Wiley жаңартылатын энергия
жүктеу/скачать 4,71 Mb. Pdf көрінісі
|
85ed3add3d2c01aa56fd50434f088231 original.4943233
| 8.12.3 Үздіксіз ағын үдерісі
Сірнені ферменттеу үдерісін технологиялық зерттеу инвестициялық шығындар мерзімді ферменттеуді емес, ағынды пайдалану кезінде айтарлықтай азайғанын және этанолдың тиімділігі 200% - дан артық ұлғайғанын көрсетті. Үздіксіз операциялар ағынды ферменттеу ретінде немесе кері байланысы бар реттеумен жіктелуі мүмкін. Хемостат деп аталатын кері байланысы бар реттеусіз ағынды ферменттеу кезінде барлық қоректік заттары бар қоректік орта үздіксіз тұрақты жылдамдықпен беріледі (D сұйылту дәрежесі) және өсірілетін сорпа бір мезгілде биореактордан сол жылдамдықпен шығарылады. Хемостат орта құрамын оңтайландыру және микроағзалардың физиологиялық жағдайын зерттеу үшін өте пайдалы [80]. Кері байланысы мен реттеуі бар микроағзаларды ағынды ферменттеу турбидостатты, фоксостатты және нутристатты қамтиды. Кері байланысы мен реттеуі бар турбидостат – бұл ортаның қоректенуінің қарқындылығын бақылау арқылы жасушалардың шоғырлануын тұрақты деңгейде ұстап тұруға арналған үздіксіз үдеріс. Фоксостат – бұл биореактордағы pH ортасының мәнін берілген деңгейде қолдайтын кеңейтілген нутристат. Кері байланысы мен реттеуі бар нутристат – бұл қоректік заттардың шоғырлануын тұрақты деңгейде ұстап тұруға мүмкіндік беретін өсіру әдісі [80]. Егер ағынды ферменттеу кезінде беру жылдамдығы төмен лигноцеллюлоза гидролизаттары қосылса, онда биореакторда биоконвертацияланатын тежегіштердің төмен шоғырлануы қамтамасыз етіледі. Өнімділік тұрғысынан бірқатар әлеуетті артықшылықтарға қарамастан, бұл әдіс қышқыл гидролизаттарды ферменттеу кезінде әлі де тиісті түрде дамымады. Лигноцеллюлоз қышқыл гидролизаттарын үздіксіз өсіру кезінде келесі сәттерді ескеру керек: Жасушалық өсуге үздіксіз өсіру кезінде жасушалардың шайылуын болдырмау үшін сұйылту дәрежесіне тең жылдамдық қажет. Гидролизаттарды ферменттеу кезіндегі өсу жылдамдығы тежегіштердің болуына байланысты төмен. Жасушалар өміршеңдігін және тіршілікке қабілеттілігін ұзақ уақыт бойы сақтауы тиіс. Ағынды ферменттеудің маңызды кемшілігі субстрат қосылған мерзімді ферменттеу жағдайына қарағанда, жасушалар үздіксіз өсіру кезінде жасушалардың шайылуын болдырмау үшін сұйылту дәрежесіне тең жылдамдықпен өсуі қажет [23]. Өнімділік сұйылту дәрежесіне байланысты және тежегіштер өсу жылдамдығын төмендететін болғандықтан, лигноцеллюлоза гидролизаттарының ағынды ферменттеу кезіндегі өнімділігі төмен болып табылады. Бұдан басқа, сұйылтудың өте төмен жылдамдығы кезінде биомассаның өсуінің меншікті жылдамдығының төмендеуінен тежегіштердің конверсия дәрежесінің төмендеуін күтуге болады. Осылайша, шаю өте төмен сұйылту дәрежелерінде де болуы мүмкін [21]. Екінші жағынан, үздіксіз өсірудің негізгі артықшылықтарының бірі ұзақ уақыт бойы (мысалы, бірнеше ай) үдерісті іске қосу мүмкіндігі болып табылады, микроағзалар әдетте гидролизатты тежеу жағдайларымен соқтығысқаннан кейін өз белсенділігін жоғалтады. Жасушаларды ұстап қалу жүйесін пайдалану кезінде биореактордағы жасушалық массаның шоғырлануы, сұйылтудың ең жоғары жылдамдығы және нәтижесінже, этанолдың ең жоғары өнімділігі артады. Жасушаларды ұстаудың әртүрлі жүйелері иммобилизация, инкапсуляция, сүзу, тұндыру және центрифугалау арқылы жасушалардың қайта айналуы арқылы зерттелді. Салыстырмалы түрде ескі зерттеу [81] жасушалардың қайта айналуымен үздіксіз үдеріске инвестиция шығындары жасушалардың қайта айналуынсыз микроағзалардың ағынды ферменттеуіне қарағанда аз екенін көрсетеді. Қайта айналу тұжырымдамасы бойынша ашытқылар мен сарқынды сулар да этанол өндірісінің бірнеше өнеркәсіптік технологияларында кеңінен таралған. Бұл үдерістерде биореактор үздіксіз жұмыс істейді; жасушалар, мысалы, центрифуганың немесе тұндыру (флокурлеуші ашытқылардың 150 салдарынан) көмегімен бөлінген және бөлінген жасушалар биореакторға қайтарылады. Қалған қантты қоса алғанда, этанолы аз ашытқының көп бөлігі, содан кейін биореакторға қайтарылады. Бұл үдерісте биореактордағы биомассаның жеткілікті шоғырлануын қамтамасыз етуден басқа, аз су тұтынылады және шоғырланған төп көбірек шығады. Нәтижесінде, үдерісте ағынды сулардың мәселесі азырақ болады. Центрифугаларды пайдалану кезінде жабдық жасушалардың қатерсіздендірілуін болдырмайтындай етіп жобалануы тиіс [55, 82]. Құтылы жасушалық жүйені үздіксіз өсіру кезінде қолдану бос жасушалардан немесе дәстүрлі түрде басып алынған жасушалық жүйеден бірнеше айырмашылықтары бар, мысалы, альгинатты қалыптамада. Құтылау ортада жасушалардың бос жүйелеріне қарағанда биомассаның жоғары шоғырлануын қамтамасыз етеді, бұл үздіксіз өсіру кезінде биореактор көлеміне анағұрлым жоғары өнімділікке әкеледі. Сонымен қатар, биомасса ортадан центрифугалаусыз немесе сүзусіз оңай бөлінуі мүмкін. Құтылаудың жасушаларды ұстап алумен салыстырғандағы артықшылықтары: түйіршіктер/құтылар арқылы диффузияға аз тұрақтылық, инкапсуляцияланған жасушалардың қозғалысында кейбір еркіндік дәрежесі, құтыдан жасушалардың ағып кетуінің болмауы және жасушалардың жоғары шоғырлануы [83]. Алайда, құтылау әлі де өнеркәсіптік қолдану мақсатында жарғақшаның беріктігін жақсартуды қажет етеді [84, 85]. жүктеу/скачать 4,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|