Кинетика и аппаратурно-технологическое оформление процессов получения эфиров жирных кислот

Рассмотрены теоретические и прикладные исследования режимов функционирования химико-технологического процесса получения эфиров жирных кислот, оснащенного современными машинами и аппаратами. Рассматриваемые процессы имеют значение для создания новых экономически эффективных, экологически безопасных, энерго- и ресурсосберегающих химических производств, основанных на использовании новых видов сырья, в частности, микроводорослей. Сначала были исследованы условия накопления биомассы микроводорослей с повышенным содержанием липидов (химический состав питательной среды, уровень освещенности, температура, стрессовые условия культивирования). Разработана математическая модель периодического культивирования микроводорослей, которая позволяет рассчитывать изменение массы микроводорослей, убыль азотсодержащего субстрата, концентрацию внутриклеточных липидов. Выполнено теоретическое и экспериментальное исследование процесса дезинтеграции клеточных стенок с помощью физических и химических способов разрушения, а также их комплексного воздействия. Исследованы механизмы воздействия способов разрушения на клеточную стенку микроводорослей Chlorella vulgaris ИФР №С-111. Найдены комплексный способ дезинтеграции и режим его проведения, позволяющие увеличить выход липидов в 5,5 раза по сравнению с контрольным образцом (биомасса с целыми клетками). Проведены экспериментальные исследования процесса экстракции, и определены вид, соотношение экстрагентов, соотношение биомассы микроводорослей к смеси экстрагентов, температура экстракции, позволяющие получить выход липидов 23 %масс. Предложена математическая модель кинетики экстракции внутриклеточных липидов из целых, разрушенных или погибших, но сохранивших форму клеток микроводорослей, позволяющая рассчитывать концентрацию липидов в жидкой фазе (неполярном экстрагенте). Проведены экспериментальные исследования по определению условий проведения реакции переэтерификации липидов микроводорослей (температура, соотношение липидов и этанола, вид и количество катализатора), позволяющие получить выход эфиров жирных кислот 45%. По результатам проведенных экспериментальных и теоретических исследований предложены способ получения ЭЖК из микроводоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111 и конструкции новых аппаратов для стадий культивирования микроводорослей, дезинтеграции клеток и экстракции липидов, позволяющие повысить уровень энерго- и ресурсосбережения производства ЭЖК.