Культивирование фототрофов в аппаратах с гибкими перемешивающими устройствами

• Автор: Петров, Игорь Алексеевич
• Шифр специальности: 05.17.08, 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Фототрофы продуцента биологически активных веществ БАБ.

1.2 Классификация современных фогобиореакторов

1.3. Аппаратурное оформление процесса культивирования

фототрофов.

1.3.1. Культивирование в бассейнах открытого типа

1.2.2. Производство в реакторах трубчатого типа.

1.3.2 Тонкослойные и пластинчатые фотобиореакторы.

1.3.3 Производство фототрофов с использованием фотобиореакторов глубинного культивирования
1.4 Сравнительная характеристика фотобиореакторов ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Глава 2. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛОСТНЫХ ФОТОБИОРЕАКТОРОВ С ГИБКИМИ ПРЕРМЕШИВАЮЩИМИ УСТРОЙСТВАМИ.
2.1 Экспериментальная установка для проведения исследований
2.2 Поле скоростей в полостном аппарате
2.3 Определение мощности, расходуемой на перемешивание
Глава 3. РАСЧЕТ И ЭКПЕРИМЕНТАЛЫЮЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМНОГО КОЭФФИЦИЕНТА МАССООБМЕНА
3.1. Расчет массообмена на границе полости.
3.2 Визуальная оценка количества пузырьков и их поверхности. Несущественность вклада пузырьков в массообмен
3.3 Порядок определения коэффициента массопередачи по балансовому способу с определением скорости потребления сульфита в модельной системе
3.4 Данные массообменных испытаний фотобиореактора с гибкой мешалкой, рабочим объемом л
3.5. Некоторые предпосылки к рассмотрению газообмена как
И
лимитирующего фактора роста фототрофов.
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО КУЛЬТИВИРОВАНИЮ ФОТОТРОФОВ
В АППАРАТАХ С ГИБКИМИ ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМИ УСТРОЙСТВАМИ.
4.1.Описание установки для культивирования фототрофов
4.2. Культивирование спирулины в аппарате с гибкой мешалкой.
4.3. Культивирование хлореллы в аппарате с гибкой мешалкой
Глава 5 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ КУЛЬТВИРОВАНИЯ ФОТОТРОФОВ В АППАРАТАХ С ГИБКИМИ ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМИ
УСТРОЙСТВАМИ.
5.1. Производительность установок
5.2. Определение себестоимости продукта
5.2.1. Оценка себестоимости СБ спирулины, получаемой в установках
лоткового типа
5.2.2. Оценка себестоимости СБ спирулины, получаемой в установках
трубчатого типа
г 5.2.3. Оценка себестоимости СБ спирулины, получаемой в
фотобиореакторах с гибкими мешалками.
Практическая реализация работы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Глава 1. Фототрофы - продуцента биологически активных веществ (БАБ). Производство в реакторах трубчатого типа. Тонкослойные и пластинчатые фотобиореакторы. Глава 2. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛОСТНЫХ ФОТОБИОРЕАКТОРОВ С ГИБКИМИ ПРЕРМЕШИВАЮЩИМИ УСТРОЙСТВАМИ. Глава 3. Расчет массообмена на границе полости. Визуальная оценка количества пузырьков и их поверхности. Глава 4. В АППАРАТАХ С ГИБКИМИ ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМИ УСТРОЙСТВАМИ. Культивирование спирулины в аппарате с гибкой мешалкой. УСТРОЙСТВАМИ. ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Статистическая обработка результатов эксперимента. Ашу? У1 — частота вращения мешалки, об. Ср — равновесная концентрация кислорода, растворенного в жидкости, г/л ? Ссуя. Проблема несбалансированного, неполноценного питания человека в России, становится все более актуальной и необходимость ее решения очевидна. Один из возможных путей - биотехнологическое производство пищевых добавок на основе фототрофных микроорганизмов среди которых наиболее известны сиирулина и хлорелла. Биологически активные добавки на основе этих фотосинтезирующих микроорганизмов позволяют проводить профилактику и лечение многих трудноизлечимых болезней человека, таких как атеросклероз, рак, стенокардия, пневмония, тромбофлебит, рак и др. Известно, что на мировом и российском рынке существует потребность в получении сравнительно недорогой и в то же время высококачественной биомассы фотосинтезирующих микроорганизмов, содержащей ряд ценных, незаменимых органических веществ, используемых в различных отраслях народного хозяйства. Фототрофные микроорганизмы широко производятся во многих странах, прежде всего, в Нидерландах, Франции, Бельгии. Испании, Израиле, в странах юго-восточной Азии, Африке, Индии, Китае, США и др. Известны и находят все более широкое применение для культивирования фототрофов полостные аппараты с гибкими перемешивающими устройствами, разработанные В. А. Жаворонковым [1], [3], [], которые в настоящее время еще мало исследованы. В ряде работ были предприняты попытки разработать методику расчета фотобиореакторов с гибкими мешалками, но до настоящего времени такой методики, нет, и задача разработки такой методики является весьма актуальной. Основной темой данной работы является исследование гидродинамики и массообмена в фотобиореактрах с гибкими мешалками, а также разработка полуэмпирической методики расчета аппаратов для культивирования различных фотосинтезирующих микроорганизмов (фототрофов) на основе вышеуказанных исследований. Цель работы. Исследование гидродинамических и массообменных процессов в аппаратах с гибкими перемешивающими устройствами с целью получения расчетных зависимостей для этих аппаратов и разработки на их основе методики инженерного расчета. Сравнительный анализ существующих фотобиореакторов применяемых в биотехнологии для синтеза фототрофов. Исследование гидродинамических и массообменных процессов в аппарате с гибким перемешивающим устройством с целью разработки расчетной методики. Создание инженерной расчетной модели и проверка ее адекватности. Исследованы особенности гидродинамических и массообменных процессов в аппаратах полостного типа с гибкими мешалками полупромышленного масштаба. Получены критериальные зависимости, позволяющие провести прогностический расчет энергетических характеристик мешалки для ламинарного и турбулентного режимов течения. Экспериментально определено радиальное распределение окружных скоростей и получено соотношение, обобщающее эти экспериментальные данные для различной частоты вращения мешалки.