ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Состав питательной среды для непрерывного культивирования из "Биогеотехнология металлов Практическое руководство" Из этого уравнения видно, что разведение культуры пропорционально току через культуру, величины т и X постоянны во времени, если не изменяются условия культивирования. Коэффициент уравнения рассчитан, для калорийности сухой биомассы бактерий 5 ккал/г и энергетического выхода реакции окисления - И ккал/моль. [c.128] В процессе роста клетки бактерий потребляют два газообразных компонента — молекулярный кислород и углекислый газ. Кислород является реагентом в реакции окисления железа бактериями, а углекислота — источником углерода для построения биомассы. Количественные потребности бактерий в этих газах резко различны. При построении одного грамма биомассы бактерий, если КПД биосинтеза культуры 25%, на окисление субстрата затрачивается около 10 л О2, при этом в качестве источника углерода ассимилируется около одного литра СО2. При снижении КПД биосинтеза соотношение потребленных кислорода, и углекислого газа изменяется в сторону увеличения относительной доли кислорода. Соотношение же ассимилированной углекислоты и синтезированной биомассы практически не изменяется. [c.128] Большие потребности T.ferrooxidans в кислороде не влияют на экономичность непрерьтного электрохимического процесса культивирования, так как необходимое для окисления железа количество кислорода образуется на аноде того же реактора, где выращиваются бактерии. [c.128] Следует отметить, что T.ferrooxidans в отсутствии углекислоты может длительное время (10 суток и более) окислять железо с той же скоростью, как и в присутствии СО2, но прироста биомассы при этом не происходит. [c.128] Аппаратура для непрерьтного культивирования. В настоящем разделе рассматривается устройство культиватора для непрерывного выращивания T.ferrooxidans. В этом же культиваторе возможно и периодическое культивирование тех же микроорганизмов, только при зтом часть систем культиватора не используется. Общая схема культиватора представлена на рис. 3.17. [22]. [c.128] Предельная производительность реактора определяется площадью его катода, поскольку плотность тока на катоде ограничена. Объем культуры для производительности реактора большого значения не имеет, важно только количество биомассы бактерий, отнесенное к единице площади поверхности катода (г/м )- Это позволяет сделать реактор со сравнительно тонким слоем культуры на поверхности катода. В созданных и опробованных авторами конструкциях реакторов в качестве катода использовались прямоугольные плоские платиновые поверхности, а слой культуры на катоде составлял 10—20 мм. [c.129] Катодное пространство отделено от анодного катионообменной мембраной, что предотвращает окисление восстановленной формы железа на аноде и тем самым повышает эффективность электрохимического процесса. Толщина слоя анолита также не играет роли в процессе культивирования. Анод так же,как и катод, имеет платиновую поверхность. Необходимость термостабилизации культуры обуславливает устройство у реактора рубашек для хладагента. Разрез реактора показан схематично на рис. 3.18. Реактор конструктивно представляет собой разборный пакет деталей, стянутый по периметру шпильками. Герметизация всех полостей реактора обеспечивается резийовыми прокладками. В отсеке катодного пространства имеются штуцеры для ввода и вывода культуры, аэрирующей газовой смеси, для установки термометров и термодатчиков, а также электрода для измерения потенциала катода. В стенке анодной камеры имеются штуцеры дня подачи и слива анолита, а также дпя вывода образующегося на аноде кислорода. [c.130] Стенки всех полостей реактора изготавливают из материала, стойкого к агрессивным условиям среды реактора, например, из органического стекла. [c.130] Система термостабилизации. В описанной модели реактора термостабилизация культуры осуществляется протоком через рубашки реактора воды от термостата. Контактный термометр термостата введен в катодное пространство реактора, где находится культура бактерий. [c.132] Температурный оптимум у T.ferrooxidans достаточно широк поэтому термостабилизация культуры с точностью 1-2°С от оптимального значения вполне удовлетворительна. [c.132] Система электроснабжения реактора. Для обеспечения устойчивого процесса роста клеток культивирование проводится при постоянном потенциале на катоде. [c.132] В качестве датчика потенциала катода используется стеклянный капилляр, введенный в реактор, как показано на рис. 3.19. Капилляр соединен силиконовым шлангом с изготовленным из изолятора (оргстекло) стаканом с раствором серной кислоты (pH 1). В свою очередь,этот стакан соединен агаровым мостиком с таким же стаканом с насыщенным раствором КС1, в который помещен XJ op epeбpяный электрод и с которого снимается напряжение относительно катода реактора. [c.132] Постоянный потенциал на катоде может быть обеспечен с помощью потенциостата с выходным напряжением от О до 30 В и током от О до 30 А. [c.132] Система минерального питания и сбор урожая. В эту систему входят емкость с питательной средой (расчет питательной среды приводится ниже), дозатор, интегратор тока - счетчик прошедшего через реактор количества электричества и емкость для сбора урожая. [c.133] Емкости для питательной среды и урожая должны быть коррозийно стойкими (pH растворов 2). В качестве дозатора применен шланговый насос (рис. 3.21),изготовленный на базе электродвигателя со встроенным редуктором. Интегратор тока представляет собой счетчик прошедшего через реактор электрического тока. Интегратор включает дозатор питательной среды после прохождения через реактор заданного количества электрических зарядов. Дозатор отрабатывает задаваемый отрезок времени и подает в культуру заданное (расчетное) количество питательной среды [15]. [c.133] Избыток объема культуры ливaef я по уровню сливного штуцера катодного пространства реактора. Надо отметить, что объем урожая обязательно больше, чем объем поданной в реактор питательной среды, так как в катодном пространстве при окислении железа образуется вода в количестве 0,336 мл/А ч прошедшего через реактор тока. На аноде реактора идет электролиз воды, за счет чего в анодном пространстве количество воды уменьшается на столько же, сколько ее синтезируется в катодном пространстве. Поэтому в конструкции культиватора предусматривается емкость с дистиллированной водой, из которой анолит - раствор H2SO4 (pH 1-1,5) постоянно пополняется по принципу сообщающихся сосудов. [c.134] Система аэрации культуры. Для лабораторных культиваторов удобно применять замкнутую систему аэрации культуры, приведенную на схеме культиватора (рис. 3.17). Поскольку газовая смесь, используемая для аэрации, отличается от атмосферного воздуха, то удобно, создав нужную смесь в газгольдере, далее использовать ее, гарантируя на некотором отрезке времени предсказуемость газового состава в реакторе. [c.134] В состав замкнутой системы аэрации входят газгольдер, компрессор, измеритель расхода газа, пеноотделитель, холодильник выходящего газа. [c.134] Вернуться к основной статье