Ученые придумали, как быстрее выращивать полезные бактерии для кормов
В современном сельском хозяйстве особое значение имеют кормовые добавки, улучшающие здоровье и продуктивность животных. Однако их производство требует сложного оборудования и тщательного контроля. Ученые Пермского Политеха модернизировали установку для выращивания полезных микроорганизмов, повысив эффективность теплообмена в 3-4 раза. Это значительно ускорит процесс создания кормовых добавок.
Статья опубликована в журнале «Химия. Экология. Урбанистика». Разработка выполнена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Биологический реактор — это специализированное оборудование, используемое в биотехнологии, фармацевтике, пищевой промышленности и сельском хозяйстве для выращивания микроорганизмов (бактерий, дрожжей) и синтеза биологически активных веществ. Он выглядит как металлический цилиндр со специализированным днищем и крышкой. Снаружи аппарата находится «рубашка» – так называется полость между стенкой реактора и внешней оболочкой, через которую циркулирует теплоноситель (вода, пар, масло), чтобы поддерживать в нем оптимальную температуру. В центре реактора располагается мешалка для равномерного распределения питательных веществ, а также различные датчики, измеряющие температуру, концентрацию кислорода и другие параметры.
Существующий биологический реактор, применяемый в промышленности, представляет собой аппарат периодического действия с цилиндрической теплообменной «рубашкой» и пропеллерной мешалкой с тремя уровнями крыльчаток. Такая конструкция имеет ряд недостатков: низкая эффективность теплообмена, пропеллерные мешалки могут повреждать чувствительные бактерии, а циклы нагрева и охлаждения длятся довольно долго, что увеличивает время производства. Эти факторы ограничивают производительность реактора и качество конечного продукта.
Ученые Пермского Политеха предложили модернизировать конструкцию биологического реактора, чтобы сделать его более эффективным. Впервые были одновременно изменены как теплообменная система, так и форма перемешивающего устройства.
– Для того, чтобы улучшить теплообменную систему, вместо стандартной «рубашки» с низкой эффективностью, мы разработали конструкцию из изогнутых по спирали полутруб (змеевик), приваренных к корпусу реактора, по которым можно пускать горячий теплоноситель для нагрева. Такая конструкция увеличивает турбулентность теплоносителя, что ускоряет теплообмен в 2-3 раза, – рассказывает Сафар Загидуллин, профессор кафедры оборудования и автоматизации химических производств ПНИПУ, доктор технических наук.
– Второе улучшение касается мешалки. Пропеллерные лопасти в ней мы заменили на листовые с отверстиями. Они работают на малых оборотах, бережно перемешивая среду без повреждения бактерий. Отверстия в лопастях создают дополнительные струи, улучшая смешивание, – дополняет Софья Чуголаева, студентка кафедры оборудования и автоматизации химических производств ПНИПУ.
Ученые также создали 3D-модель своего модернизированного биореактора. Для проверки работоспособности разработки они провели численные расчеты, которые показали, что в случае изогнутой (змеевиковой) рубашки из полутруб эффективность теплообмена возрастает в 3-4 раза, а коэффициент теплопередачи – примерно в 1,5-2 раза.
Внедрение этих изменений позволит предприятиям быстрее производить качественные кормовые добавки, экономя электроэнергию и время. Это особенно актуально в условиях роста спроса на экологически чистые и натуральные продукты животноводства. Также такая модернизация повысит качество продукта, поскольку бережное перемешивание сохранит жизнеспособность бактерий, и увеличит производительность реактора без увеличения его габаритов. В планах у ученых обеспечить непрерывность процесса приготовления биодобавок. Для этого планируется разработать каскад реакторов.
Telegram 
Дзен 
VK Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Биологи нашли особый тип стволовых клеток, которые просыпаются в среднем возрасте и активно производят новый жир на животе. Открытие сделали благодаря масштабным экспериментам на мышах и анализу человеческих тканей. Результат объяснил природу возрастного ожирения и дал новую цель для будущих лекарств.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Биологи нашли особый тип стволовых клеток, которые просыпаются в среднем возрасте и активно производят новый жир на животе. Открытие сделали благодаря масштабным экспериментам на мышах и анализу человеческих тканей. Результат объяснил природу возрастного ожирения и дал новую цель для будущих лекарств.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно