Производство белка на водороде - Волова Т.Г.
Скачать (прямая ссылка):
КУЛЬТИВИРОВАНИЕ
Повышенные требования к аэрации вызывают необходимость использовать ферментеры с интенсивным массообменом. Требования к массообменным характеристикам для разных режимов культивирования даны в табл. 3.
В СССР и за рубежом изготавливаются ферментеры различных конструкций с высокими линейными скоростями движения среды (2—3 м/с) и отсутствием градиентов концентраций и температуры по всему объему [Калунянц, Голгер, 1979]. Требованиям водородного биосинтеза отвечают ферментеры конструкции ЛенНИИхиммаша для непрерывного культивирования вертикального и горизонтального типов. Они герметичиы, имеют бессальниковые перемешивающие устройства с 3 тыс. об/мин, высокий коэффициент заполнения (0,7—0,9), рабочую емкость до 100 м3.
В последние годы разработаны и испытаны ферментеры, работающие по принципу затопленной струи — струйный ферментер ФБ-ИЦ. Они имеют замкнутый внутренний и внешний циркуляционный контуры. На входе в ферментер струя эжек-тируется со скоростью 8—12 м/с. Эти ферментеры показывают удельную производительность по дрожжам 7—8 кг абс. сух. в-ва/м3-ч при энергозатратах 0,35—0,5 кВт-ч/кг абс. сух.
132
в-ва, максимальная массопередача —до 12 г 02/л-ч, рабочий объем — до 200 м3.
Ферментеры швейцарской фирмы «Хемап» и австрийской «Фогельбуш» с самовсасывающими турбинами, обеспечивают тонкое диспергирование газа при минимальной подаче энергии. Массопередача в них характеризуется коэффициентом абсорбции кислорода (по сульфитному методу от 100 до 400 мМ/л-ч). Рабочая емкость ферментеров 10—250 м3.
Промышленные аппараты с мощными перемешивающими устройствами и относительно низкими затратами энергии разрабатываются и осваиваются быстрыми темпами. Этого требует развитие микробиологического производства белка на углеводородах, так как углеводородокисляющие микроорганизмы отличаются повышенным удельным расходом кислорода (около
3,5 кг 02/кг биомассы). Имеются данные по пилотной установке эжекционного типа для культивирования дрожжей на метане, которая обеспечивает скорость абсорбции 02 до 30 кг/м3-ч при расходе энергии до 20—30 кВт-ч/м3 [Чепиго, 1971]. Такая интенсивность массопередачи достаточна для культивирования водородных бактерий при удельной скорости роста до 0,2 ч^1 и концентрации биомассы 45 г/л.
Установки для культивирования водородных бактерий с рабочим объемом до 100 л, основанные на принципе струйного диспергирования газов, разработаны и испытаны во ВНИИБио-технике. Установки обеспечивают удельную производительность до 4 кг/м3-ч. В них успешно решен вопрос взрывобезо-пасности процесса, культивирования на гремучем газе. На основе созданных образцов [Семенов и др., 1972, 1976а, б] предлагаются аппараты для крупномасштабного процесса.
ВЫДЕЛЕНИЕ БИОМАССЫ ИЗ СРЕДЫ
Для промышленного производства дрожжей в настоящее время разработаны сопловые сепараторы большой единичной мощности с непрерывной разгрузкой производительностью до 200 м3/ч. Фирма Альфа-Лаваль (Швеция) производит сопловые сепараторы типов ОХ и ГЕИХ.
Сепарация более мелких микробных тел применяется в пищевой промышленности (при очистке сточных вод), выделении активного ила, некоторых видах ферментации [Соколов, Зайчик, 1971]. В этих случаях используются либо отечественные сепараторы типов АСЭ-3, СПВ-12 и А1-БРС, ОПИ производительностью 8—30 м3/ч, либо бактофуги, выпускаемые фирмой Альфа-Лаваль. Модель 91387-М этой фирмы имеет производительность 6 м3/ч, скорость ротора до 7000 об/мин, непрерывную выгрузку и охлаждение. В некоторых промышленных ферментациях микробные клетки выделяются сепарацией посла
133
электр о термофлотации или флокуляции. В этом случае могут использоваться сепараторы с меньшей объемной производительностью и более низким разделяющим фактором.
СУШКА
В настоящее время для высушивания белково-витаминных концентратов широко применяется распылительная сушка. Поскольку водородные бактерии достаточно термоустойчивы и даже частично сохраняют жизнеспособность после высушивания, этот метод сушки может быть зарекомендован и для крупномасштабного производства БВБ. В СССР выпускаются сушилки (Коростельский завод) производительностью от 4 до< 25 т/ч по испаряемой влаге.
Разработаны более экономичные вихревые распылительные сушилки СВР (Интитут тепло- и массообмена АН БССР) производительностью до 100 кг/ч (полупромышленные образцы). За рубежом фирмы «Ниро Атомайзер», «Ангидро» (Дания) и <<Крауз Маффей» (ФРГ) выпускают автоматизированные сушилки с производительностью до 40 т/ч по испаряемой влаге с одновременным агломерированием продукта. Таким образом, микробиологическая отрасль располагает техническими средствами, необходимыми для организации крупнотоннажного получения биомассы водородных бактерий на газовом сырье. В отличие от получения кормового белка на основе продуктов переработки нефти и растительного сырья при водородном биосинтезе отсутствуют отходы. Не требуется также очистки самой биомассы от остаточных продуктов метаболизма, что значительно упрощает технологию и снижает эксплуатационные затраты по сравнению с получением БВБ из углеводородов. Процесс ферментации можпо осуществлять с рециркуляцией отработанной культуральной жидкости, это ликвидирует грязные производственные стоки.
