Reattore di fermentazione: sistema e applicazioni

Progettazione modulare

L'hardware è suddiviso in diversi moduli, inclusiun'unità di temperatura del bagnomaria-, un'unità di dosaggio dell'acido-base, un'unità reattore, un'unità sensore, un'unità di sollevamento, un supporto mobile e una scatola di controllo.ILHMI situato all'interno della scatola di controllosovraintende e gestisce tali operazioni, ad eccezione del sollevamento e della movimentazione manuale. L'alimentazione richiesta è CA 220 V con una tolleranza di ±10% e una fluttuazione consentita del 2,5%, utilizzando una connessione a tre-fili.

Unità di temperatura del bagnomaria-

L'unità è dotata di acasella di campocontenente una pompa di circolazione, un riscaldatore, uno scambiatore di calore, un solenoide dell'acqua di raffreddamento-e una sonda della temperatura del bagno dell'acqua-.Tubazioni isolatesi collega a areattore incamiciatoe unsensore della temperatura superiore.Il software legge i segnali dai sensori e dai controlliil riscaldatoreE solenoide dell'acqua di raffreddamento-per precisocontrollo automatico della temperatura.Collegare correttamente l'acqua di raffreddamento e mantenerla a livello20-30 gradigarantisce un raffreddamento efficace nel passante della giacca.

Sistema di agitazione

A servoazionamentoè responsabile dell'alimentazione di unmotore-antideflagrante, che a sua volta utilizza un cambio 1:30 per azionare la girante. Il motore ha un intervallo di velocità compreso tra 0 e 3.000 giri al minuto, ma una volta effettuata la riduzione, la girante gira a una velocità compresa tra 0 e 100 giri al minuto.

Dosaggio peristaltico

ILcontrollore di precisioneaziona una testa peristaltica per l'erogazione di piccole-quantità e modifiche precise del pH.

Suite di sensori

Il sistema utilizzasensori di temperatura, pH e DO per le misurazioni dei vasi. Prima del primo utilizzo, ilGuaina per elettrodo pHdeve essere rimosso e l'elettrodo deve essere posto in un tampone per la calibrazione e la verifica della funzionalità.L'agitazione non dovrebbe mai iniziare con la guainaancora acceso, poiché ciò potrebbe danneggiare l'elettrodo rompendolo con la girante.

Unità di sollevamento e supporto mobile

Il processo di installazione è aiutato dasollevamento manuale. Prima dell'accensione, la guaina dell'elettrodo pH deve essere rimossa utilizzando il sollevatore. È inoltre importante esaminare le viti interne per eventuali movimenti durante il trasporto e chiudere saldamente testa e corpo. Assicurarsi sempre che le due viti del coperchio siano controllate prima di tentare di sollevarlo. Per spostare il sistema, scollegare tutte le linee di alimentazione, acqua e alimentazione quando si utilizza il supporto mobile. Se il pavimento non è piano, utilizzare strumenti invece di spingere per spostare il sistema.

Confine della-casella di controllo

La scatola di controllo regola la temperatura, l'agitazione, il dosaggio e il rilevamento, ma non ha alcuna influenza sul sollevamento o sul movimento.

Recupero delle risorse dai rifiuti organici

Questa è attualmente la direzione applicativa economicamente più fattibile. I reattori di fermentazione biologica possono trattare diversi rifiuti organici,trasformandoli in risorse preziose:

• Residui agricoli: come paglia di colture e letame di bestiame.
• Acque reflue dell'industria alimentare: inclusi gli effluenti organici ad alta-concentrazione provenienti dalla produzione della birra, dalla raffinazione dello zucchero, dalla lavorazione dei latticini e dalla produzione di amido.
• Rifiuti organici urbani: copertura di avanzi di cibo, fanghi e materiali simili.
• Durante questo processo, il reattore non solo produce fermentazione ma contemporaneamente degrada anche gli inquinanti, riducendo i costi di trattamento delle acque reflue/rifiuti.

Industrie chimiche e di raffinazione

Il bioidrogeno prodotto può essere utilizzato localmente o dopo la purificazione in processi chimici, ad esempio come fonte di idrogeno per reazioni di idrogenazione o per sintetizzare ammoniaca, metanolo, ecc. Ciò aiuta a ridurre la dipendenza di queste industrie ad alto consumo di-idrogeno-dall'idrogeno derivato da combustibili fossili-(idrogeno grigio).

Applicazioni aerospaziali e specializzate

L’idrogeno ha una lunga storia come combustibile nel settore aerospaziale grazie alla sua elevata densità energetica e ai prodotti di combustione puliti. Lo sviluppo di tecnologie di bioidrogenazione offre una soluzione promettente per le future stazioni spaziali o basi extraterrestri. Questo approccio consente la produzione in-situ di energia e ossigeno (tramite la reazione inversa nelle celle a combustibile idrogeno-ossigeno) utilizzando risorse locali come i rifiuti metabolici degli astronauti e i residui vegetali.

Ricerca scientifica e formazione

I reattori biologici per la produzione di idrogeno fungono da strumenti di ricerca vitali in microbiologia, bioingegneria, scienze energetiche e scienze ambientali. Facilitano le indagini sui meccanismi metabolici dei microrganismi che producono idrogeno-, l'ottimizzazione dei parametri di processo e lo sviluppo di nuove configurazioni di reattori. Allo stesso tempo, funzionano come apparecchiature dimostrative per l'insegnamento delle discipline correlate negli istituti di istruzione superiore.

• Assicurarsi che il collegamento sia corretto e mantenere una temperatura di 20-30 gradil'acqua di raffreddamento. Ciò è essenziale affinché il passante della giacca venga raffreddato efficacemente dal sistema.
• Prima del primo utilizzo, assicurarsi di rimuovere la guaina e calibrarel'elettrodo pHnella soluzione tampone. Ricordarsi di iniziare a mescolare dopo aver rimosso la guaina per evitare potenziali danni all'elettrodo.
• Per rimuovere la guaina,sollevare manualmente e ispezionare i dispositivi di fissaggio interni. Una volta terminato, chiudere sia il coperchio che il corpo. Prima del sollevamento, assicurarsi che le due viti del coperchio siano fissate.
• Per mantenereoperazioni fluide, assicurarsi che tutte le linee di alimentazione, acqua e alimentazione siano scollegate prima di spostare l'unità. Quando ci si sposta su superfici irregolari, maneggiarlo con strumenti adeguati anziché spingere.

• Volume:5 L.
• Agitazione:motore 0–3000 giri/min; con riduzione 1:30, girante 0–100 giri/min.
• Alimentazione:sistema peristaltico per l'aggiunta di piccole-dosi e il microcontrollo del pH.
• Energia:CA 220 V, ±10%, fluttuazione 2,5%, tre-fili.
• Struttura:camicia + isolamento, riscaldamento/raffreddamento, agitazione meccanica superiore, PLC/HMI.

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