Аппаратурно-технологическое оформление процесса культивирования спирулины
В соответствии с приведенными выше характеристиками можно дать высокую оценку качества спирулины. Проведенные расчеты показали, что 20%-ная добавка биомассы спирулины значительно повышает качество традиционных источников протеина: риса, пшеницы и кукурузы. О высокой усвояемости говорит тот факт, что в клеточных мембранах спирулины отсутствует целлюлоза, именно поэтому клетки не нуждаются… Читать ещё >
Содержание
- ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ Спирулина — микроорганизм семейства фотосинтезирующих 7 цианобактерий
- 1. АППАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ МЕТОДОВ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ФОТОТРОФНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ
- 1. 1. Методы получения биомассы спирулины на современном этапе
- 1. 2. Морфологические и метаболические особенности цианобактерии 18 Spirulina
- 1. 2. 1. Влияние температуры
- 1. 2. 2. Влияние освещенности
- 1. 2. 3. Влияние солей и других химических соединений
- 1. 3. Химический состав и его изменение в зависимости от внешних 22 условий культивирования
- 1. 4. Описание методов культивирования цианобактерии Spirulina
- 1. 4. 1. Культивирование в бассейнах открытого типа
- 1. 4. 2. Производство в реакторах трубчатого типа
- 1. 4. 3. Тонкослойные и пластинчатые фотобиореакторы
- 1. 4. 4. Производство спирулины с использованием фотобиореакторов 39 глубинного культивирования
- 2. 1. Новые конструкции фотобиореакторов для культивирования спирулины
- 2. 2. Теоретические основы расчета фотобиореакторов для культивирования фототрофов с механолабиль-ной структурой клеток
- 3. 1. Экспериментальная установка для гидродинамических и массообменных испытаний и методика проведения опытов
- 3. 2. Испытания экспериментальной установки
- 3. 2. 1. Гидродинамические испытания аппаратов с жесткими и гибкими 69 мешалками
- 3. 2. 2. Определение мощности на перемешивание
- 3. 2. 3. Определение критерия мощности и коэффициента сопротивления 76 гибких мешалок
- 3. 2. 4. Массообменньте испытания аппаратов с жесткими и гибкими 79 мешалками и определение объемного коэффициента массопередачи
- 3. 2. 5. Сравнение значений объемного коэффициента массопередачи
- 4. 1. Методика проведения технологических испытаний
- 4. 2. Технология промышленного производства спирулины
- 4. 2. 1. Блок-схема технологического процесса
- 4. 2. 2. Технологическая схема установки полупромышленного типа
- 5. 1. Производительность установок
- 5. 2. Понятие приведенных затрат
- 5. 3. Определение себестоимости продукта
- 5. 4. О коэффициенте заполнения объема производственных помещений 118 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ti —длительность световой фазы фотосинтеза, с- td —длительность темновой фазы фотосинтеза, с- to —общая длительность фотосинтетического цикла, с- Н — высота слоя жидкости, м-
V — рабочий объем аппарата, мJ-
S — площадь освещенной поверхности, м2- о* р — специфический коэффициент массообмена, м/с-
Р — коэффициент массообмена, м! с-
De —коэффициент броуновской диффузии, м21с
D — коэффициент молекулярной диффузии, м" !с У — относительная доля неосвещенного объема суспензии, м-
1 — — относительная доля освещенного объема суспензии, м-
Мо — максимальная удельная скорость роста микроорганизмов, ч
Л — удельная скорость роста микроорганизмов, ч — х —концентрация микроорганизмов, кг! ii
Е — коэффициент ускорения химической реакции-
V — кинематическая вязкость жидкости, м / с- rj — динамическая вязкость жидкости, Па с- — коэффициент трения потока о стенки аппарата:
Dm — внутренний диаметр аппарата, м-
СО — круговая частота вращения ротора, с 1-
радиус ротора, м- d — ширина кольцевого зазора, м- W — скорость потока жидкости через аппарат, м! с-
С о-, С, а — безразмерные константы-? — скорость диссипации энергии в единице массы, Вт! кг-, О" — коэффициент поверхностного натяжения, Н/м — Р — плотность культуральной жидкости, кг! мъ- — скорость сдвига в потоке жидкости, с — а — размер (радиус) частицы, м- L —длина частицы (трихома), м 8 — толщина белково-липидной мембраны, м- касательное напряжение, Па- <�Гпр. — предельное напряжение прочности, Па
O’ef — эффективное растягивающее напряжение, Па N — мощность на перемешивание, Вт Мкр. — крутящий момент на валу, Н-.м- угловая скорость вращения вала, с'1- У1 — частота вращения мешалки, мин1-
Fcp — осредненная сила, Н- у —удельная мощность, Вт! л/- v — критерий мощности- ks — коэффициент мощности-
См, Сл — коэффициенты сопротивления мешалки и лопасти соответственно-м , — число мешалок, лопастей соответственно- b — ширина лопасти, м- л — площадь поверхности лопасти, м2-
С — концентрация кислорода в жидкости, равновесная парциальному давлению кислорода в газовой фазе, кг / mj —
С — текущая концентрация кислорода, растворенного в жидкости, кг /мъ- с^. — концентрация сульфита натрия, растворенного в жидкости, г/л- t —время, с- dM — диаметр мешалки, м-
KL —поверхностный коэффициент массоБередачи, м/ч, а — удельная поверхность фазового контакта, л-Г'- KLa — объемный коэффициент массопередачи, ч-1- — удельная скорость абсорбции кислорода, кг02/ Т — время, ч-
G Г — расход воздуха, л / с — W г — приведенная скорость газа, мJ ! м~ с — wsc — скорость всплывания пузырьков газа, м 1 м с — jLi0 — вязкость исследуемой жидкости и воды при н.у. Па с — dn — средний диаметр пузырей, м- v' — среднеквадратичная пульсационная скорость, .м/с
Список литературы
- Spirulina, algae of life. — Bulletin de FInstitut oceanographique, Monaco, Numero special 12, 1993.
- Жаворонков В.А. Разработка фотобиореакторов для интенсивного культивирования микроорганизмов. — Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Москва, 1987.
- Кондратьева Е.Н., Максимова И. В., Самуилов В. Д. Фототрофные микроорганизмы. — М.: Изд-во МГУ, 1989. — 374 с. с илл.
- Грачева И.М., Иванова Л. А., Кантере В. М. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и биоэнергия. — изд. второе, М.: Колос, 1992. — 383 с.
- Микробиология, 1996, т. 65, № 3.
- Biotechnological Letters, 1995, 17, p. 225−228.
- Optimization of y-linolenic Acid (GLA) Production in Spirulina platensis. / Tantichareon, M. Reungjitchachawali, M. Boonag // J. Appl. Phycol., 1994, 6 (3), 295.
- Appl. Microbiol. Biotechnol, 1995, vol. 43, p. 466−469.1 l. Phytochemistry, 1987, № 8, p. 2255−2258.
- Appl. Biochemistry & Biotechnology, 1992, vol. 34−35, p. 273−281.
- Pirt S.J., Lee Y.K., Walach M.R., Pirt M.W., Balyuzi H.H.M., Bazin M.J. — A tubular bioreactor for photosynthetic production of biomass from carbon dioxide: design and performance. — J. Chem. Techn. and Biotechnol., 1983, 33B, p. 35−58.
- A. c. № 264 057 Б. и. 1970, № 8.
- A. c. № 597 540 Б. и. 1971, № 22.
- A. c. № 371 895 Б. и. 1973, № 13.
- Tredici M.R., Carlozzi P., Chini Zittelli G., Materassi R. — A vertical alveolar panel (VAP) for outdoor mass cultivation of microalgae and cyanobacteria. — Biores. Techno1., 1991, 38, p. 153−159.
- Анисимов О.А. и др. Промышленные установки для культивирования микроорганизмов: обзор. —М.: ВНИИБиотехника, 1973. — 20 с.
- Journal ofFerment. Bioengineering, 1995, 79(3), p. 257.22.Патент MI 48 109 USA.23.Патент СССР № 1 828 660.
- Mori К. Photoautotrophic Bioreactor Using Visible Solar Rays in Biotech & Biting Symp., 1985,15, p. 321−345.
- Малек И., Фенцель 3. Непрерывное культивирование микроорганизмов. — М.: Пищевая промышленность, 1968. — 346 с.
- Патент Японии № 46−28 817, 1971.
- Патент Швейцарии № 537 451, 1971.
- Патент Японии № 44−8827, 1969.
- Патент Франции № 2 252 052, 1971.
- А. с. № 1 062 258 Б. и. 1983, № 47.
- Брагинский JI.H., Бегачев В. И., Барабаш В. М. Перемешивание в жидких средах.— JL: Химия, 1984. — 336 с.
- Рубин Б.А. Физиология и биохимия фотосинтеза. — М.: Изд-во МГУ, 1977. — 251 с.
- Жаворонков В.А., Казенин Д. А., Карлов С. П., Шитиков Е. С., Глущук Л. П., Гладышев П. А. Специфика процессов переноса в фотобиореакторах. // Труды МГАХМ, выпуск 2, Процессы и аппараты химической и биологической техники. — Москва, 1997.
- Астарита Дж. Массопередача с химической реакцией. — Л.: Химия, 1971. — 223 с.
- Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. — М.: Наука, 1973. — 712 с.
- Kataoka К., Doi H., Kotai Т. Heat and Mass Transfer in Taylor Vortex Flow with Constant Axial Flow Rates. // Int. Y. Heat Mass Transfer, 1977. — v. 20 No. 1-p. 57−63.
- Жаворонков В. А., Казенин Д. А. Фотобиосинтезирующие реакторы полостного типа и оценка абсорбционного газообмена на межфазной поверхности. // Всесоюзное совещание «Абсорбция-87». Тезисы докладов. — Таллин, 1987. — с. 77 78.
- Kawase Y., Moo-Young М. Solid-Turbulent Fluid Heat Mass Transfer: A Unified Model Based on the Energy Dissipation Rate Concept. // Chemical Engineering, Journal, 1987, —v. 36. —p. 37−40.
- A. c. № 842 104 Б. и. 1992, № 26. Аппарат для культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов. // Жаворонков В. А., Казенин Д. А., Карлов С. П., Гладышев П. А., Махоткина Т.А.
- Gladyshev P.A., Karlov S.P., Kazenin D.A., Zhavoronkov V.A. A New Type of Apparatus — Cavity Photobioreactor. // Int. Symposium on Mixing in Chemical Industry and Bioreactors. Abstracts. Riga, 1992. —p. 19.
- Ландау Л.Д., Лифшиц E.M. Гидродинамика. — M.: Химия, 1971. — 223 с.
- Гупало Ю.П., Полянин А. Д., Рязанцев Ю. С. Массотеплообмен реагирующих частиц с потоком. — М.: Наука, 1985. — 336 с.
- Кутепов А.Н., Полянин А. Д., Запрянов З. Д., Вязьмин А. В., Казенин Д. А. Химическая гидродинамика. — М.: Квантум, 1996. — 336 с.
- Кругляков П.М., Ексерова Д. Р. Пена и пенные пленки. — М.: Химия, 1990. — 427 с.
- Измайлова В.Н., Ямпольская Г. П., Сумм Б. Д. Поверхностные явления в белковых системах. — М.: Химия, 1988. — 240 с.
- Гусев М.В., Минеева Л. А. Микробиология. — М.: МГУ, 1985 — 376 с.
- Wise W. S. The Aeration of Culture Media, a Comparison of the Sulphite and Polarographic Methods. — J. Soc. Chem. Ind. London, Sup. 1, 40, 1950.
- Соколов Д.П., Жаворонков В. А., Соколова Е. А. Оценка эффективности биокультиваторов для фото синтезирующих микроорганизмов. — М.: МИХМ, 1985. — 168 с.
- Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. / Пер. с польского под ред. И. А. Щупляка. — Л.: Химия, 1975. — 384 с.
- Кафаров В.В. Процессы перемешивания в жидких средах. — М.: Госхимиздат, 1949. —230 с.
- Холланд Ф., Чапман Ф. Химические реакторы и смесители для жидкофазных процессов. —М.: Химия, 1974. — 208 с.
- Романков П.Г. Гидравлические процессы химической технологии. — М.- Л.: Госхимиздат, 1948. — 264 с.
- Плановский А.Н., Николаев П. И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии: Учебник для ВУЗов — 3-е изд., перераб. и доп. — М.:Химия, 1987. —496 с.
- Кафаров В.В., Винаров А. Ю., Гордеев Л. С. Моделирование биохимических реакторов. — М.: Лесная промышленность, 1979. — 344 с.
- Исследование массоотдачи в жидкой фазе в барботажном аппарате с механическим перемешиванием при высоких вводах энергии/ Литманс Б. А., Кукуреченко И. С., Туманов Ю. В., Бойко И. Д. — ТОХТ, 1974, № 8, 3, с. 344 -350.
- Литманс Б.А., Кукуреченко И. С., Туманов Ю. В. Теория и практика перемешивания в жидких средах. —М.: НИИТЭхим, 1973. — с. 137 140.
- Ефимов Б.Л., Соломаха Г. П. — В кн.: Теория и практика перемешивания в жидких средах. — М.: НИИТЭхим, 1973. — с. 131 137.
- Ефимов Б.Л. Исследование гидродинамики и массоотдачи в жидкой фазе при механическом перемешивании газожидкостных систем. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. — М.: МИХМ, 1973, 187 с.
- Cooper C.M., Fernstrom G.A., Millis S.A. — Ind. Eng. Chem., 1944, 34, p. 504 -520.
- Кафаров B.B. Основы массопередачи. — M., 1972. — 494 с.
- Соколов В.Н., Доманский И. В. Газожидкостные реакторы. — Л., 1976.—213с.
- Еремин В.А. Исследование массоотдачи в жидкой фазе в барботажных аппаратах с механическим перемешиванием. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. — М.: МИХМ, 1968. — 193 с.
- Касаткин А.Г., Кафаров В. В., Панфилов М. И. Исследование процесса перемешивания механическими мешалками в системе газ — жидкость. — Труды МХТИ им. Д. И. Менделеева, 1957, вып. XXIV, с. 413 427.
- Wasterterp K.R., Van Dierendonck L.L., De Draa J.A. — Chem. Eng. Sci., 1963, v. 18, № l, p. 157- 162.
- Calderbank P.H., Moo-Joung M.B. — Trans. Inst. Chem. Engrs., 1958, v. 36, № 5, p. 443 448.
- Foust H.C., Mack D.E., Rushton J.H. — Ind. Eng. Chem., 1944, v. 36, p. 517 -525.
- Van de Vusse S.G. — Chem. Ing. techn., 1959, Bd. 31, № 4, p. 539 542.
- Joshida F., Miura J. — Ind. Eng. Chem., Proc. Des. Dev., 1963, v. 2, № 6, p. 263 -266.
- Gallaher J.B., Resnick W. — Ind. Eng. Chem. Fundam., 1966, v. 5, № 1, p. 15 -21.
- Rushton J.H., Gallaher J.B., Oldshoe J.J. — Chem. Eng. Progr., 1956, v. 52, № 2, p. 319−326.
- Van Dierendonck L.L., Fortuit J.M.H., Vanderboss D. — In.: Proc. Fourth European Symp. On the Chem. Reaction Eng. Brussel, 1968, p. 205 211.
- Бальцежак C.B., Соломаха Г. П. Теория и практика перемешивания в жидких средах. — М.: НИИТЭхим, 1982, с. 86.
- Цирлин A.M., Трушанов В. Н., Ходов Г. Я., Никитенко A.M. О влиянии физических свойств жидкости на газосодержание в аппаратах с мешалками. //
- В сб. «Теория и практика перемешивания в жидких средах.» Тезисы докладов второй Всесоюзной конференции по теории и практике перемешивания в жидких средах. — М.: НИИТЭХим, Чебоксары, 29 мая 1 июня 1973 г. — с. 127−131.
- Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. — М.: Химия, 1971, с. 258−273.
- Аиба Ш., Хемпфри А., Миллис Н. Биохимическая технология и аппаратура.
- М.: Пищевая промышленность, 1975. — 288 с.
- Слободов Е.Б., Кутепов A.M., Чепура И. В. Массоотдача в сплошной фазе двухфазных сред при больших числах Пекле и малых числах Рейнольдса. — Журнал прикладной химии, 1983, с. 1818−1821.
- Темкин М.И. Перенос растворенного вещества между турбулентно движущейся жидкостью и взвешенными в ней частицами. — Кинетика и катализ, т. 18, вып. 2, 1977, с. 493−496.
- Рамм В.Е. Абсорбция газов. — М.: Химия, 1976. — 656 с.
- Павлов К.Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. — Л.: Химия, 1981, 560 с.
- Белянин В.И., Сидько Ф. Я. Энергетика фотосинтезирующей культуры микроводорослей. — Новосибирск: Наука, 1980. — 131 с.
- Robert Henrikson. Earth Food Spirulina. — Ronore Enterprises, Inc., Kenwood California, 1997.
- Biochemicals Organic Compounds for Research and Diagnostic Reagents. — In: SIGMA, 1992, p.p. 814,918.