Доступный газоанализ для ферментации

Громозека. Airbox

Самостоятельный проект Громозека является частью проекта разработки высокоавтоматизированного мини-ферментёра МИКРОБ.

Проект нацелен на создание универсального блока газового анализа. Основное предназначение блока – измерение в режиме реального времени параметров процесса управляемого культивирования микроорганизмов в биореакторе.

Анализ газа, выходящего из биореактора – важнейшая задача. Состав газовой фазы несёт значительный объём информации о физиологически значимых параметрах процесса. Получение подобной информации в режиме реального времени позволит значительно повысить качество процессов микробиологического синтеза, что может выражаться в следующих эффектах:
повышение эффективности технологического процесса (увеличение выхода биомассы в единицу времени и/или в расчёте на килограмм субстратов);
уменьшение количества брака.

Анализ газовой фазы – наиболее оптимальный способ контроля и управления процессов твёрдофазных ферментаций. Например, переработка возобновляемого сырья растительного и животного происхождения (в т.ч. навоза и растительных отходов), производство красного ячменя, производство лимонной кислоты, обработка какао-бобов, производство чёрного чая, кофе, «дозревание» сыров и пр.

В некоторых технологических процессах применение газового анализатора позволит отказаться от использования кислородного электрода.

В настоящее время контроль процессов производится по ограниченному количеству параметров:

• температура в реакторе (T)
• кислотность среды в реакторе (pH)
• уровень растворённого кислорода (pO₂)

В редких случаях для управления процессом используют дополнительные параметры

• оптическая плотность среды в реакторе
• окислительно-восстановительный потенциал в реакторе (Eh)

Стандартное лабораторное и производственное оборудование не позволяет получать другие параметры процесса в режиме реального времени. Поэтому для более качественного контроля технологического процесса приходится периодически отбирать пробы из ферментёра, обрабатывать и проводить измерения на дорогостоящем аналитическом оборудовании.

Разрабатываемый комплекс позволяет получать следующую информацию о потоках газа, входящих и выходящих из ферментёра:

• температура газа Т, град.
• поток газа v, л/мин
• влажность газа ρ, %
• давление газа P, атм
• концентрация кислорода, %
• концентрация углекислого газа, %
• концентрация метана, %

Комплекс состоит из специализированных приборов:

• приборы измерения газов;
• мультиплексор отбора для разных каналов, позволяющий производить измерения на одних и тех же датчиках входа и выхода из ферментёра;
• регулятор расхода газа;
• центрального процессора, обеспечивающего сбор, хранение и визуализацию процессов ферментации.

В настоящее время созданы и испытаны прототипы по перечню приборов перечисленные по ссылке.

Использование этих данных, в дополнение к стандартным данным электродов, расположенных в ферментёре, позволит получить более полную картину протекающего процесса микробиологического синтеза. В процессах микробиологического синтеза на метане, бытовом газе или попутном нефтяном газе, использование блока газового анализа имеет особую ценность.

Разрабатываемый блок газового анализа применим для решения производственных, научных и учебных задач.

Подробнее о проекте MIKROB.

Инструкция пользователя газоанализатора.