8-Amaliy mashg’ulot Bioyoqilg’i olish fotobioreaktorlarining xilma-xilligi va ularning ahamiyati

8-Amaliy mashg’ulot Bioyoqilg’i olish fotobioreaktorlarining xilma-xilligi va ularning ahamiyati
Ishni bajarish tartibi. Fotobioreaktor PBR - ish hajmi 2 - 4,5 litr (umumiy hajmi 6,2 litr, ichki diametri 150 mm) bo'lgan avtoklavlanadigan shisha bioreaktor. Bioreaktor suv o'tlari va siyanobakteriyalarni fotokultivatsiya qilish uchun mo'ljallangan (37- rasm). Avtomatika. Zanglamaydigan po'latdan yasalgan monoblok konstruktsiyasi BIO-4 bioprotsess boshqaruvchisi, termostat, peristaltik nasoslar bloki (4x), LED boshqaruv moslamasi, gaz ta'minoti va aralashtirish bloki, quvvat manbai. BIO-4 bioprotsess boshqaruvchisi:  5,6‖ rangli sensorli ekran 86  pH, pO2, harorat, ko'pik va darajani nazorat qilish  Tajriba orqali masofadan boshqarish (SCADAControlSystem);  Real vaqt rejimida grafiklar ko'rinishida ma'lumotlarni yozib olish va vizualizatsiya qilish  Jarayon parametrlarini chiqarish (t, pH, pO2 va boshqalar)  CO2 ta'minoti - doimiy yoki pH nazorati bilan.  LED yoritish;  Belgilangan vaqt rejimiga muvofiq yorug'lik intensivligini nazorat qilish;  Kecha / kunning fotoperiodini o'rnating  Yorug'lik intensivligini nazorat qilish - 0 dan 100% gacha PWM  Yoritish intensivligi 1500 mkmol / m2 / s gacha.  Termoregulyatsiya termostat bilan boshqariladigan suvni reaktorning pastki qismidagi ko'ylagi orqali aylanish orqali amalga oshiriladi;  Harorat rejimi - kun / tun yoki doimiy;  Miselyum va boshqa mexanik sezgir mikroorganizmlar uchun qo'zg'atuvchilar (qiyalik pichoqli 2 ta pervanel);  Kemostatni etishtirish uchun peristaltik nasos (dasturlashtiriladigan oziqlantirish va boshqa reagentlar). 37-rasm. Fotobioreaktor PBR Fotobioreaktor Elara 4.0 - Fotobioreaktor Elara, Solaris biotexnologiyasi, Italiya ELARA fotobioreaktori sun'iy yorug'lik manbai va yorug'likning bioritmlarini yaratish imkoniyati bilan to'liq boshqariladigan sharoitlarda mox, mikroalglar, bakteriyalar va o'simlik hujayralari kabi fototrof organizmlarni etishtirish uchun mo'ljallangan (38-rasm). Fotobioreaktor mox, mikrosuvo‘tlar, bakteriyalar kabi fototrof organizmlar va optimal sharoitlarda o'simlik hujayralarini yetishtirish uchun mo'ljallangan. Asosiy xususiyatlar: • O'zgaruvchan spektrli va intensivligi 0 dan 100% gacha, yorug'lik zichligi 3000 mkM (foton) / m2 gacha bo'lgan yuqori intensiv yorug'lik manbai. 87 • Loyqalik sensori va Turbidostat rejimi • 24 tagacha bioreaktorni bir vaqtda ulash va boshqarish • 23 "(bir birlik) yoki 27" sensorli ekran. • Kompyuter, planshet yoki smartfon orqali masofadan boshqarish • Yorug'lik intensivligi va sirkadiyalik ritmlarni avtomatik va qo'lda boshqarish • 1 dan 2000 rpm gacha bo'lgan kuchli va aniq cho'tkasiz vosita. • Hamiltonning raqamli sensorlari; • Steril LEDA namuna olish tizimi • Bosim o'chirish valfi • Yilni va modulli shaxsiy kompyuterlar (350x350x350 mm) • Peristaltik, yuqori aniqlikdagi nasoslar Watson Marlow nasoslari, boshqariladigan oqim. 4 tagacha • Qo'shimcha nasoslar va datchiklarni ulash, ShKSni modulli bloklar bilan to'ldirish imkoniyati • Oson avtoklavlash uchun to'liq olinadigan va tozalanadigan shisha ko'ylagi. 38-rasm. Fotobioreaktor Elara 4.0 Fotobioreaktor Elara FLAT Fotobioreaktor Elara FLAT, Solaris biotexnologiyasi, Italiya. ELARA FLAT seriyali fotobioreaktorlar moxlar, mikroskopik suv o'tlari, bakteriyalar va o'simlik hujayralari kabi fototrof organizmlarni optimal sharoitda saqlash uchun idealdir (39-rasm). Tavsif. Yorug'lik intensivligi 0-100% dan 3000 mkmol (foton) / m2 gacha sozlanishi. Radiatsiya sensori orqali Luminostat rejimi. Asosiy xususiyatlari: Yoritishning bir tekis taqsimlanishi - minimal qalinlikdagi lampochkaning tekis dizayni, hatto yuqori hosilning yopishqoqligida ham yoritishni bir tekis taqsimlashga imkon beradi. Air Lift - yumshoq aralashtirish havo ko'taruvchi tomonidan amalga oshiriladi va hujayra membranasiga zarar etkazilishining oldini oladi. Asimmetrik shakl - Assimetrik shakl ko'pik hosil bo'lishining oldini olishda sizning eng yaxshi ittifoqdoshingizdir. Materiallar - hosil bilan aloqa qiladigan qismlar borosilikat shisha va SAF 2507 super dupleks po'latdan yasalgan • 24 tagacha birliklarni bir vaqtda ulash va boshqarish 88 • PARALLEL LEONARDO dasturiy ta'minoti: fermentatsiya/kultivatsiya jarayonlarini yuqori darajadagi avtomatlashtirilgan boshqarishni ta'minlash uchun mo'ljallangan aqlli boshqaruvchi • 23 "(bir birlik) yoki 27" (ko'p tizimli) sensorli ekran • Jarayonni boshqarish va sotishdan keyingi yordam uchun kompyuter, planshet va smartfon orqali masofadan boshqarish. • Assimetrik shakl ko'pik hosil bo'lishining oldini oladi • Yorug'lik intensivligi va sirkadiyalik tsiklni avtomatik va qo'lda boshqarish • Hamilton raqamli o'lchagichlar • Xavfsiz steril LEDA namuna olish tizimi • Xavfsizlik: bosim o'chirish valfi har bir qurilmaga kiritilgan. • Yilni va modulli shaxsiy kompyuterlar (350x350x350 mm) • Watson Marlow nasoslari • Qo'shimcha tashqi modulli blok: OD, dCO2, og'irlik, termobox, peristaltik nasoslar • Kuchli LED yoritgich, 0 dan 100% gacha tanlanadigan yorug'lik intensivligi 39-rasm. Fotobioreaktor Elara FLAT Suv o„tlarini suyuqlikda o„stiruvchi fotobioreaktor Hozirgi kunda fotosintezlanuvchi mikroorganizmlardan biomassa olishda eng istiqbolli apparat subqlikda o‗stiruvchi fitobioreaktorlardir. Bu apparatning ishlash prinsipi juda oddiy. Mikroorganizmlar yoki suv o‗tlari suspenziyasi reaktorning yopiq xajmida sun‘iy yoritgichar bilan ishlab beriladi. Turli tuzilishga ega bo‗lgan aralashtirgichlar yordamida massaalmashinuv amalga oshadi. Yoritish va aralashtirish turlicha tashkillangan bo‗lishi mumkin(40- rasm). 89 40-Rasm. Suv o„tlarini suyuqlikda o„stiruvchi fotobioreaktor 1. Havo va karbonat angedrid gazi (chiquvchi), 2. Ozuqa eritmasi tuzlari, 3. Yorug‘lik manbayi, 4. Sovitilgan suyuqlik (chiquvchi), 5. Havo va karbonat angedrid gazi (kiruvchi), 6. Suspenziyaning chiqish joyi. 7. Sovitilgan suyuqlik (kiruvchi). Bu uskuna silindirsimon sig‗im shaklida yasalgan bo‗lib yuqoridagi qopqog‗iga shaffof ―stakan o‗rnatilgan, unga yorug‗lik manbai joylashtirilgan. Fotobioreaktorga havo va uglerod ikki oksidini berish barbaterlar yordamida, fototroplar suspenziyasini aralashtirish kuraksimon aralashtirgichlar yordamida amalga oshiriladi. Qurilmaning konstrutsiyasi yorug‗lik uzatgichlarni yorug‗lik manbai sifatida foydalanishaga asoslangan. Bu qurilmada yorug‗lik uzatish zonasi va fototrof mikroorganizmlar xujayralari tomonidan uglerod ikki okisidining adsorbsiyasi prinsipi mujassamlashgan. Bunday texnik echim suspenziyaning yoritilgan qatlamini qayta-qayta yangilanishi hisobiga fotosintezlanuvchi hujayralarning o‗sishini jadallashtiradi, gazli fazanining minimal miqdorida kulturalash, reaksiya muxitiga turli spektral xarakteristikali nurli energiya kiritib yuqori darajada yoritish imkonini beradi. Fotobioreaktorga uglerod ikki oksidi va havo barbaterlar yordamida amalga oshiriladi, Suspenziyanii aralashtirishni esa kuraksimon egiluvchan aralashtirigichlar bajaradi. Fotobioreaktor ichidagi massani egiluvchan aralshtirgich yordamida aralshtirish yoritilgan qatlamning tez-tez almashinib turish orqali fototrof mikroorganizmlarning o‗sish tezligini oshirishga erishish mumkin. Fototorof organizlarni o‗stirish uchun mo‗ljallangan aralshtirgichli qurilmadagi fotosintetik reaksiyalar yuqori axamiyatga ega. Uning ish unumi sutkasiga 3-4 g/l ni tashkil etadi. 90 Trubkasimon tipdagi reaktorlar Bunday turdagi reaktorlarda suv o‗tlarini o‗stirish issiq va quyosh energiyasiga boy mamlakatlarda foydalaniladi. Trubkasimon bioreaktornin asosiy konstruktiv o‗ziga xosligi shundan iboratki ularda reaksion xajm ko‗rinib turuvchi shaffof trubalardan iborat. (41-rasm ) Bunday qurilmaning ishlash prinsipi oddiy. Trubalar ichidagi suspenziya markazdan qochma nasoslar yordamida sirkulyasiyalanadi. Trubkasimon reaktor ―truba ichida truba‖ tipidagi termostatlovchi bilan ta‘minlangan bo‗lib, u zaruriy xarorat rejimini ushlab turadi va turli nazorat o‗lchov uskunalari bilan ta‘minlaydi. 41-rasm sun‟iy yoritish manbaiga ega bo„lgan trubkasimon fotobioreaktor. Oldindan uglerod ikki oksidi bilan to‗yintirilgan suspenziya trubalarga yuboriladi. Suspenziyani yoritish tabiiy (issiq mamlakatlarda) va sun‘iy bo‗lishi mumkin. Rasmda bir qatlamli,yoritish qurilmasi trubaning ikki tomoniga o‗rnatilgan trubkasimon fotoreaktor berilgan. SHuningdek amaliyotda ko‗p qatlamli qurilmalaridan ham foydalaniladi. Trubkali fotobioreaktorlarda xarorat va gidrodinamik rejimlarni boshqarish yaxshilangandan so‗ng uning ochiq turdagi reaktorlarga nisbatan suv o‗tlarini o‗stirishdagi afzalligi yanada ortdi. Bundan berilgan topshiriq asosida toza maxsulot olish imkoni paydo bo‗ldi. Trubkasimon reaktorlar suv xovuzlariga nisbatan kamroq maydon egallaydi va ularning yopiq binolarda ishlashi tabiiy sharoitlar (quyosh nuri va issiqlik)ga bog‗liq emas. Lekin bu fotobioreaktorlar kamchiliklardan xoli emas. Nurli energiya shaffof trubkaga yopishgan suv o‗tlari suspenziyasi tomonidan qabul qilinadi, xujayralarning trubkaga yopishishi va harorat yuqori bo‗lganda xujayralarning o‗lishi natijasida yoritish energiyasiga bo‗lgan sarfini oshiradi. Issiqlik almashinish qurilmalari bo‗lmaganda truba ichidagi xarorat 20-30Sga ko‗tarilishi mumkin. 91 Yupqa qatlamli fotobioreaktorlar Kultural suyuqlikning butun xajmi bilan samaradorligini oshirish uchun ochiq tipdagi keng maydonli suv xovuzlaridan kultural suyuqlikning yupqa qatlamiga o‗tish sharoitini ko‗rib chiqamiz. Unda butun xajm to‗liq yoritilgan. 42-rasm. Yupqa qatlamli fotobioreaktorning sxemasi Yupqa qatlamli uskunaning konstruksiyasi asosida yupqa qatlamda suyuqlik oquvchi qiya tarnovlar kaskadi qo‗yilgan. Kaskadtushuvchi plenkalar suv o‗tlarini o‗sitirish uchun mo‗ljallangan.kultural suyuqlikning qalinligi taxminan 0,035m ni tashkil etadi. Asosan suspenziya apparatning yuqori qismidan naporli truba orqali nasos yordamida beriladi, so‗ngra og‗irlik kuchi ta‘sirida quyosh nurlarida yoki sun‘iy yoritish bilan yaxshi yoritiladigan pastki qismiga beriladi. SHuningdek fototroflar suspenziyasi tarnovdagi suyuqlikni pastdan tepaga aralashtiruvchi shnekli qurilma qurilma yordamida ham berilishi mumkin. 1-chizma. Suv o„tlarini suyuqlikda o„stiruvchi fotobioreaktor 92 Xozirgi kunda fotosintezlanuvchi mikroorganizmlardan biomassa olishda eng istiqbolli apparat subqlikda o‗stiruvchi fitobioreaktorlardir. Bu apparatning ishlash prinsipi juda oddiy. Mikroorganizmlar yoki suv o‗tlari suspenziyasi reaktorning yopiq xajmida sun‘iy yoritgichar bilan ishlab beriladi. Turli tuzilishga ega bo‗lgan aralashtirgichlar yordamida massaalmashinuv amalga oshadi. YOritish va aralashtirish turlicha tashkillangan bo‗lishi mumkin. Suv o„tlarini suyuqlikda o„stiruvchi fotobioreaktor Bu uskuna silindirsimon sig‗im shaklida yasalgan bo‗lib yuqoridagi qopqog‗iga shaffof ―stakan o‗rnatilgan, unga yorug‗lik manbai joylashtirilgan. Fotobioreaktorga xavo va uglerod ikki oksidini berish barbaterlar yordamida, fototroplar suspenziyasini aralashtirish kuraksimon aralashtirgichlar yordamida amalga oshiriladi. Qurilmaning konstrutsiyasi yorug‗lik uzatgichlarni yorug‗lik manbai sifatida foydalanishaga asoslangan. Bu qurilmada yorug‗lik uzatish zonasi va fototrof mikroorganizmlar xujayralari tomonidan uglerod ikki okisidining adsorbsiyasi prinsipi mujassamlashgan. Bunday texnik echim suspenziyaning yoritilgan qatlamini qayta-qayta yangilanishi hisobiga fotosintezlanuvchi hujayralarning o‗sishini jadallashtiradi, gazli fazanining minimal miqdorida kulturalash, reaksiya muxitiga turli spektral xarakteristikali nurli energiya kiritib yuqori darajada yoritish imkonini beradi. Fotobioreaktorga uglerod ikki oksidi va havo barbaterlar yordamida amalga oshiriladi, suspenziyanii aralashtirishni esa kuraksimon egiluvchan aralashtirigichlar bajaradi. Fotobioreaktor ichidagi massani egiluvchan aralshtirgich yordamida aralshtirish yoritilgan qatlamning tez-tez almashinib turish orqali fototrof mikroorganizmlarning o‗sish tezligini oshirishga erishish mumkin. Fototorof organizlarni o‗stirish uchun mo‗ljallangan aralshtirgichli qurilmadagi fotosintetik reaksiyalar yuqori axamiyatga ega. Uning ish unumi sutkasiga 3-4 g/l ni tashkil etadi.