Разработка комбинированной системы перемешивания для культивирования аэробных мицелиальных микроорганизмов

• Автор: Архипов, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ВЫСОКОВЯЗКИХ

НЕНЬЮТОНОВСКИХ ФЕРМЕНТАЦИОННЫХ СРЕД ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. РОЛЬ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ.

1.2. Особенности перемешивания культуральных жидкостей

МИЦЕЛИАЛЬНОГО ТИПА.

1.2.1. НЕНЫОТОНОВСКИЕ СВОЙСТВА КУЛЬТУРАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ.

1.2.2. Неоднородность по массопередаче

1.3. Варианты конструктивного оформления ферментеров

1.4. Выводы и постановка задачи.
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОТРЕБЛЕНИЯ
КИСЛОРОДА МИКРООРГАНИЗМАМИ В АППАРАТЕ С ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ.
2.1. Осювные предюсылки.
2.2. Принцип комбинированной системы перемешивания
2.3. Динамика изменения концентрации растворенного
кислорода по глубине агломерата
2.4. Критическое время циркуляции и показатель
9 относительного времени циркуляции.
2.5. Теоретический анализ процесса потребления кислорода в системе циркуляции без учета его распределения в агломератах.
2.6. Упрощенный способ расчета
2.7. Выводы по главе 2.
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА
КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ.
3.1. Обоснование схемы проведения экспериментов.
3.2. Определение вязкости культуральной жидкости эритромицина и модельной жидкости
3.3. Описание экспериментальной установки и принципа
РАБОТЫ1
3.4. Определение мощности по данным измерения крутящего момента
3.5. Определение объемного коэффициента массопередачи и скорости потребления растворения кислорода.
3.6. Определение времени перемешивания.
ь 3.7. Сравнительные эксперименты на радиальной и
КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМАХ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ.
ГЛАВА 4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МОДЕРНИЗАЦИИ
ФЕРМЕНТАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
4.1. Конструктивные особенности модернизируемых аппаратов.
4.2. Пример расчета ферментера с комбинированной системой перемешивания.
4.3. Проведение пробных ферментаций в аппаратах промышленного масштаба
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В такой ситуации жесткой конкуренции необходимо повышать конкурентоспособность отечественных товаров, чтобы не допустить вытеснения с рынка российских производителей. Основным путем повышения конкурентоспособности является снижение себестоимости производимого товара. Наиболее рациональный путь к снижению себестоимости на сегодняшний день это снижение затрат на производство, в том числе и энергозатрат. В данной работе предлагается модернизировать систему перемешивания существующих ферментеров с целью снижения себестоимости за счет уменьшения потребляемой на перемешивание электроэнергии при сохранении продуктивности процесса или увеличения продуктивности при сохранении энергозатрат на перемешивание. Мель и задачи работы. Целью работы является увеличение эффективности работы перемешивающего устройства, в процессах культивирования аэробных мицелиальных микроорганизмов. Научная новизна. Проведена экспериментальная проверка предложенного принципа перемешивания на макетной установке с раствором сульфита и карбоксиметилцеллюлозы в качестве модельной жидкости. Показана возможность существенного снижения энергозатрат на перемешивание в сравнении с традиционной системой с турбинными мешалками для достижения равной скорости окисления сульфита. Практическая ценность. Обоснована теоретически и подтверждена практически возможность интенсификации массопередачи в вязкой неньютоновской жидкости за счет замены базовой радиальной системы перемешивания на радиальноосевую, обеспечивающей более интенсивную циркуляцию. Получены экспериментальные данные, подтверждающие увеличение интенсивности массопередачи и снижение энергетических затрат на перемешивание за счет модернизации системы перемешивания в вязкой жидкости. Предложены рекомендации для конструирования ферментеров, используемых для культивирования микроорганизмов мицелиального типа. Основные результаты изложены. Архипов М. Ю., Бирюков В. В. Динамика распределения концентрации растворенного кислорода в микробных агломератах Математические методы в технике и технологиях Сб. XIII Межд. С.Петербург Издво С. П. гос. З, секция 3. С. 57. Архипов М. Ю., Бирюков В. В. Динамика распределения концентрации растворенного кислорода в агломератах мицелиальных грибов Тез. Межд. М.Н. Манакова. М., . С. 23. Архипов М. Ю., Бирюков В. В. Периодическое изменение профиля концентрации растворенного кислорода в микробных агломератах мицелиальных культур Труды МГУИЭ. М. . У. С. Минаева Л. П., Чередникова Е. В., Ляпустин С. М., Архипов М. Ю., Бирюков В. В., Щеблыкин И. ЬАСТОСОССШ ЫСШII Труды МГУИЭ. М. . У.С. Архипов М. Ю., Бирюков В. В. Упрощенный способ расчета скорости потребления кислорода в ферментере с комбинированной системой перемешивания Техника и Технология экологически чистых производств Материалы VII Межд. М МГУИЭ, . С.12. Архипов М. Ю., Бирюков В. Химическое и нефтегазовое машиностроение. М МГУИЭ, . С. 37. Теоретический анализ динамики изменения растворенного кислорода в агломератах. Предложения по увеличению интенсивности массопередачи за счет модернизации системы перемешивания ферментеров для вязких ферментационных сред в системе газжидкость. Глава 1. ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕНЬЮТОНОВСКИХ ФЕРМЕНТАЦИОННЫХ СРЕД Литературный обзор. Скорость потребления кислорода согласно уравнению 1. СбН 2 6Н 6С 1. При этом растворимость кислорода в ферментационных средах приблизительно в раз меньше, чем глюкозы. Поэтому эффективность работы системы аэрации и перемешивания оценивается в первую очередь, скоростью процессов массопередачи по кислороду, которая определяется конструкцией биореактора, интенсивностью перемешивания и аэрации, а также физикохимическими свойствами среды. Массопередача кислорода в культуральную жидкость согласно формуле 1. Для анализа влияния системы перемешивания на массопередачу кислорода рассмотрим по отдельности от чего зависят величины Ка и СС. Движущая сила массопередачи кислорода С С может увеличиваться за счет увеличения С концентрации, при которой происходит насыщение жидкости кислородом, или уменьшения текущей концентрации в жидкости, С.