Аппаратурно-технологическое оформление процесса культивирования спирулины тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.23, кандидат технических наук Глущук, Леонид Павлович

• Глущук, Леонид Павлович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Глущук, Леонид Павлович

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

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. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА АППАРАТУРНОГО ОФОРМЛЕНИЯ ПРОЦЕССА КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ЦИАНОБАКТЕРИИ SPIRULINA

2.1. Новые конструкции фотобиореакторов для культивирования спирулины

2.2. Теоретические основы расчета фотобиореакторов для культивирования фототрофов с механолабиль-ной структурой клеток

3. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ И МАССООБМЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ АППАРАТОВ С ГИБКИМИ МЕШАЛКАМИ

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

КLa , полученных опытным и теоретически?/! путем

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ АППАРАТОВ С ГИБКИМИ МЕШАЛКАМИ ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ЦИАНОБАКТЕРИИ SPIRUL1NA

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. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБАТЫВАЕМОГО СПОСОБА КУЛЬТИВИРОВАНИЯ

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 ВЫВОДЫ 120 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!i\i\

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 1м с ; jLi0 — вязкость исследуемой жидкости и воды при н.у. Па • с ; dn — средний диаметр пузырей, м; v' — среднеквадратичная пульсационная скорость, .м/с

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Аппаратурно-технологическое оформление процесса культивирования спирулины»

Основной темой данной работы является разработка и создание новых эффективных реакторов для культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов (фототрофов), а также совершенствование уже имеющихся установок этого класса.

На сегодняшний день эта тема требует глубокой проработки, т.к. на хмировом 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. Перспективным объектом изучения является представительница семейства цианобактерий Spirulina. Данная работа направлена на разработку высоких технологий для производства пищевой спирулины высокого качества в условиях нашего климата. Существует ряд причин, по которым среди огромного разнообразия фотосинтезирующих растений, спирулине было отдано предпочтение в данной работе. Обоснуем сделанный выбор.

Прежде всего, хотелось бы обратить внимание на необычайно живой интерес к спирулине со стороны ученого мира, который наблюдается с середины семидесятых и особенно возрос в последние годы. Достаточно упомянуть, что вышедшая в 1993 году под патронажем научно-исследовательской группы всемирно известного океанолога Жака Ива Кусто монография Института океанографии в Монако носит название "Spirulina, algae of life" ("Спирулина — водоросль жизни") [1]. Это название очень красноречиво подчеркивает значимость спирулины, как источника питания во многих странах мира. Спирулина действительно обладает рядом ценнейших качеств, что позволяет называть ее "микроводорослью будущего". Попытаемся кратко перечислить ее основные характеристики.

Свойства и состав спирулины достаточно хорошо изучены на сегодняшний день. Полученные в результате анализов данные позволяют сделать вывод о высокой пищевой ценности и прекрасной усвояемости этой водоросли организмом человека и животных. В ее клетках содержатся очень важные и нужные человеческому организму вещества, начиная от большого количества растительных белков и заканчивая целым комплексом разнообразных витаминов и микроэлементов. В приведенной ниже таблице 1 дан краткий биохимический состав спирулины, который качественно и количественно превосходит состав других продуктов питания, приведенных для сравнения.

Таблица 1.

Сравнительное содержание различных питательных веществ в фотосинтезирующих растениях, употребляемых человеком в пищу

Состав Spirulina Chlorella Aphaniz Ячмень Пшеница в % в % в% в% в %

Протеин 65 58 58 25-48 25

Углеводы 18 23 7 23-40 54

Жиры 5 9 6 2-5 4

Минералы 7 5 23 15-25 12

Влага 5 5 6 5 5

Витамины (в мг на 10 г сух. веса)

3-каротин 2300 м.е. 5550 м.е. 13340 м.е. 5200 м.е. 6608 м.е.

Витамин С 0,5 1 5 jj 31

Витамин Е 1 м.е. 0.1 м.е. * * 3 м.е.

Тиамин Bi 0,31 0,17 0,03 0,13 0,10

Рибофлавин Вт 0,35 0.43 0,25 0.28 0,20

Ниацин В3 1,46 2.38 0,65 1.06 ^ 0,75

Витамин Вг, 80 мкг 140 мкг 67 мкг 30 мкг 128 мкг

Витамин Вп 32 мкг 13 мкг 74 мкг * 4,3 мкг

Фолацин 1 мкг 2,7 мкг * 64 мкг 108 мкг

Биотин 0,5 мкг 19 мкг * 4,8 мкг 11 мкг

Пантотеновая к-та 10 мкг 130 мкг * 250 мкг 240 мкг

Инозитол 6,4 мкг 13,2 мкг * * * о

Минеральные вещества (в мг на 10 г сух. веса)

Кальций 100 22 140 111 52

Железо 15 13 6,4 1,6 5.7

Магний 40 32 16 22 20

Натрий 60 0 0 78 20

Калий 120 90 100 888 143

Фосфор 90 90 * 60 52

Цинк 0,3 7 0,3 0,7 0,5

Марганец 0,5 * 0,3 0,6 1,0

Медь 120 мкг 10 60 мкг 140 мкг 140 мкг

Хром 28 мкг * 60 мкг *

Пигменты (в мг на 10 г сух. веса)

Фикоцианин 1500 нет * нет нет

Хлорофилл 115 280 300 149 55

Каротиноиды 37 * * * *

Жирные кислоты и липиды (в мг на 10 г сух. веса: у-линоленовая к-та 135 нет нет нет нет

Гликолипиды 200 * $ £ *

Сульфолипиды 4-10 * £ *

По мнению специалистов-диетологов одной из основных характеристик любого источника питания является наиболее полное соответствие его питательных свойств потребностям человеческого организма. Это означает, что ценность состава пищевого продукта определяется тем, насколько тот способен обеспечить необходимый для оптимального усвоения организмом аминокислотный состав. По данным организаций FAO (Организация пищевой и сельскохозяйственной промышленности) и ВОЗ (Всемирная Организация Здравоохранения) биохимический состав клеток спирулины наилучшим образом соответствует потребностям человеческого организма по сравнению с основными традиционными источниками питательных веществ. Наглядное представление о превосходстве спирулины можно составить по таблш^ам 2-3.

Таблица № 2.

Данные по аминокислотному составу 3-х штаммов Спирулины (мг/г сырого протеина N х 6,25) по сравнению со стандартами, предложенными экспертами ФАО - ВОЗ - ВСП для детей дошкольного возраста

Аминокислота S. platensis S. maxima Мх S. maxima Sosa Стандарт ФАО-ВОЗ-ВСП

Гистидин 22 17 19

Изолейцин 67 18 60 28

Лейцин 98 60 87 66

Валин 71 80 63 35

Фенилаланин 53 50 49

Тирозин 53 40 40 63

Лизин 48 46 41 58

Метионин 25 14 20 25

Цистин 9 4 ■

Триптофан 3 14 12 И

Треонин 62 46 49 34

Алании 95 68 77

Аргинин 73 65 72

Аспартиковая к-та 118 86 99

Глутаминовая к-та 103 126 135

Глицин 57 48 47

Пролин 42 39 39

Серии 51 42 45

Таблица № 3.

Сравнительные данные по аминокислотному составу биомассы Спирулины и основных продуктов питания (г/100г сухого веса)

Аминокислотный состав Spirulina СМ ore Па Соевые бобы Говядина Яйца Сардины Стандарт FAO

Изолейцин 3,3-3,9 3.90 1,80 0,93 0,67 0,83 4,2

Лейцин 5,9-6,5 6.01 2,70 1,70 1,08 1,28 4,8

Лизин 2,6-3,3 3,60 2.58 1.76 0,89 1,95 4,2

Метионин 1,3-2,0 0,61 0,48 0,43 0,35 0,58 2,2

Цистин 0,5-0,7 0.48 0.48 0,23 0,35 0,38 4,2

Фенилаланин 2,6-3,3 3.00 1,98 0,68 0,49 0,61 2,8

Тирозин 2,6-3,3 2,53 1,38 0,68 0,49 0,61

Треонин 3,0-3,6 2.30 1,62 0,86 0.59 0,99 2,8

Триптофан 1,0-1,6 0,59 0,55 0,25 0.20 0,30 1,4

Валин 4,0-4,6 3.30 1.86 1,05 0,83 1,02 4,2

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 в какой-либо дополнительной стадии физической или химической обработки. В эксперименте с участием 5-ти голодающих взрослых людей, съедавших по 80—90 г биомассы спирулины ежедневно, были получены данные по усвояемости азота, которая составила в среднем 90%! [1]. Что касается пищевой ценности, то аминокислотный баланс был изучен на 10-ти недоедавших детях в возрасте от 5 до 12 месяцев. По сравнению с соевым протеином, который усваивается лучше (у спирулины - 60%, у сои - 70%>), удержание азота в организме было выше у спирулины — 40% по сравнению с соей (30%). Исследования показали, что из большинства источников протеина спирулина более всего соответствует потребностям человека. Причем ее употребление в пищу рекомендовано как здоровым людям, начиная от младенческого возраста и заканчивая преклонным, так и людям, страдающим различными острыми и хроническими заболеваниями, т.к. спирулина не обладает токсичными свойствами, не имеет противопоказаний и обладает общеукрепляющим оздоровительным эффектом. По данным ВОЗ она является защитным профилактическим средством против 70% всех известных на сегодняшний день болезней.

Итак, необходимость производства биомассы спирулины очевидна. Возникает вопрос, каковы же реальные потребности в этом продукте на сегодняшний день?

По данным исследований крупнейшей американской фирмы-производителя биомассы спирулины Earthrise [85], работающей на рынке уже около двадцати лет, мировой объем производства спирулины в 1999 г. достиг 3360 тонн СБ (сухой биомассы) в год. В табл. 4 приводится перечень стран — основных производителей спирулины в мире с указанием объемов производства, начиная с 1975 года по 1999 год. По данным таблицы построен график, более выразительно отображающий динамику роста.

Таблица 4. Объемы производства порошка спирулины в мире л м t 'Л \

• /К

Ye» / <3? ^ G J? о® / J J! ¥ ? # а? / 0 / Tbtd

1975 0 0 0 0 0 0 а 0 0 0 0 0 20

1976 0 0 0 0 0 5 45 0 0 0 0 0 50

1977 0 0 0 0 0 11 66 4 а 0 0 0 80

1978 0 0 0 0 0 20 145 4 1 0 0 0 170

1979 0 0 0 0 0 33 238' 9 S3 0 1 0 280

1980 0 0 0 0 0 20 2« 14 50 0 1 0 330

1981 0 0 0 0 :3 30 2SJ 19 50 0 1 0 350

1982 0 0 0 0 0 35 25С 25 1» 0 '33 0 390

1983 0 0 0 0 0 45 23) 25 Ш 0 50 0 430

1984 0 0 1 0 0 47 т 60 IS 0 £5 2 4»

19ffi 0 0 1 0 0 53 2Ш 60 100 1 55 10 530

1986 0 0 1 0 1 60 20 аз 110 3 55 30 560

1987 0 0 3 0 3 60 SB 60 110 Ч 70 40 600

1988 0 0 3 0 3 аз 2® аз 110 4 70 50 630

1989 0 0 8 0 5 50 23В 33 110 0 70 so 640

1990 0 0 $ 0 Г 36 Ш 00 120 0 120 so 710

1991 4 1 8 0 7 20 2ЕВ : ео 120 0 160 100 760

1992 4 12 120 0 160 ',20 300

12 0 12 20

1993 15 5 аз 2 20 а 225 £0 13) о 160 123 ан>

1994 20 5 50 10 ю 20 1® ю 130 5 210 183 870

1995 25 7 120 20 150 33 0 63 ISO •3 370 SO 1170

1996 GO 20 333 40 'S3 20 0 60 150 10 433 400 1710

1997 20 50 азо £0 S3 20 0 70 150 2) 5Ю 450 2090

1998 '30 70 тоо 60 хо 20 10В 33 1® 23 его 500 2630

1999 30 ЙЗ SCO 70 9D0 33 106 30 150 33 SCO его 3360 г $ I

Из анализа таблицы следует два вывода: во-первых, наблюдается устойчивая картина роста потребности в порошке спирулины и спроса на него в мире, во-вторых, наша страна не входит в список крупнейших производителей по ряду объективных причин. Эту ситуацию необходимо менять, т.к. у России имеется необходимый для этого научный и производственный потенциал.

Из всего сказанного ясно, что Spirulina является наиболее перспективным, ценным и полезным источником протеина, витаминов, пигментов и других веществ, необходимых человеческому организму. Комплексные научные и практические исследования, многоплановое изучение, организация крупного промышленного производства позволят решить многие проблемы с обеспечением населения планеты, и в частности России, высококачественными продуктами питания. Поэтому остро встает вопрос о наладке и пуске наиболее перспективных и коммерчески выгодных установок по промышленному производству этой цианобактерии.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Основной целью диссертационной работы является создание принципиально новых и усовершенствование уже существующих аппаратов для реализации интенсивных процессов культивирования фототрофных микроорганизмов с механолабильной (чувствительной к механическому разрушению) структурой клеток (на примере спирулины) в закрытых условиях и с искусственным освещением.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ РАБОТЫ

1. Анализ эффективности существующих конструкций фотобиореакторов, а также их пригодности для использования в регионах с умеренным климатом с экономической точки зрения.

2. Изучение специфики массообмена применительно к механолабильным культурам с созданием теоретических основ расчета режима их культивирования.

3. Интенсификация процесса культивирования за счет организации эффективного массообмена с учетом механолабильности клеток исследуемого микроорганизма.

4. Разработка усовершенствованных конструкций аппаратов закрытого типа на основе новых мешалок.

5. Поиск приемлемых подходов для снижения энергозатрат на искусственное освещение при производстве биомассы спирулины в аппаратах закрытого типа.

6. Изучение влияния определенных параметров процесса культивирования на биохимический состав конечного продукта.

7. Создание методики комплексной оценки эффективности фотобиореакторов с использованием понятия «компактности».

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

1. На основе изучения современных методов промышленного культивирования и анализа существующих конструкций фотобиореакторов предложены принципиально новые схемы перемешивающих устройств различной геометрии с гибкими элементами.

2. Проведена оценка эффективности различных методов культивирования цианобактерий.

3. Предложена расчетная модель, позволяющая сделать количественную оценку как коэффициента массоотдачи частицы в сдвиговом потоке, так и касательного напряжения на поверхности частицы в сдвиговом потоке.

4. Определен критерий оценки скорости диссипации турбулентной энергии, найдено его пороговое значение, при котором сохраняется целостность мембранных оболочек микроорганизмов при интенсивном перемешивании культуральной жидкости.

5. Предложен новый способ перемешивания жидкости.

6. Предложен интегральный критерий оценки эффективности установок для культивирования фототрофов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ

Полученные зависимости для расчета продуктивности фотобиореакторов могут быть использованы для сравнения различных конструкций в плане оценки эффективности использования удельной энергии на перемешивание. Разработанная расчетная модель позволяет сделать оценку возможности применения того или иного метода перемешивания для микроорганизмов с механолабильной структурой клеток. Предложенная модель для расчета скорости диссипации турбулентной энергии может быть использована для создания методики инженерного расчета оптимального режима перемешивания механолабильных культур. На основе проведенных лабораторных испытаний фотобиореакторов с погружными источниками света и полостного типа созданы две конструкции полупромышленных аппаратов с рабочим объемом 100 литров. Разработанные фотобиореакторы с рабочим объемом 6 литров используются в И МБП (Институт медико-биологических проблем) и в институте ВНИИ Биотехника. Получены образцы биомассы высококачественной спирулины с высоким содержанием пигмента фикоцианина, который является важным критерием оценки качества продукта.

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ классификацию методов культивирования по принципу пригодности применения их в умеренном климате и экономической выгодности; принцип конструирования фотобиореакторов с интенсивным вводом механической энергии в культуральную жидкость при условии сохранения целостности клеток; разработанный метод перемешивания культуральной жидкости с помощью гибких мешалок и предлагаемые конструкции этих мешалок; математическую модель, позволяющую рассчитать оптимальную вводимую на перемешивание мощность, не превышающую допустимое для данной культуры значение; методику оценки эффективности массообмена при различных способах ввода энергии; методику расчета экономической эффективности установок для культивирования фототрофных микроорганизмов.

Заключение диссертации по теме «Биотехнология», Глущук, Леонид Павлович

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. С помощью сравнительного анализа различных типов фотобиореакторов показано, что наиболее перспективным типом аппаратов для культивирования фототрофов являются полостные фотобиореакторы.

2. Размещение в полости аппарата искусственного источника света с необходимыми спектральными характеристиками позволяет наилучшим образом решить все проблемы культивирования: создать интенсивно обновляемую зону светопоглощения, обеспечивающую наиболее близкое к биологически оптимальному соотношению длительности световой и темновой фаз фотосинтеза; обеспечить за счет выбора спектрального состава источника света контролируемый рост биомассы прогнозируемого биохимического состава; обеспечить экономичность использования световой энергии; обеспечить конструктивную компактность аппарата и возможность его работы в интенсивных технологических режимах.

3. Предложены новые аппаратурно-технические решения, позволяющие реализовать полостной режим работы аппарата, на основе использования перемешивающих устройств с гибкими рабочими элементами.

4. Проведенные гидродинамические и массообменные испытания гибких мешалок показали, что эти мешалки позволяют получить значения коэффициента массообмена KLa на 25 - 30% выше достигаемых жесткими мешалками при той же вводимой мощности.

5. При культивировании механолабильных нитчатых культур типа Spirulina использование гибких мешалок позволяет осуществлять необходимое перемешивание в щадящем биологическом режиме, без повреждения и угнетения микроорганизмов.

6. Теоретический анализ прочностных свойств клеточной оболочки и растягивающих напряжений, действующих на микроорганизм в потоке, позволил установить критическое пороговое значение удельной диссипации турбулентной энергии. Показано, что при использовании гибких мешалок, работа на докрити-ческих режимах позволяет обеспечить функции питания и газообмена микроорганизмов, не нанося им повреждающих воздействий.

7. Проведены технологические испытания процесса культивирования спирулины, которые показали, что в аппаратах новой конструкции достигается снижение энергозатрат на освещение в 3 раза по сравнению с трубчатыми аппаратами и при этом повышается содержание фикоцианина с 28,7 до 81,0 мг/г.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Глущук, Леонид Павлович, 2000 год

1. Spirulina, algae of life. — Bulletin de FInstitut oceanographique, Monaco, Numero special 12, 1993.

2. Жаворонков В.А. Разработка фотобиореакторов для интенсивного культивирования микроорганизмов. — Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Москва, 1987.

3. Кондратьева Е.Н., Максимова И.В., Самуилов В.Д. Фототрофные микроорганизмы. — М.: Изд-во МГУ, 1989. — 374 с. с илл.

4. Грачева И.М., Иванова Л.А., Кантере В.М. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и биоэнергия. — изд. второе, М.: Колос, 1992. — 383 с.

5. Микробиология, 1996, т. 65, № 3.

6. Biotechnological Letters, 1995, 17, p. 225-228.

7. Optimization of y-linolenic Acid (GLA) Production in Spirulina platensis. / Tantichareon, M. Reungjitchachawali, M. Boonag // J. Appl. Phycol., 1994, 6 (3), 295.

8. Appl. Microbiol. Biotechnol, 1995, vol. 43, p. 466-469.1 l.Phytochemistry, 1987, № 8, p. 2255-2258.

9. Appl. Biochemistry & Biotechnology, 1992, vol. 34-35, p. 273-281.

10. 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.

11. A. c. № 264057 Б. и. 1970, № 8.

12. A. c. № 597540 Б. и. 1971, № 22.

13. A. c. № 371895 Б. и. 1973, № 13.

14. 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.

15. Анисимов О.А. и др. Промышленные установки для культивирования микроорганизмов: обзор. —М.: ВНИИБиотехника, 1973. — 20 с.

16. Journal ofFerment. Bioengineering, 1995, 79(3), p. 257.22.Патент MI 48109 USA.23.Патент СССР № 1828660.

17. Mori К. Photoautotrophic Bioreactor Using Visible Solar Rays in Biotech & Biting Symp., 1985,15, p. 321-345.

18. Малек И., Фенцель 3. Непрерывное культивирование микроорганизмов. — М.: Пищевая промышленность, 1968. — 346 с.

19. Патент Японии №46-28817, 1971.

20. Патент Швейцарии № 537451, 1971.

21. Патент Японии № 44-8827, 1969.

22. Патент Франции № 2252052, 1971.

23. А. с. № 1062258 Б. и. 1983, № 47.

24. Брагинский JI.H., Бегачев В.И., Барабаш В.М. Перемешивание в жидких средах.— JL: Химия, 1984. — 336 с.

25. Рубин Б.А. Физиология и биохимия фотосинтеза. — М.: Изд-во МГУ, 1977. — 251 с.

26. 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.

27. Астарита Дж. Массопередача с химической реакцией. — Л.: Химия, 1971. — 223 с.

28. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. — М.: Наука, 1973. — 712 с.

29. 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.

30. 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.

31. 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.

32. A. c. № 842104 Б. и. 1992, № 26. Аппарат для культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов. // Жаворонков В.А., Казенин Д.А., Карлов С.П., Гладышев П.А., Махоткина Т.А.

33. 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.

34. Ландау Л.Д., Лифшиц E.M. Гидродинамика. — M.: Химия, 1971. — 223 с.

35. Гупало Ю.П., Полянин А.Д., Рязанцев Ю.С. Массотеплообмен реагирующих частиц с потоком. — М.: Наука, 1985. — 336 с.

36. Кутепов А.Н., Полянин А.Д., Запрянов З.Д., Вязьмин А.В., Казенин Д.А. Химическая гидродинамика. — М.: Квантум, 1996. — 336 с.

37. Кругляков П.М., Ексерова Д.Р. Пена и пенные пленки. — М.: Химия, 1990. — 427 с.

38. Измайлова В.Н., Ямпольская Г.П., Сумм Б.Д. Поверхностные явления в белковых системах. — М.: Химия, 1988. — 240 с.

39. Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. — М.: МГУ, 1985 — 376 с.

40. 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.

41. Соколов Д.П., Жаворонков В.А., Соколова Е.А. Оценка эффективности биокультиваторов для фото синтезирующих микроорганизмов. — М.: МИХМ, 1985. — 168 с.

42. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. / Пер. с польского под ред. И.А. Щупляка. — Л.: Химия, 1975. — 384 с.

43. Кафаров В.В. Процессы перемешивания в жидких средах. — М.: Госхимиздат, 1949. —230 с.

44. Холланд Ф., Чапман Ф. Химические реакторы и смесители для жидкофазных процессов. —М.: Химия, 1974. — 208 с.

45. Романков П.Г. Гидравлические процессы химической технологии. — М.; Л.: Госхимиздат, 1948. — 264 с.

46. 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.

47. Кафаров В.В., Винаров А.Ю., Гордеев Л.С. Моделирование биохимических реакторов. — М.: Лесная промышленность, 1979. — 344 с.

48. 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.

49. Литманс Б.А., Кукуреченко И.С., Туманов Ю.В. Теория и практика перемешивания в жидких средах. —М.: НИИТЭхим, 1973. — с. 137 140.

50. Ефимов Б.Л., Соломаха Г.П. — В кн.: Теория и практика перемешивания в жидких средах. — М.: НИИТЭхим, 1973. — с. 131 137.

51. 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.

52. Cooper C.M., Fernstrom G.A., Millis S.A. — Ind. Eng. Chem., 1944, 34, p. 504 -520.

53. Кафаров B.B. Основы массопередачи. — M., 1972. — 494 с.

54. Соколов В.Н., Доманский И.В. Газожидкостные реакторы. — Л., 1976.—213с.

55. 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.

56. 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.

57. Wasterterp K.R., Van Dierendonck L.L., De Draa J.A. — Chem. Eng. Sci., 1963, v. 18, № l,p. 157- 162.

58. Calderbank P.H., Moo-Joung M.B. — Trans. Inst. Chem. Engrs., 1958, v. 36, № 5, p. 443 448.

59. Foust H.C., Mack D.E., Rushton J.H. — Ind. Eng. Chem., 1944, v. 36, p. 517 -525.

60. Van de Vusse S.G. — Chem. Ing. techn., 1959, Bd. 31, № 4, p. 539 542.

61. Joshida F., Miura J. — Ind. Eng. Chem., Proc. Des. Dev., 1963, v. 2, № 6, p. 263 -266.

62. Gallaher J.B., Resnick W. — Ind. Eng. Chem. Fundam., 1966, v. 5, № 1, p. 15 -21.

63. Rushton J.H., Gallaher J.B., Oldshoe J.J. — Chem. Eng. Progr., 1956, v. 52, № 2, p. 319-326.

64. 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.

65. Бальцежак C.B., Соломаха Г.П. Теория и практика перемешивания в жидких средах. — М.: НИИТЭхим, 1982, с. 86.

66. Цирлин A.M., Трушанов В.Н., Ходов Г.Я., Никитенко A.M. О влиянии физических свойств жидкости на газосодержание в аппаратах с мешалками. //

67. 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.

68. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. — М.: Химия, 1971, с. 258-273.

69. Аиба Ш., Хемпфри А., Миллис Н. Биохимическая технология и аппаратура.

70. М.: Пищевая промышленность, 1975. — 288 с.

71. 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.

72. 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.

73. Рамм В.Е. Абсорбция газов. — М.: Химия, 1976. — 656 с.

74. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. — Л.: Химия, 1981, 560 с.

75. Белянин В.И., Сидько Ф.Я. Энергетика фотосинтезирующей культуры микроводорослей. — Новосибирск: Наука, 1980. — 131 с.

76. Robert Henrikson. Earth Food Spirulina. — Ronore Enterprises, Inc., Kenwood California, 1997.

77. Biochemicals Organic Compounds for Research and Diagnostic Reagents. — In: SIGMA, 1992, p.p. 814,918.