno između 40° i 140°, poželjnije između 60°). ° i 120 °, još poželjnije između 80 ° i 100 °, posebno u suštini 90 °) propustljivo za tečnost, dalju cev, koja opciono ima manji ili veći prečnik, poželjno manji, prvi prečnik, sa mogućnošću otpuštanja pomoću uređaj za održavanje Instrument za čišćenje može očistiti (vidi sliku 3), ako je potrebno istovremeno sa čišćenjem prve pomenute cevi. Na ovaj način se isti uređaj za održavanje može koristiti za međusobno povezane cevi različitih prečnika.

[0025] U primeru izvođenja fotobioreaktora prema pronalasku, cev je razvodna cev („razvodnik“) koja ima najmanje tri priključka za dovod ili odvod medijuma za gajenje. Fotobioreaktor je u ovom primeru izvođenja tako konstruisan da uređaj za održavanje može da se pomera u cevi prema najmanje jednom priključku i da može da ga zatvori. Navedeni priključci mogu, npr. da budu izrađeni kao rupe, otvori ili priključni nastavci.

[0026] Povoljno je ako razvodna cev duž svoje uzdužne ose nema otklon ili nagib sa uglom (u odnosu na nivo medijuma za gajenje) većim od 10°, poželjno većim od 5°, poželjnije većim od 2.5°, poželjnije većim od 1 ° ili čak većim od 0,5°. Naročito je poželjno da razvodna cev bude orijentisana u osnovi horizontalno ili horizontalno (duž svoje uzdužne ose) (tj. njena uzdužna osa je u osnovi paralelna, tj. paralelna sa nivoom medijuma za gajenje).

[0027] Posebna prednost pronalaska je pomenuta funkcija zaptivanja. Element reaktora takođe ima više uzlaznih i silaznih cevi za tečni medijum za gajenje, pri čemu su uzlazne i silazne cevi na svom gornjem kraju povezani na način koji propušta tečnost na cev projektovanu kao distribuciona cev, gde su najmanje jedna od uzlaznih cevi i jedna od silaznih cevi dodatno međusobno protočno spojene pomoću konektora. Fotobioreaktor je konstruisan tako da uređaj za održavanje može istovremeno da zapečati priključak za odvodnu cev i priključak za uzlaznu cev, koji su dodatno povezani jedan sa drugim na način koji propušta tečnost pomoću konektora (tj. formiraju "U-cev", takoreći). To znači da se cev za podizanje ili odvodna cev ili spojni deo mogu zameniti bez ometanja tekućih operacija. Obično je potrebno prethodno isprazniti samo medijum za gajenje u uzlaznoj i silaznoj cevi (ili u konektoru).

[0028] Za ceo kontekst pronalaska važi da konektor poželjno protočno povezuje tačno jednu od uzlaznih cevi sa tačno jednom od silaznih cevi (tj. međusobno ih protočno povezuje). Poželjno je da su najmanje sve osim jedne ili dve uzlazne cevi reaktorskog elementa i/ili najmanje sve osim jedne ili dve silazne cevi reaktorskog elementa protočno povezane jedna sa drugom u parove preko takvog konektora, i naročito da su najmanje sve osim jedne uzlazne cevi reaktorskog elementa i/ili najmanje sve osim jedne silazne cevi reaktorskog elementa protočno povezane jedna sa drugom u parove preko takvog konektora. Strukturno je povoljno (naročito u cilju podržavanja vijugavog protoka) ako konektor protočno međusobno povezuje uzlaznu cev i silaznu cev koje su međusobno susedne (tj. priključene su na razvodnu cev jedna do druge).

[0029] Prema pronalasku, navedeni veći broj uzlaznih ili silaznih cevi reaktorskog elementa, koje su protočno povezane sa istom razvodnom cevi, ima najmanje tri (npr. po rasporedu silazna cev - uzlazna cev - silazna cev ili uzlazna cev - silazna cev - uzlazna cev duž razvodne cevi). U smislu mogućnosti podešavanja obima čišćenja, povoljno je ako navedeni veći broj iznosi najmanje četiri, poželjno najmanje pet, poželjnije najmanje deset, još poželjnije najmanje dvadeset, naročito najmanje trideset ili čak najmanje četrdeset, ili najmanje pedeset ili najmanje sto. Povoljno je da se odabere naizmenični raspored uzlaznih ili nizvodnih cevi duž razvodne cevi (dakle, npr. uzlazna cev - silazna cev – uzlazna cev - ... - silazna cev – uzlazna cev ili uzlazna cev - silazna cev – uzlazna cev - ... – silazna cev – uzlazna cev – silazna cev ili silazna cev- uzlazna cev - silazna cev - ... - uzlazna cev). Na svrsishodan način, pozicioniranje ulaza i izlaza (npr. na gornjem ili donjem kraju) u fotobioreaktoru, naravno, treba izabrati prema ovom rasporedu na takav način da se izbegne mrtva zapremina. Za stručnjaka je evidentno da preokretanjem protoka medijuma za gajenje uzlazna cev može da postane silazna cev ili obrnuto. Zbir vektora brzine protoka medijuma za gajenje koji preovlađuju u razvodnoj cevi (naročito ako se vijugavi tok sprovodi u reaktorskom elementu) pogodno rezultira vektorom brzine protoka koji je u suštini paralelan sa uzdužnom osom razvodne cevi (takoreći neto protok duž uzdužne ose, up. i horizontalne isprekidane strelice na sl.9).

[0030] Da bi se olakšalo čišćenje, razvodna cev i/ili uzlazne ili silazne cevi, svrsishodno, po mogućnosti nezavisno jedna od druge, nemaju, po svojoj uzdužnoj osi, zavoj veći od 90°, poželjno veći od 70°, poželjnije veći od 50°, još poželjnije veći od 30 ° ili čak veći od 20°, naročito ne veći od 10° ili čak od 5°. Posebno je povoljno ako su razvodna cev i/ili uzlazne ili silazne cevi duž svoje uzdužne ose u osnovi ravne ili ravne. Razvodna cev i/ili uzlazne ili silazne cevi (po mogućstvu sa izuzetkom priključaka) poželjno imaju u osnovi okrugli profil.

[0031] U daljem, veoma poželjnom primeru izvođenja, uređaj za održavanje je postavljen tako da ima donju cev zaptivenu uređajem za održavanje u odnosu na cev i uzlaznu cev zapečaćenu uređajem za održavanje u odnosu na cev, od kojih su obe povezane jedna sa drugom. na način koji propušta tečnost pomoću konektora (tj., na primer, može da se formira "U-cev"). U tu svrhu, instrument za čišćenje koji se može osloboditi pomoću uređaja za održavanje, kao što je sunđer, poželjno se oslobađa i pumpa kroz pomenutu silaznu cev i navedenu uzlaznu cev (koje, na primer, formiraju "U-cev") (ovo je takođe zašto je poželjno da uređaj za održavanje ima pumpu, poželjno membransku pumpu), i da ga uređaj za održavanje svrsishodno ponovo podigne (tako da bude ponovo dostupan za sledeće izdanje). Na ovaj način se delovi reaktorskog elementa mogu intenzivnije čistiti, dok rad preostalog dela fotobioreaktora ostaje što nesmetaniji

[0032] Prednost je ako uzdužne ose uzlaznih ili silaznih cevi, izborno nezavisno jedna od druge, stoje pod uglom većim od 5°, poželjno većim od 20°, poželjnije većim od 40° ili čak većim od 60°, još poželjnije većim od 70° ili čak većim od 80°, naročito većim od 85° ili čak većim od 87,5° u odnosu na nivo medijuma za gajenje tj. u odnosu na razvodnu cev. Posebno je povoljno ako su uzdužne ose uzlazne i silazne cevi u osnovi normalne (ili normalne) u odnosu na nivo medijuma za gajenje ili (po mogućnosti u osnovi horizontalnu) razvodnu cev (drugim rečima: ako su vertikalno orijentisane). Svrsisnodno su uzdužne ose uzlaznih i silaznih cevi (posebno one koje su međusobno povezane preko konektora), u osnovi, međusobno paralelne.

[0033] Fotobioreaktor prema predmetnom pronalasku je poželjno po tipu cevasti reaktor ("tubular reactor"), tačnije rečeno vertikalni cevasti reaktor ("vertical tubular reactor"), odnosno, nije pločasti reaktor ("plate reactor", tj. "flat panel reactor").

[0034] Naročito kod većih fotobioreaktora (koji su, na primer, opremljeni reaktorskim elementom sa dugačkom razvodnom cevi na koju su povezane desetine ili stotine odvodnih ili odvodnih cevi), može nastati problem da se uređaj za održavanje nepoželjno uvija po dužini ili stvara problem Tehnički izazov je precizno kontrolisati uređaj za održavanje na pravom mestu u cevi (tj. precizno doći do prave U-cevi, na primer). Kao rezultat toga, u daljem poželjnom primeru izvođenja predmetnog pronalaska, vodilica za stabilizaciju i/ili pozicioniranje uređaja za održavanje u cevi je obezbeđena na cevi, poželjno na njenoj spoljašnjoj strani. Na primer, vodilica može biti magnetna za stabilizaciju, a uređaj za održavanje može imati magnet (ili obrnuto). Za pozicioniranje uređaja za održavanje, vodilica može, na primer, imati kodove na određenim mestima na vodilici, na primer nosače magnetnog koda kao što su magnetne trake ili optički kodovi (npr. bar kodovi), koje može da čita uređaj za održavanje, pri čemu se, kada se postigne položaj koji treba kontrolisati, koči uređaj za održavanje.

[0035] U daljem, poželjnom primeru izvođenja predmetnog pronalaska, navedeni pogonski sistem ima najmanje jedan kotur za sajle (poželjno najmanje dva kotura za sajle na suprotnim krajevima cevi), koji može da pokreće sajlu vođenu u cevi i povezanu sa uređajem za održavanje. Ovo se pokazalo kao efikasan i robustan način upravljanja uređajem za održavanje. Uređaj za održavanje može se snabdevati električnom energijom, komprimovanim vazduhom ili tečnošću za čišćenje (npr. preko linije visokog pritiska) ili primati kontrolne signale preko vodova u sajli. Povoljno je ako je kotur opremljen uređajem, posebno povezanim između kotura i cevi, za dezinfekciju sajle (po potrebi umotanog u njega) (npr. strugač za sajlu na izlazu poklopca kotura za sajlu - mlaznice za prskanje sa EtOH ili rastvorom za dezinfekciju - strugač za sajlu nakon prskanja). Sajla je obično vlažna kada se izvuče iz cevi i stoga predstavlja moguće leglo za nepoželjne mikroorganizme (naročito ako se smota i ostavi u koturu duže vreme). Ovi kontaminirajući mikroorganizmi se mogu uneti u fotobioreaktor kada se sajla iz kotura povuče nazad u cev (npr. kada se uređaj za održavanje povuče u suprotnom smeru pomoću drugog kotura). Međutim, takva kontaminacija se najmanje u velikoj meri izbegava korišćenjem uređaja za dezinfekciju sajle. Dodatno ili kao alternativu ovome, uređaj za dezinfekciju može, na primer, da ima sistem za uvođenje ozona za prostor kotura.

[0036] Da bi se smanjio rizik od kontaminacije sajlom (pored ili kao alternativa obezbeđivanju uređaja za dezinfekciju sajle, na primer kao što je gore opisano), u dodatnom poželjnom primeru izvođenja je predviđeno da se sajla uvodi u cevi i priključi na uređaj za održavanje koji se u cevi vodi najmanje delimično iznad nivoa medijuma za gajenje (ili najmanje delimično u pomenutom prostoru za gas distributivne cevi). Ovo smanjuje kontakt sajle sa medijumom za gajenje.

[0037] Uopšteno govoreći, cevi za fotobioreaktore treba da budu hemijski otporne i da ne budu podložne akumulaciji ostataka ili (UV) zamućenju, što može da smanji zračenje svetlosti i time smanjiti prinos. Međutim, u toku ovog pronalaska pokazalo se da bi bilo tehnički izuzetno složeno ili čak nemoguće proizvesti takve cevi za fotobioreaktore sa niskom proizvodnom tolerancijom, posebno ako su u suštini napravljene od stakla (koje bi inače imalo odlična svojstva za upotrebu). u fotobioreaktoru). Shodno tome, postoji rizik da se uređaj za održavanje, posebno ako premašuje određenu dužinu (koja, međutim, može biti neophodna da bi se smestile sve željene funkcionalnosti uređaja za održavanje) i ako je krut, može da se zaglavi u cevi. Stoga je svrsishodno da uređaj za održavanje ima najmanje dva modula („vagona“) koji su međusobno povezani spojnicom da bi se smanjio pomenuti rizik i, da tako kažemo, obezbedila izvesna fleksibilnost u pogledu tolerancije proizvodnje.

[0038] Da bi se dalje smanjio rizik od taloženja kontaminacije na uređaju za održavanje (koji, kako je gore objašnjeno, predstavlja stalnu opasnost u smislu kontaminacije kulture), fotobioreaktor, prema povoljnom razvoju pronalaska, ima stanicu („železnička stanica“) uređaj za održavanje, koji je postavljen za čišćenje uređaja za održavanje i/ili za uklanjanje (ili umetanje) uređaja za održavanje iz fotobioreaktora (ili u fotobioreaktor) i u koji se uređaj za održavanje može pomeriti. Poželjno je da se ovoj stanici može pristupiti putem uređaja za održavanje direktno iz cevi. Posebno je poželjno ako je ova stanica opremljena sa najmanje jednom mlaznicom za prskanje za čišćenje uređaja za održavanje, pri čemu je mlaznica za raspršivanje poželjno povezana preko linije sa rezervoarom za tečnost izvan cevi.

[0039] Da bi se dalje smanjio rizik od taloženja prljavštine na uređaju za održavanje, u poželjnoj realizaciji ovog pronalaska cev ima uređaj za čišćenje uređaja za održavanje. Ovaj uređaj poželjno sadrži najmanje jednu mlaznicu za prskanje, posebno najmanje jedan prstenasti raspored mlaznica za prskanje kroz koji se uređaj za održavanje može pomerati radi čišćenja. Poželjno je da su ova mlaznica za prskanje ili mlaznice za raspršivanje sklopa povezane preko linije sa rezervoarom za tečnost izvan cevi.

[0040] Predmetni pronalazak generalno omogućava korišćenje (kvalitetnijih) staklenih komponenti umesto plastičnih komponenti za jednokratnu upotrebu, između ostalog i zato što je rizik od loma stakla smanjen ako je rastavljanje radi čišćenja potrebno ređe. Prema tome, u poželjnoj realizaciji fotobioreaktora, pomenuta cev i/ili pomenute uzlazne i padajuće cevi se u suštini sastoje od stakla. Ovo povećava, između ostalog, dugovečnost ili otpornost fotobioreaktora, posebno kada se uzgajaju mikroalge koje zahtevaju medijum za gajenje sa ekstremnom pH vrednošću. Pored toga, staklo obično vremenom manje hrapa od plastike koja se obično koristi, što olakšava čišćenje i održavanje čistoće. Staklo može biti premazano, kao što je otkriveno, na primer, u DE 102009 029 792 A1 ili WO 2011/015653 A2.

[0041] U daljem poželjnom primeru izvođenja, unutrašnja površina cevi ili odvodne cevi i cevi za podizanje, ako postoje, se čiste pomoću uređaja za održavanje u unapred podešeno vreme, poželjno sa tim da se ovaj proces ponavlja u najmanje još jednom unapred podešenom vremenu.

[0042] U skladu sa daljom poželjnom realizacijom, uređaj za održavanje je podešen da uvede jedno ili više od sledećeg u medijum za gajenje u cevi (poželjno na unapred podešenoj lokaciji u cevi, opciono u unapred podešeno vreme i/ili u zavisnosti od senzora (opisano u nastavku). određene merene vrednosti): hranljive materije, pomoćne materije, drugi fototrofni mikroorganizmi ili druga podloga za gajenje. Alternativno ili dodatno, prema daljem poželjnom rešenju fotobioreaktora prema pronalasku, uređaj za održavanje ima senzor za određivanje koncentracije supstance u medijumu kulture (npr. pH metar) ili koncentracije mikroorganizama u medijumu kulture ( npr. fotometar) ili temperatura, poželjno, određivanje se može izvršiti na unapred podešenoj tački u cevi, ako je potrebno u unapred podešeno vreme.

1

[0043] Tipično, deo površine uređaja za održavanje, čija površina je predviđena da dođe u kontakt sa medijumom za gajenje, sastoji se od plastike (npr. u obliku polietilenskih cevi između modula uređaja za održavanje, čija spoljna površina dolazi u kontakt sa podlogom za gajenje (vidi sliku 5). Pošto se fototrofni mikroorganizmi poželjno uzgajaju u fotobioreaktoru za proizvodnju hrane, preporučljivo je iz razloga bezbednosti hrane ako ovaj deo ne prelazi granicu ukupne migracije od 10 mg/dm2.

[0044] U daljem aspektu, ovaj pronalazak obezbeđuje pokretni uređaj za održavanje za održavanje unutrašnje površine cevi fotobioreaktora za kultivaciju fototrofnih mikroorganizama. Ovo je pogodno za održavanje unutrašnje površine cevi tokom tekućeg rada fotobioreaktora, dok se kroz cev najmanje delimično protiče tečni medijum za gajenje sa mikroorganizmima, a projektovan je tako da se najmanje suprotstavi spoljnim pogonskim sistemom, koji poželjno ima kotur za sajlu. Protok medijuma za gajenje koji se pomera u cevi. Time se rešava i zadatak pomenut na početku.

[0045] Pokretni uređaj za održavanje svrsishodno ima priključni deo za povezivanje sa spoljnim pogonskim sistemom. Ovo je poželjno sredstvo za pričvršćivanje sajle (npr. ušica) tako da se može pomerati pomoću kotura za sajlu najmenje nasuprot toku medijuma za gajenje.

[0046] U poželjnom primeru izvođenja, pokretni uređaj za održavanje ima mlaznicu za prskanje za prskanje unutrašnje površine cevi tečnošću za čišćenje. Ovo se pokazalo kao nežnije i higijenskije u kontinuiranom radu u poređenju sa upotrebom četki. Za snabdevanje mlaznice za raspršivanje tečnošću za čišćenje, uređaj za održavanje ima priključak za cev sa tečnošću za čišćenje, jer iz razloga o kojima je bilo reči, prskanje medijuma za gajenje samim mikroorganizmima može biti štetno.

[0047] U daljem poželjnom primeru izvođenja, pokretni uređaj za održavanje ima najmanje jednu metlicu brisača napravljenu od elastičnog materijala kao što je guma za brisanje unutrašnje površine cevi. Ovo se takođe pokazalo nežnijim i higijenskim u kontinuiranom radu u poređenju sa upotrebom četki. Posebno je poželjno ako je uređaj za održavanje postavljen sa metlicom brisača najmanje za brisanje unutrašnje površine cevi koja je u kontaktu sa pomenutim prostorom za gas. Na ovaj način, naslage (koje se mogu pojaviti tokom vremena kao što je gore opisano) mogu se bolje ukloniti. Alternativno, ili dodatno, uređaj za održavanje poželjno ima mlaznicu za prskanje, eventualno dodatnu, koja je podešena da prska metlicu brisača tečnošću za čišćenje. Ovo smanjuje rizik od stvaranja osušenih ostataka na metlici brisača.

[0048] Dalje, uređaj za održavanje svrsishodno ima najmanje dva modula („vagona“) koji su međusobno povezani spojnicom da bi se obezbedila, da tako kažemo, izvesna fleksibilnost u pogledu proizvodne tolerancije cevi.

[0049] Pokretni uređaj za održavanje je dodatno opremljen uređajem za zaptivanje spojeva cevi. Ovaj uređaj poželjno sadrži elastičnu zaptivku (npr. zaptivni prsten na naduvavanje) sa šupljinom u koju se tečnost (npr. komprimovani vazduh ili pomenuta tečnost za čišćenje) može uvesti pod pritiskom da bi se proširila zaptivka i time zatvorila veza. Uređaj za održavanje poželjno ima pumpu, posebno membransku pumpu, za uvođenje tečnosti u šupljinu.

[0050] Tipično, deo spoljne površine pokretnog uređaja za održavanje je napravljen od plastike (npr. u obliku polietilenskih cevi između modula uređaja za održavanje, čija spoljna površina dolazi u kontakt sa medijumom za gajenje; videti sliku 5). Pošto se fototrofni mikroorganizmi poželjno uzgajaju u fotobioreaktoru za proizvodnju hrane, preporučljivo je iz razloga bezbednosti hrane ako ovaj deo ne prelazi granicu ukupne migracije od 10 mg/dm2.

[0051] Upravo opisan pokretni uređaj za održavanje može se koristiti za održavanje unutrašnje površine cevi fotobioreaktora za kultivaciju fototrofnih mikroorganizama, pri čemu se održavanje obavlja tokom tekućeg rada fotobioreaktora, poželjno dok je medijum za gajenje izložen sunčevoj ili veštačkoj svetlosti, kroz cev koja se puni tečnim medijumom za gajenje najmanje delimično protiču mikroorganizmi.

[0052] „Radno stanje“ se ovde podrazumeva kao stanje fotobioreaktora u kojem se živi fototrofni mikroorganizmi uzgajaju u medijumu za gajenje u fotobioreaktoru (posebno u cevi), medijumu za gajenje u fotobioreaktoru (posebno u cevi) poželjno da imaju protok.

[0053] Ovde se pod pojmom „ukupna granica migracije“ podrazumeva maksimalna dozvoljena količina neisparljivih supstanci koje se oslobađaju iz materijala ili predmeta u simulante hrane. Ova ukupna granica migracije je poželjno određena u skladu sa Uredbom (EU) br. 10/2011 Komisije od 14. januara 2011. o plastičnim materijalima i predmetima za koje je predviđeno da dolaze u kontakt sa životnim namirnicama, u konsolidovanoj verziji od 26. februara 2015. (CE-LEX br.02011R0010-20150226; u daljem tekstu „Uredba“), koja već uključuje sledeće izmene: izmenjena Provedbenom uredbom Komisije (EU) br. 321/2011 od 1. aprila 2011. godine, Uredbom (EU) br. Komisija od 28. novembra 2011. godine, Uredba (EU) br. 1183/2012 Komisije od 30. novembra 2012. godine, Uredba (EU) br.202/2014 Komisije od 3. marta 2014. godine, Uredba (EU) Komisija br. 2014 od 8. avgusta 2014. godine, Uredba Komisije (EU) 2015/174 od 5. februara 2015. godine; i ispravljeno ispravkom, Službeni list L 278 od 25. oktobra 2011, str.13 (10/2011). Konkretno, u kontekstu ovog pronalaska, standardni uslovi ispitivanja "OM 2" u skladu sa Aneksom V, Poglavlje 3 Uredbe, sa simulantom hrane odabranim od simulanata hrane A, B, C, D1 i D2 prema Aneks III Uredbe, poželjno izabran između A, B i C, još poželjnije izabran između A i B, posebno A

[0054] Pronalazak je u nastavku teksta detaljnije objašnjen uz pomoć naročito poželjnih primera izvođenja, na koja, međutim, nije ograničen, i dodatno razjašnjen uz pozivanje na crteže. Crteži prikazuju, sa svim pojedinostima:

Sl. 1 prikazuje pogled odozgo na primer izvođenja fotobioreaktora prema pronalasku u stanju rada;

Sl. 2 prikazuje pogled odozgo na primer izvođenja fotobioreaktora prema pronalasku u stanju rada, gde je uređaj za održavanje detaljno prikazan;

Sl. 3 je lokalno uveličanje prikaza primera izvođenja prema sl. 2, pri čemu su prikazane funkcije zatvaranja i čišćenja uređaja za održavanje za jedan međusobno povezan par uzlazne i silazne cevi;

Sl. 4 je lokalno uveličanje prikaza primera izvođenja prema Sl.2 tj. Sl.3;

Sl. 5A prikazuje pogled na napunjenu razvodnu cev koja može da se koristi za ovaj pronalazak;

Sl 5B daje prikaz iz prespektive razvodne cevi prema Sl.5A;

Sl 6 prikazuje pogled iz prespektive na metalni okvir, koji može da se koristi za primere izvođenja reaktorskih elemenata fotobioreaktora prema pronalasku;

Sl 7 prikazuje pogled iz prespektive na reaktorske elemente jednog primera izvođenja fotobioreaktora prema pronalasku.

[0055] Sl. 1 prikazuje fotobioreaktor 1 za gajenje fototrofnih mikroorganizama, sa dva reaktorska elementa 2, od kojih svaki ima veći broj vertikalnih, ravnih uzlaznih cevi 3a i silaznih cevi 3b za medijum 4 za gajenje i horizontalnu, ravnu razvodnu cev 5. Medijum 4 za gajenje je tečni medijum za gajenje na bazi vode i obogaćen hranljivim materijama; sadrži fototrofne mikroorganizme (obično mikroalge). Navedene cevi su napravljene od stakla, a razvodne cevi 5 su opremljene priključnim nastavcima 50 (uporedite i slike 5A i 5B). Svaka od uzlaznih cevi 3a i silaznih cevi 3b protočno je povezana na svom gornjem kraju 6 pomoću konektora 51 cevi sa priključnim nastavcima 50 razvodne cevi 5. Uzlazne cevi 3a i nizvodne cevi 3b dodatno su međusobno protočno povezane preko konektora 7 u obliku slova U (up. i sl.10).

[0056] Uređaj 4 za održavanje je podešen da čisti unutrašnju površinu cevi 3 tako što je opremljen mlaznicama za prskanje i metlicama brisača za ovu površinu. Ima magnet i stoga je stabilizovan u cevi 3 pomoću magnetne vodilice 21, koja je pričvršćena za spoljašnju stranu cevi 3. Samim tim, sprečava se da se uređaj za održavanje uvija u odnosu na uzdužnu osu cevi 3 kada ga pogonski sistem 5, koji ima kotur 22 za sajlu, pomoću sajle 23 provuče kroz cev 3. Vodilica 21 takođe ima kodove. Oni označavaju tačke u cevi 3 na kojima su povezani pojedinačne uzlazne

1

ili silazne cevi 18a i 18b i mogu se očitati pomoću uređaja 4 za održavanje i preneti u kontrolni sistem i u njemu obrađivati.

[0057] Fotobioreaktor 1 dodatno ima uređaj 8 za uvođenje ugljen-dioksida (i/ili komprimovanog vazduha), pri čemu se gas uvodi u uzlazne cevi 18a ili silazne cevi 18b. Za uzlaznu cev 3a povezanu sa silaznom cevi 3b preko konektora 7, obezbeđen je ulaz 14a za uvođenje gasa pomoću uređaja 8. Dodatni ulaz 14b za uvođenje gasa pomoću uređaja 8 predviđen je za silaznu cev 3b povezanu sa uzlaznom cevi 3a preko konektora 7. Ugljen-dioksid se pomoću pumpe za gas pumpa iz rezervoara za tečnost u razvodnu cev za gas. Priključci razvodne cevi za gas su preko creva povezani sa po jednim od ulaza 14a, odnosno 14b. Time što je na ulazu 14a obezbeđen otvor koji je propusniji od otvora na ulazu 14b, omogućeno je snažnije uvođenje gasa u uzlazne cevi 3a u odnosu na silazne cevi 3b. Na taj način dolazi – iznenađujuće, iako na svakom gornjem kraju 6 uzlazne cevi 3a, odnosno silazne cevi nisu obezbeđeni konektori 7 u obliku slova U, nego razvodna cev 5- do vijugavog protoka medijuma 4 za gajenje (naviše u uzlaznim cevima 3a, naniže u silaznim cevima 3b; up. takođe isprekidane strelice na Sl.3). Ovaj vijugavi tok dodatno je stabilizovan na taj način što su dva reaktorska elementa 2 međusobno protočno povezana preko silazne cevi 3b prvog reaktorskog elementa 2 i konektora 7 u obliku slova U, sa uzlaznom cevi 3a drugog reaktorskog elementa 2 - dakle, jednostavnije rečeno, tako što obezbeđuju "jaz" između dve razvodne cevi 5.

[0058] Medijum 4 za gajenje sa fototrofnim mikroorganizmima, koji ima vijugav protok, nalazi se u reaktorskim elementima 2 na takvoj visini da je svaka od razvodnih cevi 5 do otprilike polovine njime ispunjene. U razvodnoj cevi 5 nalaze se i medijum 4 za gajenje i, iznad medijuma 4 za gajenje, prostor 9 za gas za preuzimanje mehurića 10 gasa koji idu naviše iz medijuma 4 za gajenje, a granična površina 11 između medijuma 4 za gajenje i prostora 9 za gas je raspoređena u razvodnoj cevi 5. Izjednačavanje pritiska gasa sa okolinom odvija se preko ventila 53, koji je obezbeđen sa sistemom filtera kako bi se izbegla kontaminacija medijuma 4 za gajenje.

[0059] Sl. 2 prikazuje fotobioreaktor 1 za kultivaciju fototrofnih mikroorganizama, sa reaktorskim elementom 2 koji ima više vertikalnih, ravnih cevi 18a i odvodnih cevi 18b za medijum 6 i cev 3 koja je horizontalna, ravna i projektovana kao razvodna cev, koja ima . Podloga za gajenje 6 je tečna podloga za gajenje koja je na bazi vode i obogaćena hranljivim materijama; sadrži fototrofne mikroorganizme (obično mikroalge). Uzlazne cevi 18a i odvodne cevi 18b su povezane sa cevi 3 projektovane kao razvodna cev na način propustljiv za tečnost.

[0060] Primer izvođenja fotobioreaktora 1 prikazan na Sl. 3 omogućava čišćenje odnosno održavanje čistom unutrašnje površine razvodne cevi 5 tokom rada. Pri tome je na razvodnoj cevi 5 obezbeđena vodilica 12 za pokretljivi uređaj 13 za održavanje. Uređaj 13 za održavanje je opremljen četkama i mlaznicama za unutrašnju površinu razvodne cevi 5. Uređaj 13 za održavanje je, na primer, magnetni i može da se pomera pomoću magneta (ili sajli) koji imaju mogućnost pomeranja u vodilici 12. Uređaj 13 za održavanje ima mogućnost pomeranja putem protoka i može da se koristi u unapred zadatim vremenskim intervalima tokom rada, što značajno smanjuje prazan hod fotobioreaktora 1. Isprekidane strelice ilustruju putanju protoka u reaktorskom elementu 2.

[0060] Uređaj 4 za održavanje koji se nalazi u cevi 3 ima četiri modula 37, koji su povezani jedan sa drugim preko spojnica 38 kako bi se kompenzovao ugaoni pomak cevi 3 u vezi sa proizvodnjom, tako da uređaj 4 za održavanje ne može da se zaglavi u cevi 3 kada ga kroz cev 3 provlači pogonski sistem 5 uz pomoć koturova 22 za sajlu funkcionalno povezanih sa sajlom 23. Koturovi 22 za sajlu su opremljena sa uređajima 24 za dezinfekciju sajle 23, pri čemu su ovi uređaji 24 opciono dizajnirani kao sistemi za fumigaciju ozona.

[0061] Za čišćenje unutrašnje površine cevi 3, uređaj 4 za održavanje ima metlice 14 brisača i mlaznice 12 za prskanje. Mlaznice 12a za prskanje služe za prskanje metlica 14 brisača kako bi ih održale vlažnim. S jedne strane, ovo povećava njihov efekat čišćenja, a sa druge strane sprečava naslage na samim metlicama brisača. Mlaznice 12 i 12a za prskanje se napajaju tečnošću 13 za čišćenje (u ovom slučaju sterilnom vodom) iz spoljašnjeg rezervoara 16 preko linije 15 u sajli 23.

[0062] Uređaj za održavanje se može pomeriti na svaki pojedinačni, međusobno povezani par uzlaznih i silaznih cevi 18a i 18b i zatvoriti cev 3 prema njima blokiranjem odgovarajućih priključaka 17. Ovo omogućava da se par uzlaznih i silaznih cevi 18a i 18b zameni (sa medijumom 6 za gajenje koji se drenira samo iz ovog dela) bez ometanja rada ostatka reaktorskog elementa 2. Takođe je moguće brzo zatvaranje u slučaju loma stakla u paru, uz značajno smanjenje curenja medijuma za gajenje. Na ovaj način je značajno pojednostavljeno održavanje fotobioreaktora, posebno u velikim serijama za razmnožavanje sa desetinama ili stotinama pomenutih parova.

[0063] Sl. 3 detaljno je prikazuje funkciju zatvaranja i čišćenja uređaja 4 za održavanje za međusobno povezani par uzlaznih i silaznih cevi 18a i 18b, koji je povezan sa cevi 3 preko priključaka 17. Uređaj 4 za održavanje ima dva u suštini identična, ali suprotno orijentisana modula 37a i 37b, koji su povezani jedan sa drugim preko spojnice 38. Svaki modul 37a i 37b je opremljen uređajem 28 za zaptivanje spojeva cevi 3. Ovaj uređaj 28 je dizajniran kao zaptivni prsten u koji se može uvesti gas (npr. vazduh) ili tečnost (poželjno sveža voda iz spoljašnjeg rezervoara 16 da bi se unutrašnjost zaptivnog prstena održavala čistom) kako bi se proširio zaptivni prsten i čime će se priključak 17 zatvoriti. Ako je potrebno (npr. zbog oštećenja), par

1

uzlaznih i silaznih cevi 18a i 18b se sada može zameniti bez ometanja protoka medijuma 6 za gajenje u cevi 3.

[0064] Da bi se sada očistio par uzlaznih i silaznih cevi 18a i 18b, elastična kugla obložena silikonom 29 se pumpa iz komore u modulu 37b u uzlaznu cev 18a. Održavanjem pritiska pumpe, kugla 29 prolazi kroz celu uzlaznu 18a, konektor za silaznu cev 18b i ponovo je podiže identična komora u modulu 37a, pri čemu se naslage uklanjaju sa unutrašnjih zidova uzlazne i silazne cevi i konektora. Uređaj za održavanje se zatim može povući do sledećeg para uzlaznih i silaznih cevi 18a i 18b, respektivno, gde se ponavlja opisani proces zaptivanja i čišćenja (ali sa obrnutim smerom pumpanja, pošto je lopta 29 sada u komori modula 37a - alternativno, lopta 29 još uvek može da se pumpa nazad u komoru modula 37b u prethodnom paru uzlazne i silazne cevi 18a i 18b pre nego što se uređaj za održavanje povuče do sledećeg para).

[0065] Na sl. 4 je šematski prikazan fotobioreaktor 1 sa uređajem 4 za održavanje u stanici 25, kome se može pristupiti direktno iz cevi 3. Ova stanica 25 pojednostavljuje uklanjanje ili ponovno umetanje uređaja 4 za održavanje. Stanica 25 može imati viši nivo od cevi 3 tako da medijum za gajenje u njoj ne teče u stanicu 25. Ako je predviđeno da se cev 3 tokom rada napuni samo do polovine svoje visine, na primer, takođe je moguće zamisliti da stanica 25 ima isti nivo kao i cev 3 (da je, da tako kažemo, produžetak cevi 3 ). Štaviše, stanica 25 ima sterilni poklopac i deljivi poklopac, koji obezbeđuje da se uređaj 4 za održavanje može ukloniti i cev 3 može zatvoriti. Sl. 5 prikazuje poželjno izvođenje uređaja 4 za održavanje prema pronalasku, sa modulima 37a-37d. Elementi 39, svaki sa tri reda metlica brisača 14 od silikonske gume, pričvršćeni su za module 37a i 37d. Kao što se takođe može videti na slikama 6A i 6B, ova tri reda mogu da se rotiraju jedan u odnosu na drugi i ne pokrivaju ceo poprečni presek cevi, tako da protok i dalje može da teče oko uređaja 4 za održavanje. Na modulima 37a i 37d je takođe predviđena mlaznica 12 za prskanje, za čišćenje unutrašnje površine cevi fotobioreaktora. Element 39 ima mlaznicu 12a za prskanje usmerenu na metlice 14 brisača. Distalni kraj elementa 39 služi za učvršćivanje sajle pogonskog sistema 5 sa koturom 22 za sajlu. Pošto je vod sa tečnošću za čišćenje predviđen u sajli, priključak 26 za vod sa tečnošću za čišćenje se takođe nalazi na pomenutom kraju.

[0066] Sa ovim uređajem 4 za održavanje, ceo poprečni presek cevi fotobioreaktora (oblast u kontaktu sa prostorom za gas iznad medijuma za gajenje - sa bilo kojim deponovanim mikroorganizmima, površina u kontaktu sa graničnom površinom između prostora za gas i medijuma za gajenje i površina u kontaktu sa medijumom za gajenje – sa bilo kojim biofilmom) se čiste istovremeno dok se provlače kroz cev.

1

[0067] Moduli 37a i 37b su u suštini identične konstrukcije, ali su orijentisani u suprotnim smerovima. Svaki od njih je opremljen elektromagnetnim ventilima 33 i uređajem 28 za zatvaranje priključaka cevi. Sa uređajem 28 je u svakom sličaju povezana komora 35, u kojoj se nalazi instrument 29 za čišćenje koji može da se skida, kao što je sunđer, i koji može da se pumpati u druge cevi povezane sa cevi. Modul 37c sadrži membransku pumpu 32 i dodatne elektromagnetne ventile 33. Konačno, modul 37d sadrži kontrolnu elektroniku. Sl. 7 takođe ilustruje činjenicu da medijum za gajenje može da teče oko svih pomenutih modula.

[0068] Sl. 6a prikazuje pogled u perspektivi na upravo opisani primer izvođenja uređaja 4 za održavanje. Sl. 6b takođe pokazuje kako se instrument 29 za čišćenje oslobađa iz modula 37a i kako ga ponovo preuzima suštinski identičan modul 37b. Sl. 6c pokazuje kako se ovaj proces odvija u cevi 3.

[0069] Na sl. 7 prikazani su primeri poprečnih preseka modula 37' i 37" uređaja za održavanje u cevi 3. Modul 37' je u kontaktu sa cevi 3 preko površine 40 od silikonske gume, koja ima dodatni efekat čišćenja kada se uređaj za održavanje pomera. Prikazani poprečni preseci obezbeđuju da medijum za gajenje sa mikroorganizmima u cevi 3 može da struji oko modula 37 'ili 37" u suštini neometano.

[0070] Rad posebno poželjnih primera izvođenja fotobioreaktora prema pronalasku je dalje ilustrovan korišćenjem sledećih primera izvođenja:

Na sl. 8 prikazan je fotobioreaktor 1 za gajenje fototrofnih mikroorganizama, sa dva reaktorska elementa 2, od kojih svaki ima više vertikalnih, pravih uzlaznih cevi 18a i silaznih cevi 18b za medijum 6 i cev 3, koja je horizontalna, ravna i projektovana kao razvodna cev. Medijum 6 za gajenje je tečni medijum za gajenje na bazi vode i obogaćen hranljivim materijama; sadrži fototrofne mikroorganizme (obično mikroalge). Cev 3 i uzlazne ili silazne cevi 18a i 18b su napravljene od stakla, pri čemu su cevi 3 opremljene priključcima 17 koji su izvedeni kao spojni nastavci (videti takođe sl. 11A i sl. 11B). Uzlazne cevi 18a i silazne cevi 18b su povezane na svoj gornji kraj 19 na način propustljiv za tečnost, uz pomoć konektora 51 za cevi, na priključke 17, koji su projektovani kao spojni nastavci, cevi 3 koja je projektovana kao razvodna cev. Uzlazne cevi 18a i silazne cevi 18b su dodatno međusobno protočno povezane preko konektora 20 u obliku slova U (vidi takođe sl.10).

[0071] Fotobioreaktor 1 takođe ima uređaj 7 za uvođenje u medijum za gajenje mešavine gasa koja sadrži ugljen-dioksid („gas“), pri čemu se gas uvodi u uzlazne cevi 18a ili silazne cevi 18b. Ulaz 114a za odvod gasa kroz uređaj 7 je obezbeđen za uzlaznu cev 18a povezanu sa silaznom cevi 18b preko konektora 20. Dodatni ulaz 114b za odvod gasa kroz uređaj 7 je obezbeđen za silaznu cev 18b povezanu sa uzlaznom cevi 18a konektorom 20. Ugljen-dioksid se unosi iz

1

rezervoara za tečnost u cev za distribuciju gasa. Priključci cevi za distribuciju gasa su crevima povezani sa ulazom 114a ili 114b. Obezbeđivanjem otvora na ulazu 114a, koji je propusniji od otvora ulaza 114b, ili različitim pritiscima gasa u 2 odvojene cevi za distribuciju gasa, omogućeno je intenzivnije uvođenje gasa u uzlazne cevi 18a u poređenju sa silaznim cevima 18b. Ovo dovodi do vijugavog toka medijuma 6 za gajenje (nagore u uzlaznim cevima 18a, nadole u silaznim cevima 18b; videti takođe isprekidane strelice na sl. 9). Ovaj krivudavi tok je dalje stabilizovan tako što su dva reaktorska elementa 2 povezana jedan sa drugim na način koji propušta tečnost preko odvodne cevi 18b prvog elementa reaktora 2 sa uzlaznom cevi 18b drugog reaktorskog elementa 2 konentorom 20 u obliku slova U – to jest, pojednostavljeno rečeno, obezbeđivanjem „zazora“ između dve cevi 3 projektovane kao razvodne cevi.

[0072] Ulaz 52a i izlaz 52b mogu biti povezani jedan sa drugim, čime se omogućava ciklični rad fotobioreaktora 1. Posle određenog broja ciklusa ekspozicije, medijum za gajenje 6, koji sada sadrži znatno veću koncentraciju mikroorganizama, može se ukloniti na izlazu 52b radi sakupljanja (tj. za koncentrovanje i sušenje fototrofnih mikroorganizama), dok se na ulazu 52a unosi svež medijum 6 za gajenje sa niskom početnom koncentracijom fototrofnih mikroorganizama. Naravno, može se zamisliti i kontinuirani ciklični rad, u kojem ulaz 52a ostaje povezan sa izlazom 52b pomoću creva, a svež medijum 6 za gajenje se neprekidno dovodi na ulaz u prvi donji konektor 20 i na izlaz u pravcu protoka. Ista količina gušćeg medijuma 6 za gajenje se kontinuirano uklanja iz drugog donjeg konektora 20 direktno ispred njega. Naravno, za to je potrebna određena minimalna dužina puta za razmnožavanje. Isto tako, ako fotobioreaktor 1 ima određenu minimalnu dužinu, može se zamisliti i kontinuirani linearni rad, u kojem se na ulazu 52a kontinuirano unosi svež medijum 6 za gajenje sa niskom početnom koncentracijom fototrofnih mikroorganizama i ista količina zrelog medijuma 6 za gajenje se kontinuirano uklanja kao prinos na izlazu 52b stanice. Međutim, ulazi se mogu obezbediti i na drugim lokacijama u reaktoru (npr. konektor 20 u obliku slova U prve/poslednje uzlazne ili izlazne cevi 18a ili 18b, ali i u drugom konektoru 20 u obliku slova U u fotobioreaktoru).

[0073] Medijum 6 za gajenje sa fototrofnim mikroorganizmima, koji vijugavo teče, toliko je visok u reaktorskim elementima 2 da su cevi 3 projektovane kao distribucione cevi, svaka približno do pola ispunjene njime. U cevi 3 nalaze se i medijum 6 za gajenje i iznad medijuma 6 za gajenje prostor 9 za gas za prijem mehurića 8 gasa koji se dižu iz medijuma 6 za gajenje, sa graničnom površinom 10 raspoređenom između medijuma 6 za gajenje i prostora 9 za gas u cevi 3. Izjednačavanje pritiska gasa sa okolinom se odvija preko otvora 53 koji je opremljen filterskim sistemom kako bi se izbegla kontaminacija medijuma 6 za gajenje.

1

[0074] Kontaminacija na unutrašnjoj površini cevi 3 koja je povezana sa graničnom površinom 10 između medijuma 6 za gajenje i prostora 9 za gas može se uporediti sa prethodnom tehnikom (koja ne obezbeđuje graničnu površinu u distributivnoj cevi, već na mestima do kojih je mnogo teže doći); videti, na primer, US 2011/0027875 A1, posebno donji deo sl. 1 u njemu) mogu se očistiti uz relativno malo napora kratkim stavljanjem fotobioreaktora 1 van funkcije, isušivanjem medijuma 6 za gajenje iz cevi 3, uklanjanjem poklopca 54 cevi 3 se uklanja i unutrašnja površina cevi 3 se čisti, na primer četkom pričvršćenom za teleskopsku šipku. Međutim, upotreba uređaja 4 za održavanje predviđenog prema pronalasku dovodi do mnogo boljih rezultata, kao što je opisano u nastavku.

[0075] Uređaj 4 za održavanje u fotobioreaktoru 1, prikazan na sl.9, omogućava da se unutrašnja površina cevi 3 dizajnirana kao razvodna cev očisti ili održava čistom tokom rada. Vodilica 21 za uređaj 4 za održavanje nalazi se na cevi 3. Uređaj 13 za održavanje je opremljen mlaznicom 12 za prskanje, za prskanje unutrašnje površine cevi 3. Uređaj 4 za održavanje ima magnetni element i može se postaviti tako da ne može da se okreće pomoću vodilice 21. Uređaj 4 za održavanje se može kretati okolo (tako da vijugavi tok medijuma 6 za gajenje nije značajno poremećen) i može se koristiti u unapred određenim intervalima tokom rada koji je u toku, što značajno smanjuje vreme zastoja fotobioreaktora 1. Čak i ako se trenutno ne koristi, uređaj 4 za održavanje može ostati u cevi 3. Isprekidane strelice ilustruju putanju protoka u reaktorskom elementu 2.

[0076] Sl.13 šematski prikazuje primer izvođenja fotobioreaktora 1 u kome se odgovarajuća cev 3 konstruisana kao razvodna cev reaktorskog elementa 2 sastoji od staklenih delova 56 koji su direktno povezani jedan sa drugim. Po dva reaktorska elementa 2 se drže pomoću metalnog okvira 55 prikazanog na sl.12.

1

Claims (8)

Patentni zahtevi

1. Fotobioreaktor (1) za gajenje fototrofnih mikroorganizama,

sa reaktorskim elementom (2) koji ima cev (3), i sa uređajem (4) za održavanje i pogonskim sistemom (5) koji mogu da pomeraju uređaj (4) za održavanje u cevi (3),

pri čemu je fotobioreaktor (1) konstruisan tako da kroz cev (3) u radnom stanju fotobioreaktora (1), najmanje delimično protiče tečni medijum (6) za gajenje sa mikroorganizmima,

pri čemu je fotobioreaktor (1) konstruisan tako da uređaj (4) za održavanje može da se koristi u cevi (3) u radnom stanju fotobioreaktora (1) i da pogonski sistem (5) može da ga pomera najmanje nasuprot toku medijuma (6) za gajenje u cevi (3), naznačen time što je cev (3) razdelna cev sa najmanje tri priključka (17) za dovod odnosno odvođenje medijuma (6) za gajenje, i fotobioreaktor (1) je tako konstruisan da uređaj (4) za održavanje može da se pomeri do najmanje jednog od priključaka u cevi (3) i može da ga zatvori, pri čemu reaktorski element (2) takođe ima više uzlaznih (18a) i silaznih cevi (18b) za tečni medijum (6) za gajenje, pri čemu su uzlazne (18a) i silazne cevi (18b) svaka na svom gornjem kraju (19) protočno spojene sa cevi (3) projektovanom kao razvodna cev, na da su najmanje jedna od cevi za podizanje (18a) i jedna od dovodnih cevi (18b) dodatno međusobno protočno povezane pomoću konektora (20), i pri čemu je fotobioreaktor (1) konstruisan na takav način da uređaj (4) za održavanje istovremeno može da zatvori priključak (17) za silaznu cev (18b) i priključak (17) za uzlaznu cev (18a), koji su dodatno međusobno protočno povezani pomoću konektora (20).

2. Fotobioreaktor (1) prema patentnom zahtevu 1, naznačen time što fotobioreaktor (1) dalje ima uređaj (7) za uvođenje gasa u medijum za gajenje, pri čemu je fotobioreaktor (1) konstruisan tako da se u radnom stanju fotobioreaktora (1), uređaj (4) za održavanje u cevi (3) dovodi u dodir sa mehurićima (8) gasa koji se nalaze u medijumu (6) za gajenje.

3. Fotobioreaktor (1) prema jednom od patentnih zahteva 1 do 2, naznačen time što je fotobioreaktor (1) konstruisan tako da se u radnom stanju u cevi (3) nalaze i medijum (6) za gajenje, kao i, iznad medijuma za gajenje, prostor (9) za gas za preuzimanje mehurića (8) gasa koji se kreću naviše iz medijuma (6) za gajenje, pri čemu je u cevi (3) raspoređena granična površina (10) između medijuma (6) za gajenje i prostora (9) za gas, i uređaj (4) za održavanje je postavljen najmanje za čišćenje unutrašnje površine (11a) cevi (3) koja je u kontaktu sa prostorom (9) za gas.

2

4. Fotobioreaktor (1) prema jednom od patentnih zahteva 1 do 3, naznačen time što uređaj (4) za održavanje ima mlaznicu (12) za raspršivanje na unutrašnju površinu (11) cevi (3) tečnosti (13) za čišćenje,

poželjno pri čemu je uređaj (4) za održavanje postavljen najmanje za prskanje unutrašnje površine (11a) cevi (3) u kontaktu sa pomenutim prostorom (9) za gas kroz mlaznicu (12) za raspršivanje.

5. Fotobioreaktor (1) prema patentnom zahtevu 4, pri čemu je mlaznica (12) za raspršivanje povezana preko voda (15) sa rezervoarom (16) za tečnost izvan cevi (3).

6. Fotobioreaktor (1) prema jednom od patentnih zahteva 1 do 5, naznačen time što je uređaj (4) za održavanje postavljen za čišćenje silazne cevi (18b) zatvorene upiranjem uređaja (4) za održavanje u cev (3) i uzlazne cevi (18a) zatvorene upiranjem uređaja (4) za održavanje u cev (3), koje su međusobno protočno spojene pomoću konektora (20).

7. Fotobioreaktor (1) prema jednom od patentnih zahteva 1 do 6, naznačen time što ima pogonski sistem (5) koji može da pokreće najmanje jedan kotur (22) za sajlu, koji ima sajlu (23) uvedenu u cev (3) i povezanu sa uređajem (4) za održavanje,

pri čemu je, poželjno, kotur (22) za sajlu opremljen uređajem za dezinfekciju (24) sajle (22).

8. Postupak za gajenja fototrofnih mikroorganizama u fotobioreaktoru,

pri čemu je fotobioreaktor (1) obezbeđen sa reaktorskim elementom koji ima cev (3) i sa uređajem (4) za održavanje u cevi (3) i sa pogonskim sistemom koji pokreće uređaj (4) za održavanje u cevi (3),

pri čemu kroz cev (3) najmanje delimično protiče tečni medijum (6) za gajenje sa mikroorganizmima,

pri čemu postupak obuhvata upotrebu uređaja (4) za održavanje u cevi (3) u radnom stanju fotobioreaktora (1), i pogonski sistem (5) pomera uređaj (4) za održavanje najmanje nasuprot toku medijuma (6) za gajenje u cevi (3),

pri čemu je fotobioreaktor (1) dalje definisan prema jednom od patentnih zahteva 1 do 7.