Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Развитие научно - практических основ энерго – и ресурсосберегающих процессов для получения кормовых добавок из растительного сырья Дранников Алексей Викторович

Развитие научно - практических основ энерго – и ресурсосберегающих процессов для получения кормовых добавок из растительного сырья
<
Развитие научно - практических основ энерго – и ресурсосберегающих процессов для получения кормовых добавок из растительного сырья Развитие научно - практических основ энерго – и ресурсосберегающих процессов для получения кормовых добавок из растительного сырья Развитие научно - практических основ энерго – и ресурсосберегающих процессов для получения кормовых добавок из растительного сырья Развитие научно - практических основ энерго – и ресурсосберегающих процессов для получения кормовых добавок из растительного сырья Развитие научно - практических основ энерго – и ресурсосберегающих процессов для получения кормовых добавок из растительного сырья Развитие научно - практических основ энерго – и ресурсосберегающих процессов для получения кормовых добавок из растительного сырья Развитие научно - практических основ энерго – и ресурсосберегающих процессов для получения кормовых добавок из растительного сырья Развитие научно - практических основ энерго – и ресурсосберегающих процессов для получения кормовых добавок из растительного сырья Развитие научно - практических основ энерго – и ресурсосберегающих процессов для получения кормовых добавок из растительного сырья Развитие научно - практических основ энерго – и ресурсосберегающих процессов для получения кормовых добавок из растительного сырья Развитие научно - практических основ энерго – и ресурсосберегающих процессов для получения кормовых добавок из растительного сырья Развитие научно - практических основ энерго – и ресурсосберегающих процессов для получения кормовых добавок из растительного сырья
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Дранников Алексей Викторович. Развитие научно - практических основ энерго – и ресурсосберегающих процессов для получения кормовых добавок из растительного сырья: диссертация ... доктора технических наук: 05.18.12 / Дранников Алексей Викторович;[Место защиты: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»].- Воронеж, 2014.- 520 с.

Содержание к диссертации

Введение

Г л а в а 1. Современные тенденции развития теории, техники, технологии приготовления кормовых средств из растительного сырья 21

1.1. Теоретические основы процессов тепло-массообмена при обработке сырья растительного происхождения 21

1.2. Краткий обзор техники и технологии сушки высоковлажных дисперсных материалов 36

1.3. Основные сведения о применении суспензии микроводорослей в качестве кормовой биологически активной добавки 47

1.4. Использование кормовых препаратов группы В4 в современном кормопроизводстве 59

1.5. Технические приемы при создании технологий энергосбережения в кормопроизводстве 65

1.6. Цели и задачи исследований 68

Г л а в а 2. Методология рационального использования энергоресурсов в технологии комбикормов с вводом в комбикорм добавок из вторичных продуктов свеклосахарного производства 71

2.1. Изучение свойств свекловичного жома как объекта сушки 71

2.2. Исследование гидродинамики импульсного виброки-пящего слоя свекловичного жома 83

2.3. Основные кинетические закономерности процесса сушки свекловичного жома перегретым паром в импульсном виброкипящем слое 89

2.4. Исследование процесса теплообмена при сушке свекловичного жома перегретым паром в импульсном виб-рокипящем слое 95

2.5. Математическая модель процесса сушки свекловичного жома перегретым паром в активном гидродинамическом режиме 98

2.6. Разработка способов производства сухого свекловичного жома, алгоритмов управления и оборудования для их реализации 105

Г л а в а 3. Разработка эффективного процесса сушки яблочных выжимок при комбинированном энергоподводе с последующим их использованием в качестве носителей витаминных добавок и премиксов 118

3.1. Исследование показателей качества влажных яблочных выжимок как кормовой добавки 118

3.2. Гидравлическое сопротивление слоя яблочных выжимок, продуваемого перегретым паром пониженного давления 129

3.3. Кинетические закономерности процесса сушки яблочных выжимок перегретым паром пониженного давления 134

3.4. Исследование процесса теплообмена при сушке яблочных выжимок перегретым паром пониженного давления 138

3.5. Моделирование процесса сушки яблочных выжимок

3.6. Разработка способа сушки яблочных выжимок при комбинированномэнергоподводе и сушильной установ ки для его осуществления . 146

Г л а в а 4. Энерго- и ресурсосберегающие схемы производства и управления технологическими процессами при получении и применении порошкообразного холинхлорида 154

4.1. Экспериментальные исследования получения порош кообразного холинхлорида на основе сухого свекло вичного жома 154

4.1.1. Экспериментальная линия производства сыпучей формы холинхлорида на основе сухого свекловичного жома 154

4.1.2. Исследование кинетики сушки холинхлорида 156

4.2. Способ получения сыпучей формы холинхлорида из его водного раствора и алгоритм управления для его осуществления 159

4.3. Разработка эффективной технологии получения холин-хлорида на основе сухих яблочных выжимок 168

4.3.1. Экспериментальная линия получения порошкообразного холинхлорида на основе сухих яблочных выжимок 168

4.3.2. Способ получения порошкообразного холинхлорида на основе сухих яблочных выжимок 170

4.4. Линия производства комбикормов с использованием сухих яблочных выжимок и порошкообразного холин-хлорида на их основе 176

Г л а в а 5. Разработка научно-практических основ процесса мас-сообмена при культивировании микроводорослей 181

5.1. Определение рациональных параметров процесса мас сового культивирования хлореллы и спирулины 181

5.1.1. Экспериментальное исследование процесса культивирования микроводоросли хлорелла 181

5.1.2. Кинетические закономерности процесса культивирования микроводоросли спирулина 197

5.2. Математическое описание процесса массообмена прикультивировании микроводорослей в биореакторах пленочного типа 209

5.3. Исследование процесса производства комбикормов с вводом суспензий микроводорослей хлореллы и спирулины 221

5.3.1. Технические аспекты производства комбикорма содержащего суспензию хлореллы 221

5.3.2. Обоснование содержания суспензии спирулины в составе комбикормов 226

5.4. Разработка линий ввода суспензий микроводорослей в комбикорма 232

5.5. Программно-логический алгоритм управления процессом культивирования фотоавтотроф-

ных микроорганизмов 238

Г л а в а 6. Практические аспекты оценки качества кормовых добавок и комбикормов, полученных по предлагаемым технологиям 241

6.1. Основные показатели качества сухого свекловичного жома, полученного при сушке в среде перегретого пара 241

6.2. Анализ технологических свойств сухих яблочных выжимок 243

6.3. Исследование физико-механических свойств порошкообразного холинхлорида и содержащих его премиксов... 246

6.4. Разработка экспресс-метода определения витамина В4 в премиксах с помощью «пьезоэлектронного носа» 250

6.5. Экспериментально-статистическое исследование процесса хранения премикса с различным содержанием холинхлорида 255

6.5.1. Обоснование выбора и пределов изменения входных факторов 255

6.5.2. Оптимизация процесса хранения премиксов 258

6 6.6. Исследование динамики показателей качества комбикормов при вводе суспензии хлореллы и спирулины при хранении 270

Г л а в а 7. Эксергетический анализ тепло- массообменных про цессов при получении кормовых добавок 279

7.1. Эксергетический анализ процесса сушки свекловичного жома 279

7.2. Эксергетический анализ процесса сушки яблочных выжимок перегретым паром пониженного давления 286

7.3. Эксергетический анализ процесса культивирования-микроводоросли Spirulina platensis 296

Основные выводы и результаты работы 308

Список литературы

Основные сведения о применении суспензии микроводорослей в качестве кормовой биологически активной добавки

Рассматривая целесообразность применения перегретого пара для тепловой обработки пищевых продуктов, необходимо сопоставить его с другими теплоносителями, в первую очередь с горячим воздухом, получившим наибольшее распространение в процессах тепловой обработки пищевого растительного сырья [40, 51]. Это обусловлено тем, что другие теплоносители (топочные газы, их смесь с воздухом, инертные газы) по своим термодинамическим показателям близки к воздуху [89, 101, 153].

Применение перегретого пара в качестве теплоносителя в процессах сушки, как видно из [55, 57, 58, 79, 111, 145, 166, 308, 324, 325, 326], имеет существенные преимущества перед воздухом.

Интенсификация влагопереноса в материале при сушке в среде перегретого водяного пара достигается в основном за счет приобретения материалом более высокой температуры, чем при сушке воздухом [145, 167, 308, 316].

Повышение температуры материала увеличивает текучесть влаги, следовательно при сушке перегретым паром образуются меньшие градиенты влагосодержания, чем при сушке воздухом той же температуры [145]. Поэтому в среде перегретого пара материал испытывает меньшую деформацию, имеет меньшую усадку и более развитую микропористую структуру.

Как отмечают многие ученые [4, 40, 57, 58, 149, 166], перегретый пар является инертной средой вследствие отсутствия в нем кислорода, поэтому термолабильные пищевые продукты можно сушить при повышенных температурах без существенного ухудшения их качества. В целях предотвращения интенсивного окисления продуктов при сушке воздухом обычно применяют относительно невысокие температуры. Использование перегретого пара позволит значительно повысить температуру. Повышение средней температуры способствует увеличению коэффициентов термо-, влагопроводности.

Ряд исследователей [74, 109, 145, 254] отмечает более высокие коэффициенты тепло- и массообмена при сушке перегретым паром по сравнению с сушкой воздухом. Это связано с уменьшением сопротивления в пограничном слое на границе раздела фаз ввиду смешения двух одинаковых по природе веществ и отсутствия воздушной пленки на поверхности материала при его сушке перегретым паром.

В настоящее время известны различные критериальные уравнения, характеризующие теплообмен между перегретым паром и влажным материалом.

Л. Вензель и Р. Уайт [324] исследовали процесс сушки слоя оттавского песка в диапазоне массовых скоростей ро = 975…2440 кг/(м2-ч), температур 149... 193 С и при двух значениях давлений 0,172 и 0,686 МПа. Ими было получено следующее критериальное уравнение: Nu = \8,8 Re0 35Рг033. (1.1) Применение данного уравнения для расчета коэффициента теплообмена приведет к значительным ошибкам, так как теплота, переданная влажному материалу конвекцией, составляет от 12 до 86,5 %. В.М. Тарасов [254] на основе обработки опытных данных по сушке пастообразных материалов (свинцовых кронов, фосфатных катализаторов) получил критериальную зависимость: Nu = АRe 35Pr", (1.2), где А,п- эмпирические коэффициенты. Уравнение (1.2) справедливо в интервале Re = 3150…9900. Максимальный разброс экспериментальных точек составил ±18 %.

Приведенные критериальные уравнения не учитывают взаимосвязи между тепло- и массообменом. Введение в критериальные уравнения предложенного П.Д. Лебедевым [84] симплекса (Тп/Тм ), который характеризует особенности теплообмена при углублении зоны испарения и потенциальную возможность объемного испарения диспергированной в теплоносителе влаги [55, 145], помогает при больших температурах перегретого пара и существенном влиянии парообразования в толще материала учитывать взаимосвязь между тепло- и массообменом. Это значительно улучшает корреляцию экспериментальных данных и позволяет получить их удовлетворительную аппроксимацию.

Анализ рассмотренных критериальных уравнений показал, что все эти уравнения относятся к периоду постоянной скорости сушки. Имеющиеся в литературе данные о тепло- и массообмене в периоде падающей скорости сушки весьма ограничены. В связи с этим представляет определенный интерес полученная О.Л. Даниловым [55] критериальная зависимость для периода падающей скорости сушки тонких материалов:

Необходимо отметить, что уравнения (1.4 - 1.6) не отражают с достаточной для инженерных расчетов точностью изменение коэффициента теплообмена, так как температура поверхности образца принималась равной температуре насыщения.

Процесс сушки перегретым паром делят, как правило, на три периода: прогрева, постоянной и падающей скорости сушки.

Продолжительность периода прогрева толстых образцов может достигать 10 % от общей продолжительности процесса сушки, из которых половина времени сопровождается увлажнением материала. Для тонких образцов период прогрева составляет 0,3…1,1 % от общей длительности сушки, поэтому О.Л. Данилов [55] считает, что временем прогрева можно пренебречь.

Исследование процесса теплообмена при сушке свекловичного жома перегретым паром в импульсном виб-рокипящем слое

Представленный способ позволяет обогатить комбикорм качественным растительным белком, однако он не предусматривает сохранение ценных биологически активных веществ, содержащихся в культуральной среде водорослей: часть их теряется при сепарировании с отходящей водой, а часть – при обработке в СВЧ-поле при нагреве [59].

Существуют способы ввода в комбикорм фототрофной биомассы, например пасты водоросли Platimonas viridis или пасты цианобактерии Spirulina platеnsis [174]. Недостатками способов являются трудность смешивания и невозможность обеспечения технологии приготовления комбикормов в производственных условиях, неоднородность продукта, ведущая к неравномерности поступления добавки в рационы, дополнительные затраты на производство пред-смеси и невозможность обеспечения оперативного действия биостимуляторов.

Известен способ внесения биомассы микроводоросли хлореллы в комбикорма для птиц в количестве 10…20 % к массе полученной смеси [11]. Однако здесь отсутствуют указания по способу смешивания биомассы с комбикормом и его гранулированию. Не представлены способы дальнейшего обезвоживания гранул до норматива 14,5 % и режимы их хранения в условиях производства.

Большинство опробованных в производстве способов влажного гранулирования [70, 208, 220, 261] заключаются в увлажнении рассыпного комбикорма в прессе-грануляторе с вводом 3…4 % воды (рис. 1.7).

Технологии может быть использована в условиях небольших производств, не обеспеченных паром требуемых параметров. Влажность комбикормов можно доводить до 35…45 % [70], но продукт является тестообразным и применяется в специфических условиях скармливания для рыб [106, 148, 293].

Необходимой операцией после гранулирования по «влажному» способу является удаление избыточной влаги. Этот процесс осуществляется в охладительной колонке, например ДГ-II, разделенной по вертикали на зоны сушки и измельчения [122, 261] или последовательно в вибрационной сушилке и виброохладительном столе [220] при сушке гранул с влажностью 28…30 %. Более приемлемым является первый способ вследствие наличия на большинстве комбикормовых предприятий охладительных колонок и упрощением встраивания линии производства биомассы в основной технологический процесс. Существенным недостатком представленных способов являются отсутствие контуров рециркуляции по теплоносителям, что приводит ухудшению экологической обстановки, выбросу энергии в виде тепла в атмосферу, а также нестабильности получаемого по составу продукта вследствие использования атмосферного воздуха с переменными термодинамическими параметрами [56, 299]. Представленные способы предполагают использование в качестве связующего агента при гранулировании воды, не несущей в себе пищевой, кормовой и биологической ценности. Поэтому открываются широкие перспективы для изыскания новых видов жидких биологически активных добавок, например, суспензии микроводорослей, а также корректировки режимных параметров и модификации технологических потоков при включении участка фо-тоавтотрофного биосинтеза в состав технологии производства комбикормов.

В виду сложности определения массообменных характеристик микроводорослей непосредственно в процессе культивирования изучение проводят на модельных средах, не содержащих клеток. При этом должно выполняться условие идентичности основных параметров модельной и реальной систем (вязкость и другие реологические характеристики, сосредоточение сопротивлению массообмену в жидкой фазе, процесс коалесценции пузырьков газа, значение растворимости газа и его коэффициента диффузии) [157].

Одним из наиболее распространенных способов изучения массообмена (абсорбции газообразного компонента из газовой фазы в жидкую) является хе-мосорбционная сульфитная методика, основанная на реакции окисления сульфита натрия Na2SO3 в водном растворе кислородом воздуха в присутствии катализатора – сульфата меди [42]. Сульфитная методика применяется при оценке аэробного культивирования. При автотрофном культивировании микроводорослей, не относящемся к анаэробным процессам, кислород является одним из метаболитов. В связи с этим он должен интенсивно десорбироваться из культу-ральной жидкости, во избежание ингибирования процесса фотосинтеза.

Объемный коэффициент массопередачи СО2 в суспензию определяется из выражения (в допущении, что абсорбция является чисто физическим процессом): KLa(C02)=(D02/Dc02Y5-KLa(02) (1.26)

При значениях вязкости суспензии микроводоросли близких к вязкости воды можно считать, что поверхностью контакта фаз в рабочей зоне фотобио-реактора является площадь границы раздела газ-жидкость в цилиндрических трубках, которая может быть оценена простым геометрическим расчетом, что позволяет использовать основное уравнение массопередачи:

Начальным для данного уравнения является условие С = СН при г=0, показывающее, что согласно основной идее сульфитной методики в начальный момент времени значительная часть кислорода, растворенного ранее в модельной жидкости, связывается введенной порцией сульфита натрия, так что начальная концентрация кислорода в жидкости СН оказывается существенно меньше равновесной С р . Тем самым создается движущая сила процесса поглощения кислорода жидкостью из воздуха. С учетом С«0М = L П р

В массообменных исследованиях используется модифицированная сульфитная методика, позволяющий получить результаты без проведения химического анализа проб модельной жидкости. Для этого в нижнюю секцию фото-биореактора устанавливают кислородный электрод, и включают систему перемещения жидкости, а также подачи воздуха из атмосферы по коммуникациям для газовоздушной смеси для насыщения жидкости кислородом. При достижении постоянного значения отклика электрода в реактор загружали раствор навески сульфита натрия с катализатором. Происходило связывание кислорода в реакции: 2Na2SC 3 + О2 = 2Na2SC 4. При этом отклик кислородного электрода быстро падал до нуля. Пока весь введенный в жидкость Na2S03 не вступил в реакцию с непрерывно абсорбируемым кислородом, в растворе сохранялось значение/? 0. По истечении промежутка времени А г начинался процесс насыщения жидкости кислородом, и кривая отклика вновь выходила на/?(9г 100 %.

Кинетические закономерности процесса сушки яблочных выжимок перегретым паром пониженного давления

Помимо ускорения синтеза фосфолипидов холин, являясь составным их элементом, необходим для строения и сохранения структурных клеток, а также для нормального созревания хрящевой матрицы кости. Поэтому холин вместе с марганцем и витамином В5 необходим для предупреждения перозиса у птиц.

Холин не является катализатором обменных процессов, он необходим для формирования важнейших структурных компонентов тканей. Холин, соединяясь с уксусной кислотой, превращается в ацетилхолин, медиатор нервного возбуждения, легко образующийся и легко разрушающийся в тканях животных под воздействием фермента ацетилхолинэстеразы. Холинхлорид способствует лучшему усвоению витамина А, при его достатке можно сократить норму витамина А на 20—30%.

Под влиянием холина наблюдается повышение синтеза и фиксация гликогена в печени. И еще одно физиологически важное звено обмена веществ - переметилирование в организме животных может протекать лишь при участии холина. Уменьшается под влиянием холина отрицательное действие хлорогеновой кислоты, больше всего содержащейся в подсолнечном шроте и жмыхе.

Что касается потребности сельскохозяйственных животных и птицы в витамине В4, то за последнее время был проведен ряд опытов в нашей стране и за рубежом и везде ввод в комбикорм повышенного количества холинхло-рида давал положительные результаты.

Так, в опытах Московской сельскохозяйственной академии дополнительное введение в комбикорм холина сыграло положительную роль в увеличении прироста живой массы цыплят, причем дозы в пределах 750-1500 г/т комбикорма оказали статистически достоверное влияние.

В опытах Г. Уоркель, Т. Келлер и других обеспечивался максимальный прирост цыплят-бройлеров при вводе в комбикорм холинхлорида до 2000 мг/кг.

Поэтому общепринятые нормы в РФ ввода холинхлорида в комбикорм (по крайней мере, для цыплят-бройлеров) можно увеличивать. В США, например, для цыплят-бройлеров в возрасте 3-6 недель норма потребности в холинхлориде составляет 1000-1300 мг/кг. Одной из причин возрастания потребности сельскохозяйственных животных и птицы в холине является увеличение в рационе новых пород животных и кроссов птицы высококалорийных кормов, особенно жиров, которые требуют повышенных норм витамин В4. Наивысшую потребность в дополнительном холине птица испытывает в начальном периоде. По мере снижения темпов роста необходимость в добавлении холина уменьшается. Эстрогенные гормоны существенно усиливают потребность в холине для синтеза фосфолипидов в печени кур для поддержания процесса образования желтка. Потребность в холине зависит также от уровня метионина в рационе, а также от обеспечения фолиевой кислотой и витамином В12 [140].

Холиновая недостаточность, как и недостаточность других витаминов, может возникнуть по разным причинам. Так, вероятность проявления холино-вой недостаточности резко возрастает при увеличении содержания в рационах цистина и тиамина, которые способствуют переводу углеводов в жир.

Снижает обеспеченность животных витамином В4 неполная его доступность из источников (из растительных компонентов доступность холина составляет 60—70%) и имеющиеся его антагонисты, в частности, хлористый триэтилхолин, 2-амино-2-метилпропинол.

У молодняка птицы недостаток холина вызывает снижение роста и пе-розис, который характеризуется расслаблением связочного аппарата и сухожилий мышц конечностей, вследствие чего происходит свободное смещение суставов (скользящий сустав). При перозисе утолщается берцовоплюсневый сустав, искривляется нижний конец большой плюсневой кости. Обычно бывает поражена только одна нога. Перозис у молодняка птицы может наблю даться и при наличии холина, но при недостатке таких факторов питания, связанных с обменом холина, как фолиевая кислота, никотиновая кислота, витамин В12, соли марганца, фосфора и др.

У несушек при недостатке витамина В4 происходит снижение яйценоскости и массы яиц. Дефицит в рационе холина тормозит синтез фосфолипи-дов в печени, что приводит к накоплению нейтральных жиров, в результате чего в печени, сердце, почках и других органах наблюдается ожирение. Это связано с нарушением жирового и углеводного обмена, что приводит к плохому использованию корма.

При нормальной обеспеченности холином его содержание в печени составляет 4,0-5,0 мкг/г, в яйце 24-25 мкг/г, и оно почти не меняется с повышением уровня холина в рационе [142].

Экспериментальная линия производства сыпучей формы холинхлорида на основе сухого свекловичного жома

Фотобиореактор 1 состоит из пяти секций: секции ввода 2, первой секции освещения 3, промежуточной секции 4, второй секции освещения 5 и секции вывода 7. Кроме того, конструкция культиватора имеет опорные стойки с закреплённым на них газораспределительным коллектором 27. По трубопроводу 9 осуществляется подвод суспензии спирулины в секцию ввода, где происходит её накопление за счёт разности напоров ввода и сечения верхних щелевых устройств 18, коаксиально вставленных прозрачных трубок 17. В трубках первой секции освещения суспензия стекает по внутренней поверхности за счёт лопаточных устройств, которые формируют поток в виде кольца в сечении.

Первоначально в первой секции освещения 3 было установлено две лампы типа ДНаТ, но ввиду того, что стабилизировать температуру в пределах +28…+33С не представляется возможным в габаритах установки, было принято решение заменить эти лампы на одну люминесцентную ЛБ-20 (табл. 5.7). Охлаждение полости внутри секции освещения осуществляется всасывающим осевым вентилятором 19 через решётку в стенке фотобиореактора для необходимого поддержания оптимальной температуры культивирования, а также для лучшей абсорбции диоксида углерода плёнкой суспензии. Включение вентилятора происходит от датчика температуры ДС.1 по достижению предельной температуры воздуха свыше +34С. Отключение, при температуре +27С.

Во второй секции освещения суспензия подвергается воздействию люминесцентной лампы 6 для фотосинтеза OSRAM Fluora [156]. Секция оснащена цилиндрическими коаксиально вставленными трубками 15. В верхней части трубок установлены щелевые распределители 16, создающие плёнку суспензии на внутренней поверхности трубок.

Секции фотобиореактора разделены прозрачными горизонтальными перегородками для максимально возможного использования источников света. Благодаря этому все секции установки, в том числе и те, в которых источников света нет, обеспечены световым потоком. Перегородки имеют отверстия под прозрачные трубки и снабжены уплотнительными резиновыми прокладками для герметизации внутренних полостей.

Прозрачные трубки расположены в первой и второй секциях освещения. Между ними находится промежуточная секция 4, куда стекается по трубкам из первой осветительной секции суспензия спирулины. Секция освещена за счёт наличия прозрачных перегородок, и благодаря тому, что щели колпачков трубок второй секции освещения малы, она используется в качестве накопительной. Уровень суспензии определяется экспериментально и выставляется с помощью зазоров в колпачках. Наличие промежуточной секции даёт возможность стабилизировать поток перед следующей световой секцией и равномерно распределить клетки водоросли в объёме. Наличие мало освещённой секции позволяет использовать для интенсивности роста культуры световой шок.

В последней секции – секции вывода – находится барботажное устройство 13 для интенсивного насыщения суспензии смесью углекислого газа и воздуха, а также выпускной патрубок 11.

При достижении суспензией верхнего заданного уровня, определяемого с помощью ёмкостного двухпроводного датчика уровня типа CR18-8AC закрывается вентиль подачи инокулята и открывается вентиль в нижней части реактора, суспензия выводится во внешний трубопровод 9, включающий в себя контур рециркуляции, а также линии подачи, отвода и слива.

Перемещение суспензии спирулины по контуру рециркуляции или её слив, в зависимости от положения трёхходового вентиля 23, производится циркуляционным насосом 10 марки WILO-Star-RS 25/2с регулируемой мощностью (табл. 5.1).

Отработанная газовоздушная смесь выводится из культиватора посредством выводного патрубка при достижении определённого давления. Для определения качества смеси, для выдерживания соотношения газ-воздух как 1/10 установлен газоанализатор (рис. 5.15). Из промежуточной секции суспензия через щелевые насадки попадает в прозрачные трубки второй секции освещения (рис. 5.16). В трубках 18 этой секции расположены спирали из медной или алюминиевой проволоки с полимерным покрытием. Суспензия движется вниз по спирали тонкой плёнкой, благодаря сопротивлениям спирали, движение замедляется. Толщина плёнки, скорость движения суспензии и давление газа создают благоприятные условия для абсорбции плёнкой суспензии углекислого газа и отвода образовавшегося кислорода.

Газоанализатор ПКУ-4-НРис. 5.16. Прозрачная трубка с винтовой спиралью Для проведения исследований по культивированию микроводорослей в фотобиореакторе плёночного типа термофильный штамм Spirulina platensis IBSS-31, приобретённый по договору о научно-техническом сотрудничестве между ВГУИТ и Институтом биологии южных морей НАН Украины из коллекции культур ИнБЮМ НАН Украины [Приложение Л]. Поставка спирулины производилась в стерильном культуральном растворе. Для получения суспензии паста была разбавлена до 0,2 г АСБ на 1 л суспензии дистиллированной водой. Ввиду абсолютной чистоты полученного штамма, что подтвердилось визуально, на микроскопе отделение клеток от возможных сопутствующих бактерий не производилось.

Похожие диссертации на Развитие научно - практических основ энерго – и ресурсосберегающих процессов для получения кормовых добавок из растительного сырья