Descripción general de los biorreactores para el cultivo de algas.

Descripción general de fotobiorreactores para el cultivo de microalgas.

Las microalgas pueden utilizar eficazmente la energía luminosa, el dióxido de carbono y las sales inorgánicas para sintetizar proteínas, grasas y una variedad de sustancias bioactivas de alto valor añadido. Las microalgas se pueden cultivar para producir alimentos saludables, aditivos alimentarios, piensos, biofertilizantes y otros productos naturales.

La forma en que crecen las microalgas determina la importancia de la luz en el biorreactor. A excepción de algunas microalgas completamente autótrofas que pueden cultivarse en condiciones sin luz (en este caso, el reactor puede utilizar un fermentador microbiano tradicional), la mayoría de las microalgas deben cultivarse en fotobiorreactores.

Una de las claves para el diseño y estructura del fotobiorreactor es proporcionar una alta relación entre superficie luminosa y volumen, con el fin de mejorar la transmitancia de la luz y la tasa de utilización de la energía luminosa por parte de las células de algas;

Otra clave del diseño es seleccionar un dispositivo de circulación apropiado para reducir el daño de la fuerza de corte a las células de las algas; Además, la disolución del dióxido de carbono y la transferencia de masa gas-líquido, la acumulación y descarga oportuna de oxígeno disuelto durante la fotosíntesis y la liberación de oxígeno, y otras eficiencias de transferencia de gas y calidad de la fuente de luz. La elección del biorreactor y la forma tendrán un gran impacto en el cultivo eficiente de microalgas en fotobiorreactores.

En la actualidad, existen dos métodos principales de cultivo de microalgas: cultivo en tanque grande abierto y cultivo en biorreactor cerrado.

El cultivo abierto generalmente utiliza tanques de cemento. El dióxido de carbono puede suministrarse artificialmente o depender del intercambio natural con el aire, y puede reponerse mediante agitación artificial para disolver el dióxido de carbono en el aire. Las características más destacadas son la construcción simple, el bajo costo y la fácil operación, pero el cultivo abierto tiene las desventajas de ser susceptible a la contaminación y a condiciones de cultivo inestables.

Además de poder recolectar fuentes de luz, los reactores cerrados son similares a los biorreactores tradicionales para la fermentación microbiana en muchos otros aspectos. Tienen condiciones de cultivo estables, pueden funcionar de forma aséptica y son fáciles de realizar cultivos de alta densidad. Se han convertido en la dirección del desarrollo futuro.

En la actualidad, existen muchas formas de reactores cerrados, como fotobiorreactores de tipo fermentador, de tubo y de placa.

Tanque de fermentación PAGcalientebiografíareactor

El fotorreactor del tanque de fermentación se basa en el tanque de fermentación microbiana tradicional y agrega luz para el cultivo de microalgas.

Los reactores pequeños pueden estar hechos de materiales transmisores de luz, como el vidrio, y utilizar fuentes de luz externas. Los métodos de mezclado también incluyen agitación mecánica, elevación por aire y burbujeo. Se caracteriza por un alto volumen de cultivo en un espacio limitado, lo que es de gran importancia para el cultivo de microalgas utilizando la tecnología de fermentación existente.

Para los fotorreactores de tipo fermentador, la relación entre el área de iluminación general y el volumen es pequeña. Cómo aumentar la relación entre el área de iluminación y el volumen sin afectar el resto del rendimiento es el principal problema que debe resolverse.

Balun 1500L fermentador fuente de luz incorporada fotobiorreactor biorreactor de algas

foto tubularbiografíareactor

Los fotorreactores tubulares utilizan tubos transparentes para cultivar algas en las fábricas con la ayuda de condiciones de iluminación externa.

La teoría del diseño y funcionamiento de los fotorreactores tubulares fue propuesta por primera vez por Prit et al. Posteriormente, fue estudiado y aplicado por muchas personas, y se desarrolló en varias formas, como el tipo de tubo vertical, el tipo de tubo con inclinación ajustable, el tipo de tubo horizontal, etc.

Foto de placabiografíareactor

Los fotobiorreactores de placas están fabricados principalmente de placas de vidrio transparente o plexiglás. Según los cambios en la intensidad de la luz solar y la dirección incidente, se puede ajustar la dirección de iluminación más adecuada para aumentar la transmitancia de la luz y se puede mantener ajustando diferentes espesores del reactor. El corto recorrido de la luz garantiza que la capa líquida eficaz esté completamente expuesta a la luz y la intensidad de la mezcla también se puede ajustar, lo que facilita la obtención de un cultivo de alta densidad.

El reactor consta principalmente de una fuente de luz, un dispositivo de circulación, un reactor de placas, un sistema de control de temperatura, un medio de cultivo y un sistema de suministro de dióxido de carbono.

El reactor utiliza luz solar o lámparas halógenas. La intensidad de la luz se controla ajustando la distancia entre la fuente de luz y el reactor o la dirección incidente de la radiación luminosa. El sistema de mezclado en el reactor incluye mezclado por aire, mezclado por burbujeo en el fondo o agitación mecánica.

Biorreactor de algas de vidrio Balun 10L con fuente de luz externa

Resumen

Entre los reactores mencionados anteriormente, los reactores transparentes generalmente utilizan iluminación externa, la estructura interna del reactor es relativamente simple y el diámetro del reactor es pequeño. Si se utiliza el tipo tanque de fermentación, el volumen del reactor es pequeño, lo que tiene ciertas limitaciones.

Además de garantizar que la intensidad de la luz satisfaga las necesidades de crecimiento de las microalgas, la iluminación interna también debe considerar el impacto de la esterilización a alta temperatura, los requisitos de sellado, los requisitos de mezcla, la disipación de calor, etc. del reactor. Los requisitos de instalación, protección y transmisión de luz de la fuente de luz son relativamente altos. Las fuentes de luz actualmente ampliamente utilizadas, como la luz solar, las lámparas de halogenuros metálicos, las lámparas incandescentes frías, etc., tienen muchas desventajas. Para mejorar la tasa de conversión de energía luminosa, es de gran importancia elegir fuentes de luz confiables, de espectro estrecho, de alta intensidad lumínica y que ahorren energía.

Prospecto

Los fotobiorreactores cerrados tienen ventajas únicas sobre los abiertos y su éxito a escala comercial en el cultivo de microalgas depende de sus costos de producción.

La tecnología moderna está cambiando cada día que pasa. La aparición y el uso de diversos materiales nuevos y nuevas fuentes de luz de alta eficiencia, junto con una investigación teórica básica en profundidad, seguramente harán que los fotobiorreactores cerrados maduren más y los costos de producción sigan disminuyendo, de modo que puedan aplicarse mejor a la producción industrial. medio.

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Balun tiene una amplia experiencia en la fabricación de diversos tipos de reactores y recipientes a presión. Contamos con un equipo de expertos en los campos de reacciones biológicas, procesos de fermentación, fabricación de maquinaria y control de automatización. Nuestros niveles de investigación científica y tecnología están siempre al nivel líder en China y entre los mejores del mundo, brindándole una experiencia de producto cómoda y segura.

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