Энергосберегающие режимы освещения при культивировании светозависимых микроорганизмов

• Автор: Мальцевская, Надежда Владиславовна
• Шифр специальности: 03.01.06, 05.18.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 208 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1Л Значение света
1.2 Значение фотосинтеза
1.3 Фотосинтез
1.4 Микроорганизмы
1.4.1 Chlorella sp
1.4.2 Scenedesmus rubescens
1.4.3 Phaffla rhodozyma
1.5 Культивирование фототрофных микроорганизмов
1.5.1 Культивирование фототрофных микроорганизмов в 29 открытых водоёмах
1.5.2 Культивирование фототрофных микроорганизмов в 30 биореакторе
1.5.3 Промышленное культивирование фототрофных 35 микроорганизмов
1.6 Прерывистое (циклическое) освещение при культивировании 37 фототрофных организмов
1.6.1 Фотопериодически индуцируемые морфозы. 37 Циркадные (суточные) ритмы
1.6.2 Влияние прерывания света на фотосинтез
1.6.3 Исследования влияния импульсного света на 42 стимуляцию физиологических процессов
1.7 Виды освещения, применяемые для культивирования 45 фототрофных микроводорослей
1.7.1 Источники искусственного оптического излучения
1.7.2 Лампы на основе светоизлучающих диодов
1.8 Выводы и постановка задачи

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ, АППАРАТУРА, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1 Характеристики биологических объектов
2.2 Питательные среды
2.3 Методы анализов
2.4 Экспериментальные установки
2.5 Методы проведения процессов ферментации
ГЛАВА 3. РОЛЬ ЗАТРАТ НА ОСВЕЩЕНИЕ ПРИ
КУЛЬТИВИРОВАНИИ СВЕТОЗАВИСИМЫХ ОРГАНИЗМОВ
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА И ИСПЫТАНИЕ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ СИСТЕМ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ СВЕТОЗАВИСИМЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ
4.1 Установка для культивирования микроорганизмов на
твёрдой питательной среде с применением освещения различных спектров
4.2 Наклонное устройство №1 для глубинного культивирования 83 в колбах с нижней подсветкой
4.3 Наклонное устройство №2 для глубинного культивирования 90 в колбах с нижней подсветкой
4.4 Установка для культивирования микроорганизмов на 94 твёрдой среде с регулируемыми интервалами микроимпульсного освещения
4.5 Установка для культивирования микроорганизмов с 96 регулируемыми интервалами микроимпульсного освещения
4.6 Изучение возможности реализации микроимпульсных 99 режимов освещения с учётом светодинамических характеристик светодиодов
ГЛАВА 5. ПРИМЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ОСВЕЩЕНИЯ
5.1 Влияние спектральных характеристик на рост и развитие
Chlorella sp.
5.2 Эксперименты по культивированию Chlorella sp. с применением источников белого цвета излучения и различной освещённостью
5.3 Зависимость освещённости от толщины слоя суспензии
5.4 Культивирование Phaffla rhodozyma в жидкой питательной среде
5.5 Культивирование Chlorella sp. и Scenedesmus rubescens в жидкой питательной среде на шейкере, оснащённом нижней светодиодной подсветкой
ГЛАВА 6. ОДНОЧАСТОТНОЕ МИКРОИМПУЛЬСНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ
6.1 Соотношение длительностей фаз фотосинтеза
6.2 Эксперименты с суточным чередованием освещения при культивировании на чашках Петри
6.3 Эксперименты с суточным чередованием освещения при глубинном культивировании
6.4 Проверка влияния длительности темновых интервалов на результат процесса
6.5 Варьирование длительности темнового интервала при культивировании светозависимых микроорганизмов на твёрдой питательной среде
6.6 Температура СД источников света при различных длительностях светового импульса и темнового интервала
ГЛАВА 7. СУПЕРПОЗИЦИОННЫЙ РЕЖИМ МИКРОИМПУЛЬСНОГО ОСВЕЩЕНИЯ
7.1 Экспериментальное определение параметров суперпозиционного режима с использованием метода ортогональных латинских прямоугольников

перемешивания устройства типа “беличьего колеса” [33, 57]. Такая конструкция мешалки позволяет обеспечить подвод световой энергии в зону активного массообмена и обновления освещённой поверхности. В полость, образуемую мешалкой при вращении, помещают источник света и подают газо воздушную смесь необходимого состава. Перемешивание «беличьим колесом» обеспечивает высокую кратность обновления освещённого (рабочего) слоя, соответственно увеличивая при этом скорость протекания фотосинтетических реакций [33, 58, 59, 115, 132]. Однако при
использовании источников света, таких как натриевые лампы, дуговые ртутные лампы (ДРЛ) существует проблема теплоотвода от осветителя [33], что влечёт за собой усложнение, а следовательно и удорожание установки.
1.5.3 Промышленное культивирование фототрофных микроорганизмов
В настоящее время в мире существует всего несколько крупномасштабных производств: закрытого типа [162, 169, 170, 180, 182, 202], например, Ökologische Produkte GmbH, Германия (биореакторы трубчатого типа) - производство биомассы микроводоросли хлорелла; открытого типа, например, Aquasearch Inc, США, Гаваи — производство биомассы гематококкуса для получения астаксантина и биомассы спирулины; Cyanotech, США, Г аваи - производство биомассы гематококкуса для получения астаксантина и биомассы спирулины [36, 168, 228].
Использование открытых водоёмов для культивирования микроорганизмов в условиях географического положения стран Северной Европы и России невозможно, вследствие низких температур в зимние месяцы и короткой продолжительности светового дня. Поэтому в этих регионах могут быть рекомендованы к использованию лишь закрытые системы культивирования.