ES3038020A1

ES3038020A1 - DEVICE FOR THE PREPARATION OF BIOLOGICAL LIQUIDS WITH CONSTANT RECIRCULATING VORTEX (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Info

Publication number: ES3038020A1
Application number: ES202530694A
Authority: ES
Inventors: Camacho Miguel Angel Gonzalez; Marian Ilies; Talavera Antonio Mateo; Platon Manuel Ruiz; Soto Maria Desamparados Soriano
Original assignee: Agrotan Natura S L
Current assignee: Agrotan Natura S L
Priority date: 2025-07-24
Filing date: 2025-07-24
Publication date: 2025-10-08

Abstract

The present invention relates to a device for the production of biological liquids, such as liquid biofertilizers and biostimulants, from solid matter, as well as the mass cultivation of microorganisms; which comprises a reactor with a cylindrical casing and conical bottom provided with a lower multiple distribution manifold with at least two upward return outlets for extracting the liquid and a recirculation system that conducts the fluid from the lower manifold to the upper part of the reactor, where it is mixed with pressurized air before re-entering, optimizing oxygenation and biological efficiency; such that its own hydrodynamics of synchronous forces allows it to move large volumes of liquid by means of a constant recirculating vortex, without the need for mechanical stirring means. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

DISPOSITIVO PARA LA ELABORACIÓN DE LÍQUIDOS BIOLÓGICOSDEVICE FOR THE PREPARATION OF BIOLOGICAL LIQUIDS

CON VÓRTICE RECIRCULANTE CONSTANTEWITH CONSTANT RECIRCULATING VORTEX

SECTOR DE LA TÉCNICATECHNICAL SECTOR

La presente invención pertenece al sector técnico de la elaboración de biofertilizantes y bioestimulantes líquidos mediante procesos biotecnológicos, especialmente aquellos que utilizan dispositivos de reactor biológico para la extracción y multiplicación de microorganismos y nutrientes a partir de materia orgánica sólida como vermicompost. The present invention belongs to the technical sector of the production of liquid biofertilizers and biostimulants by means of biotechnological processes, especially those that use biological reactor devices for the extraction and multiplication of microorganisms and nutrients from solid organic matter such as vermicompost.

Concretamente, la presente invención se refiere a un dispositivo para la elaboración de líquidos biológicos, como bioestimulantes o biofertilizantes líquidos a partir de materia sólida vermicompost u otras, que utiliza un reactor biológico oxigenado con flujo en vórtice recirculante continuo, que le confiere homogeneidad y máxima riqueza al caldo obtenido en microorganismos y nutrientes asimilables. Specifically, the present invention relates to a device for the preparation of biological liquids, such as liquid biostimulants or biofertilizers from solid matter such as vermicompost or others, which uses an oxygenated biological reactor with continuous recirculating vortex flow, which gives homogeneity and maximum richness to the broth obtained in microorganisms and assimilable nutrients.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION

En la actualidad, los biorreactores constituyen herramientas fundamentales en el ámbito de la biotecnología para la producción controlada de biomasa, metabolitos, biofertilizantes, bioestimulantes y otros productos derivados de procesos biológicos. Estos dispositivos están diseñados para ofrecer un entorno óptimo para el crecimiento y la actividad metabólica de microorganismos, células vegetales o animales, o enzimas, mediante la regulación precisa de parámetros ambientales como temperatura, pH, oxígeno disuelto, agitación y presión. Currently, bioreactors are fundamental tools in the field of biotechnology for the controlled production of biomass, metabolites, biofertilizers, biostimulants, and other products derived from biological processes. These devices are designed to provide an optimal environment for the growth and metabolic activity of microorganisms, plant or animal cells, or enzymes, through the precise regulation of environmental parameters such as temperature, pH, dissolved oxygen, agitation, and pressure.

Existen diversas configuraciones y modos de operación de biorreactores. Entre los más comunes se encuentran los biorreactores agitados (stirred tank), los biorreactores de burbujeo, los air-lift y los de lecho fijo o inmovilizado. Según su modo de funcionamiento, pueden operar en régimen discontinuo (batch), semicontinuo (fed-batch) o continuo, siendo este último especialmente útil para mantener una producción sostenida. There are various configurations and operating modes for bioreactors. Among the most common are stirred tank bioreactors, bubble-lift bioreactors, air-lift bioreactors, and fixed-bed or immobilized-bed bioreactors. Depending on their operating mode, they can operate in batch, fed-batch, or continuous mode, the latter being especially useful for maintaining sustained production.

En los últimos años, el desarrollo de sistemas de monitoreo y control automatizado ha permitido una gestión en tiempo real de las variables del proceso, mejorando la eficiencia y la reproducibilidad. Asimismo, ha aumentado el interés por biorreactores de un solo uso, que ofrecen ventajas en cuanto a esterilidad, reducción de costos de limpieza y facilidad de cambio de procesos. In recent years, the development of automated monitoring and control systems has enabled real-time management of process variables, improving efficiency and reproducibility. Likewise, there has been increased interest in single-use bioreactors, which offer advantages in terms of sterility, reduced cleaning costs, and ease of process changeover.

La patente ES2254509 tiene el objetivo de crear un biorreactor económico para el cultivo de organismos fototrópicos, especialmente microorganismos, que sea fácil, rápido, económico y seguro de fabricar. Para ello, el biorreactor comprende una carcasa con una construcción más larga que ancha, que es atravesada por una corriente de burbujas de gas, por ejemplo en sentido vertical, mediante la aportación de un gas en el líquido contenido en el biorreactor. Patent ES2254509 aims to create an economical bioreactor for cultivating phototrophic organisms, especially microorganisms, that is easy, fast, inexpensive, and safe to manufacture. To this end, the bioreactor comprises a casing with a longer than it is wide, through which a stream of gas bubbles is passed, for example, vertically, by introducing a gas into the liquid contained within the bioreactor.

En la carcasa va dispuesto un sistema conductor de corriente que comprende por lo menos dos septos (entendidos como formaciones planas que dividen la carcasa en subcámaras comunicadas entre sí), que van colocados transversalmente al sentido de la corriente, y que conducen la corriente por un determinado recorrido a través de la carcasa del biorreactor. The housing contains a current-conducting system comprising at least two septa (understood as flat formations that divide the housing into interconnected sub-chambers), which are placed transversely to the direction of the current, and which conduct the current along a specific path through the bioreactor housing.

Particularmente, entre los septos de la carcasa se obtiene un recorrido en forma de meandro para las burbujas de gas, que se desplazan con un movimiento en forma de cilindro en el líquido existente entre dos septos consecutivos. Además, debido a la disposición de los septos se consigue un sentido de giro alternativo entre dos septos consecutivos, por lo que se genera una corriente turbulenta que asegura una buena mezcla removida de los organismos existentes en el biorreactor. Specifically, the septa of the casing create a meandering path for the gas bubbles, which move in a cylindrical motion through the liquid between two consecutive septa. Furthermore, the arrangement of the septa results in an alternating direction of rotation between any two consecutive septa, generating a turbulent current that ensures thorough mixing and removal of the organisms within the bioreactor.

El documento WO2013057557 describe un biorreactor para la biolixiviación con un sistema para la inyección y difusión de aire, del tipo de tanque agitado mecánicamente, que permite controlar el tamaño de la burbuja de aire, mejorando la distribución del oxígeno y del dióxido de carbono que son requeridos por los microorganismos que promueven el proceso de biolixiviación, a fin de mantener la concentración celular durante el proceso. Document WO2013057557 describes a bioreactor for bioleaching with a system for air injection and diffusion, of the mechanically stirred tank type, which allows control of the air bubble size, improving the distribution of oxygen and carbon dioxide required by the microorganisms that promote the bioleaching process, in order to maintain cell concentration during the process.

Para lograr el objetivo anterior, se ha desarrollado un biorreactor con un sistema para la inyección y difusión de aire, incorporado al sistema de agitación, que comprende un cuerpo de reactor que contiene la pulpa que va a ser procesada con un sistema de inyección y difusión de aire para mezclar y suministrar el aire requerido por el proceso de reacción con cuatro elementos rompe vórtices localizados alrededor del sistema de inyección de aire. To achieve the above objective, a bioreactor has been developed with a system for air injection and diffusion, incorporated into the agitation system, comprising a reactor body containing the pulp to be processed with an air injection and diffusion system to mix and supply the air required by the reaction process with four vortex breaker elements located around the air injection system.

De esta forma, el aire se inyecta a partir de una zona central, a través del mismo elemento que se encarga de generar la agitación, esto es, junto a las cuatro aspas rompe vórtices que generan el movimiento de los líquidos en el interior del reactor. In this way, air is injected from a central area, through the same element that is responsible for generating agitation, that is, together with the four vortex-breaking blades that generate the movement of the liquids inside the reactor.

Si bien estas soluciones aportan avances en la producción de bioinsumos líquidos, persisten limitaciones tanto en la capacidad para mantener una alta concentración y diversidad microbiana en el producto final, como en la eficiencia del proceso cuando se utilizan sustratos sólidos dotados de una especial función, como el vermicompost, que requieren una específica elaboración y una especial mecánica de fluidos para desencadenar determinadas reacciones bioquímicas, que indicen directamente en la calidad microbiológica y los nutrientes asimilables de los extractos líquidos obtenidos. While these solutions bring advances in the production of liquid bio-inputs, limitations persist both in the ability to maintain a high concentration and microbial diversity in the final product, and in the efficiency of the process when using solid substrates with a special function, such as vermicompost, which require specific preparation and special fluid mechanics to trigger certain biochemical reactions, which directly affect the microbiological quality and assimilable nutrients of the liquid extracts obtained.

En este contexto, se evidencia la necesidad de un dispositivo que combine un sistema de flujo en vórtice recirculante con un entorno oxigenado que favorezca la extracción, multiplicación y estabilización de microorganismos beneficiosos, mejorando así la homogeneidad y riqueza biológica del caldo obtenido. In this context, the need for a device that combines a recirculating vortex flow system with an oxygenated environment that favors the extraction, multiplication and stabilization of beneficial microorganisms is evident, thus improving the homogeneity and biological richness of the resulting broth.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓNEXPLANATION OF THE INVENTION

El dispositivo para la elaboración de líquidos biológicos con vórtice recirculante constante objeto de la presente invención se configura, pues, como destacable novedad dentro de su campo de aplicación, ya que, a tenor de su implementación y de manera taxativa se alcanzan los objetivos señalados a continuación, estando los detalles caracterizadores que lo hacen posible y que los distinguen, convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente descripción. The device for the preparation of biological liquids with a constant recirculating vortex, which is the subject of this invention, is thus configured as a remarkable novelty within its field of application, since, according to its implementation and in a definitive way, the objectives indicated below are achieved, with the characterizing details that make it possible and that distinguish them being conveniently included in the final claims that accompany this description.

La presente invención se refiere a un dispositivo diseñado para la elaboración de líquidos biológicos, tales como biofertilizantes y bioestimulantes líquidos, a partir de materia sólida como vermicompost u otros materiales orgánicos, que permite su uso tanto con sólidos en un tanque microperforado, como con líquidos en circuito libre. The present invention relates to a device designed for the preparation of biological liquids, such as liquid biofertilizers and biostimulants, from solid matter such as vermicompost or other organic materials, which allows its use both with solids in a microperforated tank, and with liquids in a free circuit.

Para lograr los objetivos planteados, el dispositivo comprende un reactor dotado de un sistema de recirculación que mantiene un vórtice recirculante constante, optimizando así la extracción y multiplicación de microorganismos y nutrientes durante el proceso. To achieve the stated objectives, the device comprises a reactor equipped with a recirculation system that maintains a constant recirculating vortex, thus optimizing the extraction and multiplication of microorganisms and nutrients during the process.

El reactor presenta una carcasa cilíndrica, preferentemente con un fondo cónico y un colector inferior de distribución múltiple con al menos 2 o 3 salidas de terno ascendente para la recirculación del líquido tratado. El colector inferior incorpora, por lo tanto, un sistema de conducción que permite la recirculación del fluido desde la parte inferior hasta la parte superior del reactor, donde se mezcla con aire presurizado antes de reingresar, lo que favorece la oxigenación del medio y potencia la eficacia del proceso biológico. The reactor has a cylindrical casing, preferably with a conical bottom, and a lower multi-distribution manifold with at least two or three upward-flowing outlets for recirculating the treated liquid. The lower manifold incorporates a conduction system that allows the fluid to recirculate from the bottom to the top of the reactor, where it mixes with pressurized air before re-entering, thus promoting oxygenation of the medium and enhancing the efficiency of the biological process.

La invención destaca por su entrada tangencial, que puede formar un ángulo comprendido entre 80° y 110° respecto al radio de la circunferencia del reactor, generando un vórtice helicoidal que asegura la homogeneización y la máxima eficiencia del sistema. Además, incluye un tanque microperforado para contener la materia sólida, ubicado estratégicamente en el epicentro del vórtice, permitiendo la extracción progresiva y controlada de los nutrientes y microorganismos hacia el líquido. The invention is notable for its tangential inlet, which can form an angle between 80° and 110° with respect to the radius of the reactor's circumference, generating a helical vortex that ensures homogenization and maximum system efficiency. Furthermore, it includes a micro-perforated tank to contain the solid matter, strategically located at the epicenter of the vortex, allowing for the progressive and controlled extraction of nutrients and microorganisms into the liquid.

Entre las ventajas principales de la presente invención se encuentran la mejora de la homogeneización, gracias a la dinámica del vórtice que evita zonas muertas y sedimentación; y la alta eficiencia de oxigenación, que favorece la actividad microbiana mediante la combinación de recirculación y aire presurizado. La ubicación estratégica del tanque microperforado asegura una liberación gradual y eficaz de los compuestos biológicos, aumentando la riqueza del producto final. The main advantages of the present invention include improved homogenization, thanks to the vortex dynamics that prevent dead zones and sedimentation; and high oxygenation efficiency, which promotes microbial activity through a combination of recirculation and pressurized air. The strategic placement of the microperforated tank ensures a gradual and effective release of biological compounds, increasing the richness of the final product.

La hidrodinámica del conjunto se favorece mediante el propio fluido oxigenado en todo el circuito del dispositivo, ya que funciona mediante una mecánica de fluidos en la que confluyen diferentes fuerzas que, siendo sincrónicas o coincidentes, incluyen la fuerza centrífuga, de fricción, de vórtice y de flotación. The hydrodynamics of the assembly are enhanced by the oxygenated fluid throughout the device circuit, as it operates through fluid mechanics in which different forces converge, which, being synchronous or coincident, include centrifugal, friction, vortex, and buoyancy forces.

Estas fuerzas actúan en un circuito sinfín, de manera constante y recirculante, sin la necesidad de emplear un agitador u otros elementos accesorios, influyendo directamente, entre otras, en la ionómica y metabolómica de las sustancias, microorganismos y caldos obtenidos. These forces act in an endless circuit, constantly and recirculating, without the need to use an agitator or other accessory elements, directly influencing, among other things, the ionomics and metabolomics of the substances, microorganisms and broths obtained.

Particularmente, en la Figura 3 se muestra un diagrama de las fuerzas actuantes en el biorreactor objeto de la presente invención, que determinan el comportamiento del fluido, la distribución de nutrientes y el ambiente en el que crecen los microorganismos y se elaboran los extractos líquidos. In particular, Figure 3 shows a diagram of the forces acting on the bioreactor of the present invention, which determine the behavior of the fluid, the distribution of nutrients and the environment in which the microorganisms grow and the liquid extracts are made.

Una de las fuerzas actuantes es la fuerza centrífuga (fc), generada por el movimiento rotativo del fluido alrededor del eje del vórtice, que actúa radialmente hacia la parte exterior del vórtice, empujando el fluido, las partículas y todos los componentes disueltos en el fluido hacia las paredes del biorreactor. One of the acting forces is the centrifugal force (fc), generated by the rotary motion of the fluid around the axis of the vortex, which acts radially towards the outside of the vortex, pushing the fluid, the particles and all the components dissolved in the fluid towards the walls of the bioreactor.

En respuesta a la fuerza centrífuga (fc) aparece la fuerza centrípeta, que actúa hacia el centro, debido a la interacción del fluido en movimiento con las paredes del biorreactor, y a las diferentes presiones que aparecen, manteniendo la trayectoria circular de las partículas y ayudando a estabilizar el vórtice. In response to the centrifugal force (fc), the centripetal force appears, which acts towards the center, due to the interaction of the moving fluid with the walls of the bioreactor, and to the different pressures that appear, maintaining the circular trajectory of the particles and helping to stabilize the vortex.

En el interior del reactor, también aparecen fuerzas de fricción (ff) debidas al contacto entre las capas del fluido que se mueven a diferentes velocidades, generando una fricción interna, y entre el fluido y las paredes del biorreactor, generando una fricción superficial. Esta fuerza actúa siempre en sentido contrario al movimiento relativo, disipando energía y contribuyendo al desarrollo de perfiles de velocidad dentro del fluido. En un biorreactor con vórtice central, la fricción interna es especialmente relevante, ya que el fluido gira a gran velocidad cerca del centro, y más lentamente en las zonas externas. Esto genera gradientes de velocidad que inducen una fricción entre las capas del mismo fluido, promoviendo la mezcla. Inside the reactor, frictional forces (ff) also arise due to contact between fluid layers moving at different speeds, generating internal friction, and between the fluid and the bioreactor walls, generating surface friction. This force always acts in the opposite direction to the relative motion, dissipating energy and contributing to the development of velocity profiles within the fluid. In a bioreactor with a central vortex, internal friction is particularly relevant, as the fluid rotates at high speed near the center and more slowly in the outer zones. This generates velocity gradients that induce friction between the fluid layers, promoting mixing.

Las fuerzas de fricción (ff) influyen en la formación del vórtice, ya que una menor fricción favorece una rotación más libre del fluido, mientras que una fricción mayor amortigua el movimiento, limitando el desarrollo del vórtice y afectando a la eficiencia de la mezcla. Friction forces (ff) influence vortex formation, since lower friction favors freer fluid rotation, while higher friction dampens movement, limiting vortex development and affecting mixing efficiency.

Como fuerza resultante de las fuerzas anteriores, tenemos la fuerza de vórtice (fv) que actúa debido a la geometría y la dinámica del flujo en forma de vórtice. En un biorreactor con vórtice central, se manifiesta como el efecto de atraer el fluido hacia el centro del reactor y hacia la parte inferior, generando una depresión en la superficie del fluido, denominada vórtice visible. As a resultant force of the previous forces, we have the vortex force (fv), which acts due to the geometry and dynamics of the vortex flow. In a bioreactor with a central vortex, this manifests as the effect of attracting the fluid towards the center of the reactor and towards the bottom, generating a depression on the fluid surface, called the visible vortex.

Esta fuerza es consecuencia directa del movimiento de rotación del fluido, que se arremolina en espiral descendente en el centro y asciende por los bordes del recipiente. El fenómeno de la fuerza de vórtice (fv) tiene efectos importantes, ya que mejora la mezcla del fluido con las sustancias y materias usadas, favorece la aireación del líquido, y facilita la suspensión de partículas. This force is a direct consequence of the fluid's rotational motion, which swirls in a downward spiral at the center and rises along the edges of the container. The vortex force (fv) phenomenon has significant effects, as it improves the mixing of the fluid with the substances and materials used, promotes aeration of the liquid, and facilitates the suspension of particles.

También aparece la fuerza de flotación, fundamental en los sistemas que incluyen un fluido, particularmente en los biorreactores con vórtice central, ya que ayudan a la aireación del fluido. Esta fuerza es la que ejerce un fluido sobre un cuerpo sumergido en él, y actúa en oposición a la fuerza de atracción gravitatoria, es decir, hacia arriba. En un biorreactor, esta fuerza afecta principalmente a las burbujas de aire, y las partículas y aglomerados biológicos que se pretende mezclar. Buoyancy also plays a role, which is fundamental in systems containing a fluid, particularly in vortex bioreactors, as it aids in fluid aeration. This force is exerted by a fluid on a body submerged within it, acting in opposition to the force of gravity, that is, upwards. In a bioreactor, this force primarily affects air bubbles and the biological particles and agglomerates that are intended to be mixed.

En un biorreactor con vórtice central, el patrón de flujo en espiral y la circulación inducida pueden alterar el efecto neto de la fuerza de flotación. Por ejemplo, en el centro del vórtice, el flujo descendente puede superar la flotación de las burbujas pequeñas, prolongando su tiempo de residencia en el líquido y mejorando la transferencia de oxígeno. En zonas periféricas, donde el flujo tiende a subir, la flotación puede ser más evidente y contribuir a la salida rápida de burbujas grandes. In a bioreactor with a central vortex, the spiral flow pattern and induced circulation can alter the net effect of buoyancy. For example, at the center of the vortex, the downward flow can overcome the buoyancy of small bubbles, prolonging their residence time in the liquid and improving oxygen transfer. In peripheral areas, where the flow tends to be upward, buoyancy can be more pronounced and contribute to the rapid removal of large bubbles.

Este conjunto de fuerzas determina el comportamiento del fluido, la eficiencia de mezcla, la transferencia de masa y la viabilidad de los organismos cultivados. Su equilibrio es fundamental para el diseño y operación eficaz de un biorreactor. This set of forces determines fluid behavior, mixing efficiency, mass transfer, and the viability of the cultured organisms. Their balance is fundamental for the effective design and operation of a bioreactor.

Así mismo, el dispositivo comprende diferentes niveles de trabajo según la capacidad de llenado a elegir, mediante la utilización de tapones de estanqueidad removibles, permitiendo el ahorro de agua y energía en la solución líquida empleada, gracias a la capacidad de carga regulable según las necesidades y el tipo de materias y extractos líquidos a elaborar. Likewise, the device comprises different working levels according to the filling capacity to be chosen, through the use of removable sealing plugs, allowing the saving of water and energy in the liquid solution used, thanks to the adjustable loading capacity according to the needs and the type of materials and liquid extracts to be processed.

Por ejemplo, de manera no limitante, en un mismo tanque de 5.000 litros de capacidad total, puede trabajarse a plena capacidad, a 2/3 de la capacidad o a 1/3 de la capacidad, manteniendo la misma funcionalidad y eficacia en cualquiera de los niveles de carga. Otros modelos de tanque pueden alcanzar los 10.000 litros o más. For example, and without limitation, a single 5,000-liter tank can operate at full capacity, at 2/3 capacity, or at 1/3 capacity, maintaining the same functionality and efficiency at any load level. Other tank models can reach 10,000 liters or more.

El diseño es versátil y adaptable a distintas escalas y tipos de materia prima sólida, resultando especialmente aplicable en sectores como la agricultura ecológica. Además, su estructura modular y el tanque microperforado extraíble permiten una limpieza y mantenimiento sencillos, mientras que la optimización del flujo recirculante contribuye a un uso eficiente de la energía. The design is versatile and adaptable to different scales and types of solid raw materials, making it particularly applicable in sectors such as organic farming. Furthermore, its modular structure and removable micro-perforated tank allow for easy cleaning and maintenance, while the optimized recirculating flow contributes to efficient energy use.

En conjunto, la presente invención ofrece una solución mejorada para la producción de líquidos biológicos, garantizando una alta concentración microbiana y una mayor disponibilidad de nutrientes en un sistema robusto, eficiente y de fácil manejo. Overall, the present invention offers an improved solution for the production of biological liquids, guaranteeing a high microbial concentration and greater nutrient availability in a robust, efficient, and easy-to-handle system.

La presente invención comprende una biotecnología con un elemento innovador, de significativo potencial productivo y medioambiental, que contribuye a reducir algunas dependencias estratégicas en Europa, como son las importaciones de materias agroquímicas, que en su método de producción, dejan además una alta huella de carbono y elevado consumo energético (amoniaco, nitratos, fosfatos, urea, etc). The present invention comprises a biotechnology with an innovative element, of significant productive and environmental potential, which contributes to reducing some strategic dependencies in Europe, such as imports of agrochemical materials, which in their production method also leave a high carbon footprint and high energy consumption (ammonia, nitrates, phosphates, urea, etc.).

Se enmarca por tanto la invención que se describe, en lo establecido por el pacto verde europeo, de manera específica en el proyecto misión suelo, así como en la tecnología profunda de procesos bioindustriales que se describe en la nota conceptual de losRIV4BFSrespecto a tecnologías en el campo de la bioquímica, biomateriales, biorremediación, etc. (https://research-andinnovation.ec.europa.eu/system/files/2023-10/ec rtd riv-bioeconomy-conceptnote.pdf) The invention described herein is therefore framed within the provisions of the European Green Deal, specifically in the Mission Soil project, as well as in the deep technology of bioindustrial processes described in the RIV4BFS concept note regarding technologies in the field of biochemistry, biomaterials, bioremediation, etc. (https://research-andinnovation.ec.europa.eu/system/files/2023-10/ec rtd riv-bioeconomy-conceptnote.pdf)

El dispositivo para la elaboración de líquidos biológicos con vórtice recirculante constante y el conjunto de los elementos descritos, representan una innovación de características estructurales y constitutivas desconocidas hasta ahora, razones que, unidas a su utilidad práctica, le dotan de fundamento suficiente para obtener el privilegio de exclusividad que se solicita. The device for the preparation of biological liquids with a constant recirculating vortex and the set of elements described represent an innovation with structural and constitutive characteristics unknown until now, reasons which, together with its practical utility, give it sufficient grounds to obtain the exclusive privilege that is requested.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: To complement the description being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, a set of drawings is included as an integral part of said description, in which, for illustrative and non-limiting purposes, the following has been represented:

Figura 1.- Muestra una vista en sección del dispositivo objeto de la presente invención. Figure 1.- Shows a cross-sectional view of the device that is the subject of the present invention.

Figura 2.- Vista en detalle del vórtice central del dispositivo. Figure 2.- Detailed view of the central vortex of the device.

Figura 3.- Vista en perspectiva del diagrama de fuerzas actuantes en el dispositivo. Figura 4.- Vista superior del diagrama de fuerzas actuantes en el dispositivo. Figure 3.- Perspective view of the force diagram acting on the device. Figure 4.- Top view of the force diagram acting on the device.

Lista de referencias y figuras: List of references and figures:

1. Reactor 1. Reactor

2. Tolva cónica 2. Conical hopper

3. Colector inferior 3. Lower collector

4. Medios de conducción del fluido 4. Fluid conduction media

5. Entrada del líquido al reactor 5. Liquid inlet to the reactor

6. Tanque microperforado 6. Microperforated tank

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

En la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferentes, se hace referencia a los dibujos adjuntos que forman parte de esta memoria, y en los que se muestran a modo de ilustración realizaciones preferentes específicas en las que la invención puede llevarse a cabo. In the following detailed description of preferred embodiments, reference is made to the accompanying drawings which form part of this specification, and which illustrate specific preferred embodiments in which the invention can be carried out.

Concretamente, la presente invención describe un dispositivo para la elaboración de líquidos biológicos con vórtice recirculante constante que comprende un reactor (1) con una carcasa cilindrica o sustancialmente cilindrica, aunque podría comprender otras formas, y un soporte inferior. El reactor (1) tiene una forma cilíndrica y al menos una entrada en la parte superior para la introducción de materia, que puede ser sólida y/o líquida, y donde la parte inferior del reactor (1) comprende una tolva cónica (2) con un colector inferior (3) para la extracción del líquido. El colector inferior (3) comprende un sistema de distribución múltiple con al menos dos salidas de retorno ascendente. Specifically, the present invention describes a device for the preparation of biological fluids with a constant recirculating vortex, comprising a reactor (1) with a cylindrical or substantially cylindrical casing, although it could comprise other shapes, and a lower support. The reactor (1) has a cylindrical shape and at least one inlet at the top for the introduction of material, which may be solid and/or liquid, and wherein the lower part of the reactor (1) comprises a conical hopper (2) with a lower collector (3) for the extraction of the fluid. The lower collector (3) comprises a multi-distribution system with at least two upward return outlets.

El reactor (1) comprende un sistema de recirculación del líquido desde las salidas del colector inferior (3) hasta la parte superior del reactor (1), con medios de conducción (4) del flujo de líquido desde el colector inferior (3) hasta la entrada (5), ubicada en la parte superior del reactor (1). El flujo de líquido se mezcla con una corriente presurizada de aire antes de entrar al reactor (1). The reactor (1) comprises a liquid recirculation system from the outlets of the lower manifold (3) to the upper part of the reactor (1), with means for conveying the liquid flow (4) from the lower manifold (3) to the inlet (5), located at the top of the reactor (1). The liquid flow is mixed with a pressurized stream of air before entering the reactor (1).

De esta forma, obtenemos un dispositivo para la elaboración de líquidos biológicos y/o el cultivo masivo de microorganismos que, por su propia hidrodinámica de las fuerzas sincrónicas actuantes, permite el movimiento de grandes volúmenes de líquido mediante un vórtice recirculante constante, sin necesidad de medios mecánicos de agitación. In this way, we obtain a device for the preparation of biological liquids and/or the mass cultivation of microorganisms that, due to its own hydrodynamics of the synchronous forces acting, allows the movement of large volumes of liquid by means of a constant recirculating vortex, without the need for mechanical means of agitation.

En una realización preferente, la entrada (5) es un codo que forma un ángulo comprendido entre 80° y 110° con respecto al radio de circunferencia del reactor. Preferentemente la entrada es tangencial, formando un ángulo de 90° respecto al radio del reactor. Este tipo de entrada promueve el movimiento en espiral del flujo, ideal para generar un vórtice interno. In a preferred embodiment, the inlet (5) is an elbow forming an angle between 80° and 110° with respect to the reactor's radius. Preferably, the inlet is tangential, forming a 90° angle with respect to the reactor's radius. This type of inlet promotes spiral flow, ideal for generating an internal vortex.

En una realización preferente, comprende un tanque microperforado (6) para albergar la materia sólida, que se ubica en epicentro del vórtice. Preferentemente el tanque microperforado (6) es extraíble. De esta manera se extraen y diluyen las sustancias y materias orgánicas depositadas. El proceso de extracción, dilución y descomposición molecular se desarrolla desde el interior del reactor (1) hasta el exterior del reactor (1), debido a la fuerza centrífuga del fluido en su movimiento rotativo, lo que permite la homogeneización y mezcla en todo el circuito del dispositivo objeto de la presente invención. In a preferred embodiment, it comprises a microperforated tank (6) for holding the solid material, located at the epicenter of the vortex. Preferably, the microperforated tank (6) is removable. In this way, the deposited substances and organic matter are extracted and diluted. The extraction, dilution, and molecular decomposition process develops from the inside of the reactor (1) to the outside of the reactor (1), due to the centrifugal force of the fluid in its rotary motion, which allows for homogenization and mixing throughout the circuit of the device of the present invention.

En una realización preferente, el vórtice puede ser centrípeto o columnar, entendiendo un vórtice centrípeto como aquel en el que el fluido se mueve en espiral hacia el centro del reactor y, generalmente, desciende hacia la parte inferior; y entendiendo un vórtice columnar en el que el fluido circula de manera helicoidal, principalmente a lo largo del eje central, manteniéndose más o menos alineado verticalmente. In a preferred embodiment, the vortex can be centripetal or columnar, understanding a centripetal vortex as one in which the fluid moves in a spiral towards the center of the reactor and, generally, descends towards the bottom; and understanding a columnar vortex in which the fluid circulates helically, mainly along the central axis, remaining more or less vertically aligned.

En una realización preferente, el vórtice es dextrógiro o levógiro, según el hemisferio terrestre donde se ubique. In a preferred embodiment, the vortex is either dextrorotatory or levorotatory, depending on the terrestrial hemisphere where it is located.

En una realización preferente, el dispositivo comprende tapones de estanqueidad removibles que permiten variar la carga a la que opera el dispositivo, manteniendo la funcionalidad y eficiencia del conjunto, aunque el dispositivo trabaje con cargas parciales. In a preferred embodiment, the device comprises removable sealing plugs that allow varying the load at which the device operates, maintaining the functionality and efficiency of the assembly, even when the device is working with partial loads.

En una realización preferente, el dispositivo comprende medios de control y/o regulación de la temperatura del líquido según las necesidades de trabajo. In a preferred embodiment, the device comprises means for controlling and/or regulating the temperature of the liquid according to the work requirements.

En una realización preferente, el dispositivo comprende medios de control y/o regulación de la presión y/o el caudal de la corriente presurizada de aire según las necesidades de trabajo. In a preferred embodiment, the device comprises means for controlling and/or regulating the pressure and/or flow rate of the pressurized air stream according to the work requirements.

Mediante cualquiera de las realizaciones anteriores se logra un dispositivo que permite la fabricación industrial a gran escala de grandes volúmenes de líquidos, con una baja huella de carbono y empleando un bajo consumo energético, que no requiere de medios de agitación mecánicos o magnéticos, utilizando únicamente el sistema de recirculación a modo de circuito sinfín con flujo bidireccional descendente y ascendente para la elaboración de soluciones biológicas sostenibles. Through any of the above realizations, a device is achieved that allows the large-scale industrial manufacture of large volumes of liquids, with a low carbon footprint and using low energy consumption, which does not require mechanical or magnetic agitation means, using only the recirculation system as an endless circuit with bidirectional downward and upward flow for the preparation of sustainable biological solutions.

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan haciéndose constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba, siempre que no se altere, modifique o cambie su principio fundamental. Having sufficiently described the nature of the present invention, as well as the manner of putting it into practice, it is not considered necessary to make its explanation more extensive so that any expert in the field may understand its scope and the advantages derived from it, it being noted that, within its essential nature, it may be put into practice in other forms of embodiment that differ in detail from the one indicated as an example, and to which the protection sought will also extend, provided that its fundamental principle is not altered, modified or changed.

Claims

1. Device for the preparation of biological liquids with constant recirculating vortex comprising a reactor (1) with a cylindrical casing and a lower support, wherein the reactor (1) is cylindrical in shape and has at least one inlet at the top for the introduction of matter, and wherein the lower part of the reactor (1) comprises a conical hopper (2) with a lower multi-distribution collector (3) having at least two outlets for the extraction of the liquid characterized in that it comprises a liquid recirculation system from the outlets of the lower collector (3) to the top of the reactor (1), with means for conducting (4) the liquid flow from the lower collector (3) to an inlet (5) located at the top of the reactor (1), where the liquid flow is mixed with a pressurized stream of air before entering the reactor (1).

2. Device according to the preceding claim characterized in that the inlet (5) is an elbow that forms an angle between 80° and 110° with respect to the radius of the reactor circumference.

3. Device according to the previous claim characterized in that the inlet (5) is tangential.

4. Device according to any of the preceding claims characterized in that it comprises a micro-perforated tank (6) to hold the solid matter, located at the epicenter of the vortex.

5. Device according to the previous claim characterized in that the microperforated tank (6) is removable.

6. Device according to any of the preceding claims characterized in that the vortex is centripetal or columnar.

7. Device according to any of the preceding claims characterized in that the vortex is dextrorotatory or levorotatory.

8. Device according to any of the preceding claims characterized in that it comprises removable sealing plugs for working at full capacity or with partial loads.

9. Device according to any of the preceding claims characterized in that it comprises means for controlling and/or regulating the temperature of the liquid.

10. Device according to any of the preceding claims characterized in that it comprises means for controlling and/or regulating the pressure and/or flow rate of the pressurized air stream.