광생물반응기

유리 또는 폴리머로 제작된 튜브는 수직 또는 수평으로 배열됩니다. 대부분의 경우, 펌프는 조류 배양 조직이 튜브형 시스템을 통과할 수 있게 하며, 이후 배양 조직이 탱크로 수집되어 다시 튜브형 시스템으로 재활용됩니다. 튜브형 PBR을 통해 공정, 양 및 품질을 고려하여 안정적으로 생산을 계획할 수 있습니다. 게다가, 이는 사용 가능한 바닥 공간과 사용 가능한 광 복사를 완벽하게 사용할 수 있기 때문에 특히 생산성에 도움이 됩니다. 또한 비교적 청소가 간편합니다.

이 시스템은 유리 또는 폴리머로 만들어진 플레이트를 사용합니다. 해당 플레이트는 얆은 조류 재배층을 사이에 두고 수직 또는 수평으로 배열됩니다. 이 시스템은 양호한 조명 조건을 제공합니다. 그러나 시스템은 가열 문제와 특히 폴리머 플레이트가 사용될 때 과도한 생물막을 형성하는 경향 때문에 어려움이 있습니다. 이러한 생물막은 기계적으로 접근하기 어렵기 때문에 세척이 어렵습니다.

PVC 또는 PE로 만들어진 플라스틱백은 재배 상청액을 가로막고자 특수 홀더 시스템에 고정되어 있습니다. 투자 비용은 저렴하지만 잦은 백 교체에 따른 강력한 생물막 형성으로 공정 노동 집약적이며 많은 폐기물을 초래합니다.

폐쇄형 튜브형 광생물반응기는 DHA, 아스타잔틴 또는 스피룰리나와 같은 고급 조류 제품의 비용 효율적인 생산을 위해 고품질 바이오매스를 생산할 수 있는 유일한 시스템이기 때문에 실험실 및 생산 규모에 존재합니다. 식이보조제용 조류는 폐쇄형 시스템에서 가장 잘 성장하며 높은 순도와 생산성을 제공하여 최종 제품의 높은 품질을 제공합니다. 또한 유리 용기는 식품 등급 수준의 생산을 보장합니다.

자세한 내용은 다음을 참조하십시오: 이 표는 "매우 좋음"(++)에서 "매우 나쁨"(--)에 이르기까지 중요한 평가 기준에 대해 대안이 얼마나 잘 수행되는지 보여줍니다.

폴리머의 일종으로 폴리에틸렌은 플라스틱백에서 조류를 재배하는 동안 흔히 사용합니다. PE 백은 특히 조달 시 비용 효율적입니다. 그러나 이는 대부분 늦어도 한 시즌 또는 일 년이 지난 후에는 교체해야 합니다. 그 이유는 이들이 조류에 쉽게 덮이고, 세척 능력이 좋지 않기 때문입니다. 이러한 교체는 재료비와 많은 수작업과 연결되므로 비용이 많이 듭니다.

폴리염화비닐은 일반적으로 평판형 및 튜브형 반응기에 사용됩니다. 주어진 부피에서 이러한 시스템의 조달 비용은 유리로 만들어진 시스템보다 저렴합니다. PVC는 전체 광 스펙트럼을 전송할 수 없기 때문에, 이러한 시스템의 조류 재배는 다른 소재에 비해 생산성이 떨어집니다. 또한 PVC는 자외선에 매우 빠르게 분해되어 야외에서 사용할 경우 2~4년마다 교체해야 합니다.

튜브형 반응기 제작을 위한 플라스틱 대안은 폴리메타크릴산 메틸(PMMA 또는 Perspex)을 사용하는 것입니다. PMMA는 PVC와 비교했을 때 전체 광 스펙트럼을 전송하고 거의 분해되지 않는다는 장점이 있습니다. 태양광 조명 아래에서 PMMA의 수명은 약 10년입니다. 그러나 동일한 부피의 PMMA 반응기는 50년 동안 지속되는 유리 반응기보다 비용이 많이 듭니다. 또한 PMMA와 같은 플라스틱에서는 생물막 형성 문제가 자주 발생합니다.

일반적으로, 플라스틱으로 만들어진 광생물반응기가 동일한 효율성으로 생산될 수 있도록 하려면 운영하는 동안 플라스틱 부품을 자주 교체해야 합니다. 반응기의 긴 작동 기간을 고려하면, 총 소유 비용 측면에서 불리해집니다. 또한 일부 폴리머 품종은 물질을 조류 용액에 배출하므로 식품 등급에서는 조류 재배가 불가능하게 됩니다.

튜브형 PBR은 거의 대부분 붕규산염 유리로 제작됩니다. 이 유리는 다른 폴리머 제품들에 비해 다양한 이점이 있습니다. 이를 통해 전체 광 스펙트럼이 튜브 내 조류에 도달할 수 있습니다. 자외선, 화학물질 및 소금물에 내성이 있습니다. 이 점 때문에 판매된 지 50년이 지난 후에도 붕규산염 유리로 만들어진 튜브가 생산성 있다는 평가를 받습니다. 이는 생물막 형성에도 그다지 민감하지 않습니다. 이런 일이 발생할 경우엔 쉽게 청소할 수 있습니다.

붕규산염 유리의 장점:

빛 투과율

• 탁월한 광 전송

• 태양광화 또는 갈변 효과 없음

• 재료 특성을 보장하기 위해 자외선 차단 첨가제 또는 코팅이 필요하지 않습니다.

• 붕규산염 유리의 수명은 50년 이상입니다

화재 방지

• 유리는 타거나 유독 가스를 방출하지 않습니다

침출

• 유리는 화학적인 내성이 강한 소재입니다. 플라스틱의 경우, 폴리머 유형에 따라 비스페놀 분자와 같은 위험 물질의 단량체 또는 올리고머가 조류 배양 속으로 침출될 수 있습니다.

세척

• 기계적 안정성을 통해 폴리머 펠릿을 사용하여 연속 인라인 세척 가능

• 화학적 안정성으로 제자리에서 세척 가능(CIP)

• 고품질 폴리머에 비해 재료 및 유지보수 비용 절감

열 안정성

• 튜브만 해당: 낮은 열팽창으로 인해 확장 루프가 필요 없습니다.

• 예: 5.5m 길이의 튜브와 20°C/36°F의 온도 상승의 경우, 붕규산염 유리의 팽창은 0.36mm/0.01''에 불과하며 폴리머는 폴리머 유형에 따라3.3~8.8mm/0.13"~0.35"에서 확장됩니다.

비용 절감

• 유리 튜브는 50년 이상 사용할 수 있습니다

• 튜브만 해당: 높은 기계적 안정성으로 인한 랙 개수가 감소되며 또한 튜브의 위치 이탈 없이 튜브 지지 거리를 늘릴 수 있습니다.

• 예: PMMA 튜브와 비교했을 때 배거리

• 튜브만 해당: 5.5m의 긴 튜브 길이로 인해 연결부 개수 감소

새깅(튜브 전용)

• 폴리머 튜브에 비해 유리 튜브는 영구적인 변형이 없음

• 시스템을 비울 때 튜브에 남는 웅덩이가 없음

자세한 내용은 다음을 참조하십시오: 이 표는 "매우 좋음"(++)에서 "매우 나쁨"(--)에 이르기까지 중요한 평가 기준에 대해 대안이 얼마나 잘 수행되는지 보여줍니다.

PBR 튜브의 유리는 수많은 환경적 영향과 세척 공정을 견뎌야 하기 때문에 그 안에서 다년간 조류를 생산적으로 재배할 수 있습니다. 이것이 SCHOTT가 붕규산염 유리를 사용하는 이유입니다. 본 유리 유형은 다음과 같습니다.

1. UV-안정적: 유리의 광 투과율은 수십 년간의 태양 방사선과 자외선에 노출되어도 거의 일정합니다.

2. 화학적 안정성: 따라서 유리 튜브는 반응기 내의 생물학적 오염을 제거하기 위해 수많은 화학 용액으로 세척 및 소독할 수 있습니다.

3. 내염성: 이는 특히 바닷물 조류 재배를 계획할 때  중요합니다.

붕규산염 유리에 대한 자료표에서 붕규산염 유리의 물리적 및 화학적 특성에 대해 자세히 알아보십시오. 붕규산염 유리에 대한 데이터시트를 다운로드하십시오.

PBR에 적합한 유리 튜브를 선택할 때 올바른 유형의 유리가 유일한 연관성 있는 측면은 아닙니다. 유리를 제조하는 방법, 유리 튜브를 처리하는 방법 및 전체 시스템이 어떻게 설계되는지도 중요합니다. 따라서, 높은 생산성과 뛰어난 비용 편익 계산을 제공하는 고급 유리 구성품은 저품질 구성품과는 다릅니다.

이 주제에 대해 자세히 알아보기: 고급 유리 부품과 함께 PBR을 사용하면 조류 재배를 더 경제적으로 할 수 있을까요

자세한 내용은 다음을 참조하십시오: 이 표는 "매우 좋음"(++)에서 "매우 나쁨"(--)에 이르기까지 중요한 평가 기준에 대해 대안이 얼마나 잘 수행되는지 보여줍니다.