Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2786987C1 - Method and apparatus for cultivating microalgae using a fugate of alcohol distiller's spent grains - Google Patents

Method and apparatus for cultivating microalgae using a fugate of alcohol distiller's spent grains Download PDF

Info

Publication number
RU2786987C1
RU2786987C1 RU2021129098A RU2021129098A RU2786987C1 RU 2786987 C1 RU2786987 C1 RU 2786987C1 RU 2021129098 A RU2021129098 A RU 2021129098A RU 2021129098 A RU2021129098 A RU 2021129098A RU 2786987 C1 RU2786987 C1 RU 2786987C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microalgae
centrate
strain
fugate
stillage
Prior art date
Application number
RU2021129098A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Иванович Богданов
Original Assignee
Ваулин Евгений Николаевич
Ваулин Николай Евгеньевич
Погорельский Александр Львович
Погорельский Илья Александрович
Filing date
Publication date
Application filed by Ваулин Евгений Николаевич, Ваулин Николай Евгеньевич, Погорельский Александр Львович, Погорельский Илья Александрович filed Critical Ваулин Евгений Николаевич
Application granted granted Critical
Publication of RU2786987C1 publication Critical patent/RU2786987C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to biotechnology, namely, to a method and apparatus for cultivating microalgae chlorella using a fugate of alcohol distiller's spent grains. It is proposed that the composition of the nutrient medium include the liquid phase of alcohol distiller's spent grains — fugate, produced by centrifuging the alcohol bard. After separation, the fugate is supplied to the cooling unit, then to the dosing unit and to the nutrient medium normalising unit, then the fugate is supplied to a photobioreactor with a suspension of a strain of microalgae together with a special nutrient medium, wherein cultivation thereof is conducted.
EFFECT: possibility of shortening the cultivation time of microalgae.
4 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к способу и устройству для выращивания микроводорослей.The invention relates to the field of biotechnology, namely to a method and device for growing microalgae.

Уровень техникиState of the art

В процессе производства спирта из зернового сырья образуется значительное количество отходов производства - послеспиртовой жидкой барды, которая при сбросе в стоки вызывает загрязнение окружающей среды. В то же время, барда обладает известной питательной и кормовой ценностью, поскольку именно в барде остается весь белок зерна после того, как крахмалистые компоненты переработаны на этанол. В сельском хозяйстве многих стран широко применяются продукты на основе барды, содержащие протеин, легкоперевариваемые углеводы, витамины, микро- и макроэлементы.During the production of alcohol from grain raw materials, a significant amount of production waste is generated - post-alcohol liquid stillage, which, when discharged into drains, causes environmental pollution. At the same time, vinasse has a well-known nutritional and fodder value, since it is in the vinasse that all grain protein remains after the starchy components are processed into ethanol. In agriculture in many countries, products based on stillage, containing protein, easily digestible carbohydrates, vitamins, micro- and macroelements, are widely used.

Из заявки WO 2010127182, опубликованной 04.11.2010, известен способ прозводства биотоплива и биодизеля с использованием барды, при этом барда представляет собой зерно из дистилляторов с растворимыми веществами (WDGS), зерно из дистилляторов с растворимыми веществами (DDGS), зерно из конденсированных дистилляторов с растворимыми веществами (CDS) или зерно из дистилляторов (DG).From the application WO 2010127182, published 04.11.2010, a method for the production of biofuels and biodiesel using stillage is known, while the stillage is grain from distillers with soluble substances (WDGS), grain from distillers with soluble substances (DDGS), grain from condensed distillers with solubles (CDS) or grain from distillers (DG).

Из патента РФ 2556122, опубликованного 10.07.2015, известен способ переработки послеспиртовой барды, в котором светлый фильтрат (фугат) из седикантера подают для дополнительной переработки в фотобиореактор с микроводорослями, где осуществляется наращивание биомассы микроводорослей и получение готового кормового продукта в виде суспензии микроводорослей.From the patent of the Russian Federation 2556122, published on 07/10/2015, a method for processing distillery stillage is known, in which a light filtrate (centrate) from a sedicanter is fed for additional processing to a photobioreactor with microalgae, where the biomass of microalgae is increased and a finished feed product is obtained in the form of a suspension of microalgae.

Недостатками известного способа являются:The disadvantages of the known method are:

- светлый фильтрат из седикантера подают для дополнительной переработки в фотобиореактор с микроводорослями, при этом не учитывается, что температура светлого фильтрата на выходе из седикантера составляет 90°С, при которой клетки микроводорослей погибают;- the light filtrate from the sedicanter is fed for additional processing into the photobioreactor with microalgae, it is not taken into account that the temperature of the light filtrate at the outlet of the sedicanter is 90°C, at which microalgae cells die;

- светлый фильтрат не является питательной средой, он является только дополнением к питательной среде;- light filtrate is not a nutrient medium, it is only an addition to the nutrient medium;

- количество светлого фильтрата, подаваемого в фотобиореактор не дозировано, вследствие чего превышение дозы фильтрата вызывает гибель культуры микроводорослей;- the amount of light filtrate supplied to the photobioreactor is not dosed, as a result of which the excess of the filtrate dose causes the death of the microalgae culture;

- водородный показатель pH (мера кислотности) светлого фильтрата составляет 4,2-4,5 и после введения в культуру микроводорослей его необходимо регулировать до уровня не ниже 7,0-7,2, так как в противном случае наращивание биомассы микроводорослей не произойдет;- the pH value (measure of acidity) of the light filtrate is 4.2-4.5 and after introduction into the culture of microalgae it must be adjusted to a level of at least 7.0-7.2, otherwise the growth of microalgae biomass will not occur;

- при введении фугата, полученного при переработке пшеницы или других зерноматериалов (кукуруза, ячмень и др.) и их смесей с пшеницей предварительно необходимо проводить биологическую пробу на их приемлемость для использования при культивировании микроводорослей.- when introducing centrate obtained during the processing of wheat or other grain materials (corn, barley, etc.) and their mixtures with wheat, it is first necessary to conduct a biological test for their acceptability for use in the cultivation of microalgae.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Целью изобретения является устранение указанных выше недостатков.The aim of the invention is to eliminate the above disadvantages.

Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в сокращении времени культивирования.The technical result achieved by the claimed invention is to reduce the cultivation time.

Более конкретно, технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в сокращении времени культивирования микроводорослей за счет использования фугата в качестве органической добавки в составе питательной среды.More specifically, the technical result achieved by the claimed invention is to reduce the time of cultivation of microalgae due to the use of centrate as an organic additive in the composition of the nutrient medium.

Технический результат достигается тем, что согласно предлагаемому изобретению, способ культивирования микроводорослей с использованием фугата послеспиртовой барды, включает:The technical result is achieved by the fact that, according to the invention, the method for cultivating microalgae using distillery stillage centrate includes:

- разделение барды на дисперсную фазу и жидкую среду (фугат),- separation of vinasse into a dispersed phase and a liquid medium (fugate),

- подачу фугата в блок охлаждения для доведения до оптимальной температуры суспензии штамма микроводорослей,- centrate supply to the cooling unit to bring the microalgae strain suspension to the optimum temperature,

- подачу фугата в блок дозирования для введения его в количестве, которое не вызывает гибель микроводорослей,- supply of centrate to the dosing unit for its introduction in an amount that does not cause the death of microalgae,

- подачу фугата в блок нормирования питательной среды, для введения фугата в суспензию штамма микроводорослей,- supply of the centrate to the block of normalization of the nutrient medium, for the introduction of the centrate into the suspension of the microalgae strain,

- подачу суспензии штамма микроводорослей в фотобиореактор для осуществления культивирования микроводорослей и получения биомассы.- feeding the suspension of the microalgae strain into the photobioreactor for cultivating microalgae and obtaining biomass.

В предпочтительном варианте осуществления предлагаемого способа, в качестве штамма микроводорослей используется следующий штамм: Chlorella vulgaris BIN.In a preferred embodiment of the proposed method, the following strain is used as the microalgae strain: Chlorella vulgaris BIN.

В предпочтительном варианте осуществления предлагаемого способа, используются планктонные штаммы микроводорослей, для культивирования которых используется питательная среда, следующего состава:In a preferred embodiment of the proposed method, planktonic strains of microalgae are used, for the cultivation of which a nutrient medium is used, of the following composition:

Азотно-фосфорный, раствор:Nitrogen-phosphorus, solution: 0,25 мл;0.25 ml; Хлорное железо, раствор:Ferric chloride, solution: 0,15 мл;0.15 ml; Медно-кобальтовый, раствор:Copper-cobalt, solution: 0,010 мл;0.010 ml; Сернокислый калий, раствор:Potassium sulphate, solution: 0,20 мл;0.20 ml; Фугат послеспиртовой барды:Centrate distillery stillage: 10 мл;10 ml; Вода водопроводная:Tap water: 1000 мл.1000 ml.

В предпочтительном варианте осуществления предлагаемого способа, водородный показатель рН фугата, после введения в культуру микроводорослей, регулируют до значений: 7,0-7,2.In a preferred embodiment of the proposed method, the pH of the centrate, after being introduced into the culture of microalgae, is adjusted to the values: 7.0-7.2.

Еще одним объектом заявленного изобретения является устройство культивирования микроводорослей с использованием фугата послеспиртовой барды, включающее:Another object of the claimed invention is a device for cultivating microalgae using distillery stillage centrate, including:

- блок разделения барды на дисперсную фазу и жидкую среду (фугат),- a block for separating stillage into a dispersed phase and a liquid medium (fugate),

- блок охлаждения фугата до оптимальной температуры суспензии штамма микроводорослей,- unit for cooling the centrate to the optimum temperature of the suspension of the microalgae strain,

- блок дозирования фугата в количестве, которое не вызывает гибель микроводорослей,- dosing block of centrate in an amount that does not cause the death of microalgae,

- блок нормирования фугата в качестве питательной среды в фотобиореакторе.- centrate rationing unit as a nutrient medium in the photobioreactor.

Описание чертежейDescription of drawings

На фигуре 1 схематично показан способ культивирования микроводорослей с использованием фугата послеспиртовой барды.The figure 1 schematically shows the method of cultivating microalgae using distillery stillage centrate.

На фигуре 2 схематично показано устройство для культивирования микроводорослей с использованием фугата послеспиртовой барды.Figure 2 schematically shows a device for cultivating microalgae using distillery stillage centrate.

Позиции на фигуре 2:Positions in figure 2:

1 - блок разделения барды, 2 - блок охлаждения, 3 - блок дозирования, 4 - блок нормирвания, 5 - фотобиореактор.1 - stillage separation unit, 2 - cooling unit, 3 - dosing unit, 4 - normalization unit, 5 - photobioreactor.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Способ и устройство для культивирования микроводорослей с использованием фугата послеспиртовой барды могут быть осуществлены следующим образом.The method and device for cultivating microalgae using centrate distillery stillage can be implemented as follows.

Блок разделения барды (1) на дисперсную фазу и жидкую среду (фугат) может быть выполнен в виде декантера - горизонтальной центрифуги со шнековой выгрузкой непрерывного действия, предназначенная для механического центробежного разделения (сепарации) за счет разности плотности веществ.The stillage separation unit (1) into a dispersed phase and a liquid medium (centrate) can be made in the form of a decanter - a horizontal centrifuge with a screw unloading of continuous action, designed for mechanical centrifugal separation (separation) due to the difference in density of substances.

Далее фугат подается в блок охлаждения (2) для его охлаждения до оптимальной температуры суспензии штамма микроводорослей. Блок охлаждения фугата до оптимальной температуры суспензии штамма микроводорослей может быть выполнен в виде теплообменника устройства, в котором осуществляется теплообмен между двумя средами, имеющими различные температуры. Оптимальная температура выращивания зависит от типа культивируемого штамма. Штаммы подразделяются на термофильные, мезофильные и криофильные. Подбор уровня температуры должен быть осуществлен с помощью анализа природной среды обитания штамма. Оптимальная температура суспензии независимо от типа освещения от начала культивирования и до завершения должна составлять 28-30°С.Next centrate is fed into the cooling unit (2) for its cooling to the optimum temperature of the microalgae strain suspension. The centrate cooling unit to the optimal temperature of the microalgae strain suspension can be made in the form of a device heat exchanger in which heat exchange is carried out between two media having different temperatures. The optimum growing temperature depends on the type of strain being cultivated. Strains are subdivided into thermophilic, mesophilic and cryophilic. The selection of the temperature level should be carried out by analyzing the natural habitat of the strain. The optimum temperature of the suspension, regardless of the type of illumination from the beginning of cultivation to completion should be 28-30°C.

Далее фугат подается в блок дозирования (3) для дозирования его в количестве, которое не вызывает гибель микроводорослей. Блок дозирования фугата может быть выполнен в виде дозатора - диспенсера - устройства для автоматического отмеривания (дозирования) и выдачи заданного, массы или объема вещества в виде порций или постоянного расхода с установленной погрешностью. Состав питательной среды включал:Next centrate is fed into the dosing unit (3) for dosing it in an amount that does not cause the death of microalgae. The centrate dosing unit can be made in the form of a dispenser - a device for automatically measuring (dosing) and issuing a given mass or volume of a substance in the form of portions or a constant flow rate with a specified error. The composition of the nutrient medium included:

Азотно-фосфорный, раствор:Nitrogen-phosphorus, solution: 0,25 мл;0.25 ml; Хлорное железо, раствор:Ferric chloride, solution: 0,15 мл;0.15 ml; Медно-кобальтовый, раствор:Copper-cobalt, solution: 0,010 мл;0.010 ml; Сернокислый калий, раствор:Potassium sulphate, solution: 0,20 мл;0.20 ml; Фугат послеспиртовой барды:Centrate distillery stillage: 10 мл;10 ml; Вода водопроводная:Tap water: 1000 мл.1000 ml.

Далее фугат подается в блок нормирования (4) питательной среды, для введения фугата в суспензию штамма микроводорослей. Питательная среда добавляется в соотношении 1:1 для образования и активации бактериально-альгологического микробиоценоза.Next, the centrate is fed into the rationing unit (4) of the nutrient medium, for the introduction of the centrate into the suspension of the microalgae strain. The nutrient medium is added in a ratio of 1:1 for the formation and activation of bacterial-algological microbiocenosis.

Далее суспензия штамма микроводорослей вместе с питательной средой подается в фотобиореактор (5) для осуществления культивирования микроводорослей. В качестве штамма микроводорослей может использоваться следующий штамм: Chlorella vulgaris BIN.Further, the suspension of the microalgae strain together with the nutrient medium is fed into the photobioreactor (5) for the cultivation of microalgae. The following strain can be used as the microalgae strain: Chlorella vulgaris BIN.

Фотобиореактор заполняется исходной суспензией микроводорослей до необходимого объема. Освещение культуры микроводорослей в фотобиореакторе осуществляется естественным образом или лампами в течение 8-10 часов. Перемешивание культуры микроводорослей в фотобиореакторе выполняется через каждые два часа культивирования. После внесения питательной среды измеряется показатель рН культуры. При показателе ниже 7,0 необходимо рН в культуре довести до 7,0-7,2. Через 10 часов культивирования определяли оптическую плотность культуры, которая достигла нормативную. Выход сухой биомассы составил 1,2 г/л. Срок культивирования составил 1 день.The photobioreactor is filled with the initial suspension of microalgae to the required volume. Illumination of the culture of microalgae in the photobioreactor is carried out naturally or with lamps for 8-10 hours. Stirring of the culture of microalgae in the photobioreactor is performed every two hours of cultivation. After adding the nutrient medium, the pH of the culture is measured. If the indicator is below 7.0, it is necessary to bring the pH in the culture to 7.0-7.2. After 10 hours of cultivation, the optical density of the culture was determined, which reached the standard. The yield of dry biomass was 1.2 g/L. The cultivation period was 1 day.

Таким образом, в результате использования способа и устройства для культивирования микроводорослей с использованием фугата послеспиртовой барды, сокращается время ее культивирования.Thus, as a result of using the method and device for cultivating microalgae using centrate post-alcohol stillage, the time of its cultivation is reduced.

Claims (20)

1. Способ культивирования микроводорослей хлореллы с использованием фугата послеспиртовой барды, включающий: 1. A method for cultivating chlorella microalgae using post-alcohol stillage centrifuge, including: - разделение барды на дисперсную фазу и жидкую среду (фугат), - separation of vinasse into a dispersed phase and a liquid medium (fugate), - подачу фугата в блок охлаждения для доведения до оптимальной температуры суспензии штамма микроводорослей, - centrate supply to the cooling unit to bring the microalgae strain suspension to the optimum temperature, - подачу фугата в блок дозирования для введения его в количестве, которое не вызывает гибель микроводорослей, - supply of centrate to the dosing unit for its introduction in an amount that does not cause the death of microalgae, - подачу фугата в блок нормирования питательной среды для введения фугата в суспензию штамма микроводорослей, - supply of the centrate to the nutrient medium standardization unit for the introduction of the centrate into the suspension of the microalgae strain, - подачу суспензии штамма микроводорослей в фотобиореактор для осуществления культивирования микроводорослей и получения биомассы, - feeding the suspension of the microalgae strain into the photobioreactor for cultivating microalgae and obtaining biomass, причем водородный показатель рН фугата, после введения в культуру микроводорослей, регулируют до значений 7,0-7,2. moreover, the pH of the centrate, after being introduced into the culture of microalgae, is adjusted to values of 7.0-7.2. 2. Способ культивирования микроводорослей хлореллы с использованием фугата послеспиртовой барды по п.1, отличающийся тем, что в качестве штамма микроводорослей хлореллы используется следующий штамм: Chlorella vulgaris BIN.2. A method for cultivating chlorella microalgae using distillery stillage centrate according to claim 1, characterized in that the following strain is used as a strain of chlorella microalgae: Chlorella vulgaris BIN. 3. Способ культивирования микроводорослей хлореллы с использованием фугата послеспиртовой барды по п.1, отличающийся тем, что в качестве питательной среды используется следующий состав: 3. A method for cultivating chlorella microalgae using post-alcohol stillage centrate according to claim 1, characterized in that the following composition is used as a nutrient medium: Азотно-фосфорный, раствор: 0,25 мл; Nitrogen-phosphorus, solution: 0.25 ml; Хлорное железо, раствор: 0,15 мл; Ferric chloride, solution: 0.15 ml; Медно-кобальтовый, раствор: 0,010 мл; Copper-cobalt, solution: 0.010 ml; Сернокислый калий, раствор: 0,20 мл; Potassium sulphate, solution: 0.20 ml; Фугат послеспиртовой барды: 10 мл; Centrate distillery stillage: 10 ml; Вода водопроводная: 1000 мл.Tap water: 1000 ml. 4. Устройство культивирования микроводорослей хлореллы с использованием фугата послеспиртовой барды согласно способу по пп.1-3, включающее: 4. A device for cultivating chlorella microalgae using post-alcohol stillage centrate according to the method according to claims 1-3, including: - блок разделения барды на дисперсную фазу и жидкую среду (фугат), - a block for separating stillage into a dispersed phase and a liquid medium (fugate), - блок охлаждения фугата до оптимальной температуры суспензии штамма микроводорослей, - unit for cooling the centrate to the optimum temperature of the suspension of the microalgae strain, - блок дозирования фугата в количестве, которое не вызывает гибель микроводорослей, - dosing block of centrate in an amount that does not cause the death of microalgae, - блок нормирования фугата в качестве питательной среды в фотобиореакторе.- centrate rationing unit as a nutrient medium in the photobioreactor.
RU2021129098A 2021-10-06 Method and apparatus for cultivating microalgae using a fugate of alcohol distiller's spent grains RU2786987C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2786987C1 true RU2786987C1 (en) 2022-12-27

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2126053C1 (en) * 1994-06-30 1999-02-10 Корбут Вадим Леонидович Method and installation for cultivation of photosynthesizing microorganisms
RU2384203C2 (en) * 2008-03-24 2010-03-20 Татьяна Владимировна Тулякова Method for processing of distillery dregs into fodder
WO2010127182A1 (en) * 2009-04-29 2010-11-04 Evolugate, Llc Adapting microorganisms for agricultural products
RU2556122C1 (en) * 2014-07-30 2015-07-10 Владимир Александрович Данилов Method of post-alcohol distillery dregs processing
RU2685955C1 (en) * 2018-02-02 2019-04-23 Николай Иванович Богданов Method of cultivation of plankton chlorella

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2126053C1 (en) * 1994-06-30 1999-02-10 Корбут Вадим Леонидович Method and installation for cultivation of photosynthesizing microorganisms
RU2384203C2 (en) * 2008-03-24 2010-03-20 Татьяна Владимировна Тулякова Method for processing of distillery dregs into fodder
WO2010127182A1 (en) * 2009-04-29 2010-11-04 Evolugate, Llc Adapting microorganisms for agricultural products
RU2556122C1 (en) * 2014-07-30 2015-07-10 Владимир Александрович Данилов Method of post-alcohol distillery dregs processing
RU2685955C1 (en) * 2018-02-02 2019-04-23 Николай Иванович Богданов Method of cultivation of plankton chlorella

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BRPI0819240B1 (en) PROCESS FOR PREPARING AN ANIMAL PROTEIN FEED OR ANIMAL FEED ADDITIVE, WASTE WATER TREATMENT UNIT AND METHOD
CN100586302C (en) Fodder additive having immunologic enhancement in growing and preparation method thereof
CN110679783A (en) Application of clostridium ethanolate protein in low-starch expanded floating feed for carnivorous fish
Ivashchuk et al. RESEARCH INTO KINETICS OF FILTRATION DRYING OF ALCOHOL DISTILLERY STILLAGE.
CN105451579B (en) Utilize the cellulosic fermented feed Preparation equipment and preparation method of palm processing byproduct
Samuel et al. Lactic acid fermentation of crude sorghum extract
Piwowarek et al. Propionic acid production from apple pomace in bioreactor using Propionibacterium freudenreichii: an economic analysis of the process
RU2786987C1 (en) Method and apparatus for cultivating microalgae using a fugate of alcohol distiller's spent grains
CN110036113A (en) By the method for fibrous substrates production biogas
Bhatti et al. Impact of storage time, rain and quality of molasses in the production of bioethanol
US10508132B2 (en) Method for producing aerobic-type single cell protein using the autolysis process
Harris et al. Fodder yeast from wood hydrolyzates and still residues
CN113545418B (en) Application of yellow water in ruminant animal feeding
CN104946506A (en) Device and method for producing butanol by taking lignocellulose as raw material through fermentation
Mbajiuka et al. Fermentation of pods of cocoa (theobroma cacao L) using palm wine yeasts for the production of alcohol and biomass
CN113930343A (en) Application of mixed wastewater in chlorella culture and culture method
Igou et al. Effect of centrifugation on water recycling and algal growth to enable algae biodiesel production
CN220867358U (en) Brewing and separating system for deep processing of grains
US11140912B1 (en) Process for manufacturing yeast strains having increased mannan oligosaccharides and improved amino acid profiles
Stanley et al. Alcohol And Biomass Production From Pineapple Juice Using A Combination of Palm Wine Yeast And Baker's Yeast
RU2731511C2 (en) Autolysis method of saponin-boosted yeast
Guandinango et al. Modelisation of the Biomethane Accumulation in Anaerobic Co-digestion of Whey and Sugarcane Molasse Mixtures
RU2384203C2 (en) Method for processing of distillery dregs into fodder
Farhan et al. Pre-evaporation of Ethanol as an Effective Method to Improve Single Cell Protein (SCP) Production from Date Palm Residue by Saccharomyces Cerevisiae
WO2018169402A1 (en) Method for the production of microalgae