Bioreaktory - wykład

Nasza ocena:

3
Pobrań: 1183
Wyświetleń: 4732
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Bioreaktory - wykład - strona 1 Bioreaktory - wykład - strona 2 Bioreaktory - wykład - strona 3

Fragment notatki:

BIOREAKTORY wykład 6 Reaktory rurowe:
W reaktorze przepływowym sucha masa biomasy równa się ok. 0,5 stężenia substratu. Może to być ilość niewystarczająca, co wymusza zawracanie części biomasy. Jeżeli bioreaktor służy do produkcji biomasy (np. pasz) nie zawracamy jej. Reaktory rurowe stosujemy raczej do reakcji szybkich, gdzie czas przebywania jest krótki. Czasy przebywania w reaktorze rurowym wynoszą kilkadziesiąt sekund (długość reaktora/ średni czas przepływu tłokowego). Prędkość wynosi zwykle ułamek m/s (0,2-1,0 m/s). Np. dla reaktora o długości 80 m i prędkości 0,5 m/s czas wynosi tylko 160 s. Bioprocesy należą do przemian wolnych, więc zastosowanie reaktorów rurowych jest nieczęste. Stosowane są 2 modele reaktorów rurowych:
Model przepływu tłokowego
Model przyjmujący istnienie dyspersji wzdłużnej
W przepływie tłokowym nie ma gradientu prędkości. W praktyce występuje samoistne mieszanie. Ciecz rzeczywista ma pewną lepkość, więc przejawia opór podczas płynięcia. Istnienie dyspersji przejawia się w mieszaniu cieczy w przód i w tył (dyspersja wzdłużna). Rozpatrzmy model reaktora z dyspersją osiową (wzdłużną) , zakładając pewien stopień wymieszania wzdłużnego środowiska reakcji. Ten stopień wymieszania charakteryzowany jest wartością współczynnika dyspersji wzdłużnej DL. obszarem bilansowania jest objętość różniczkowa Dv= F * dx, gdzie F to przekrój poprzeczny, a dx to różniczkowy element długości.
Rysunek 5 Schemat reaktora rurowego
Równia bilansowe mają postać równań różniczkowych cząstkowych [37 do 39]:
Powyższe równania opisują stan nieustalony w reaktorze. Warunki brzegowe i początkowe (określające rozkłady stężeń biomasy CB i substratu CA)w chwili początkowej t=0 są następujące [równanie 40]
Na końcu najwyższe stężenie biomasy [41]:
Stężenie substratu [42]:
Stężenie substratu na końcu będzie najniższe [43 i 44]
Model ma zastosowanie głównie teoretyczne - współczynnik DL zmienia się wraz ze zmianą długości reaktora.
Przepływowe reaktory barbotażowe:
Barbotaż - swobodny przepływ gazu przez ciecz w kolumnie.
Średnica pęcherzyka zależy od średnicy dyszy i napięcia powierzchniowego (z reguły kilka mm).
W procesach biologicznych napięcie powierzchniowe zmniejsza się w trakcie procesu. Przewody kołowe w bioreaktorach są dziurkowane od dołu w celu zapobieżenia zapychaniu i mają średnicę 3-5 mm . Barbotowanie zwiększa powierzchnię kontaktu miedzy cieczą a gazem (tlen trudno rozpuszcza się w wodzie). Aparaty te należą do grupy bioreaktorów do których doprowadza się fazę gazową do fazy ciekłej. Fazę gazową może być powietrze dla procesów tlenowych lub lekkie węglowodory (np. metan), będące źródłem węgla. Jeżeli faza ciekła będzie gęsta, mieszanie będzie nieefektowne, stąd barbotażu nie stosuje się np. przy produkcji antybiotyków. BIOREAKTORY WYKŁAD 2 05.03.2012 r.
Podziały reaktorów wg:
Czasu prowadzenia procesu:
Proces ciągły - surowce doprowadzane i produkty odprowadzane w sposób ciągły; stan ustalony - zakłócany np. przy usterkach.
Proces okresowy - stan ciągle nieustalony
Układ półciągły
Rozproszenia:
Układ rozproszony - np. brzeczka - komórki mają swobodny dostęp do składników odżywczych.
Agregaty - mają ograniczony dostęp do pożywki.
Proces ciągły jest najczęściej wydajniejszy od okresowego; nadal jednak większość procesów prowadzi się w sposób okresowy.
Procesy okresowe: produkcja antybiotyków (musimy wymusić metabolizm wtórny), drożdży kulinarnych i piekarskich.
Przełom w produkcji antybiotyków nastąpił w o

(…)

… równaniami, wiążącymi właściwą szybkość wzrostu Rb z warunkami hodowli. Powszechnie stosowane jest empiryczne równanie Monoda [4]:
Wartość ta sama jak dla wersji z  i S.
BIOREAKTORY WYKŁAD 5 26.03.2013 r.
Wielokrotne stany stacjonarne i oscylacje samo wzbudzające.
Równania 29 i 30 można przedstawić w postaci [równania 31 i 32]:
D - szybkość rozcieńczania, odwrotność średniego czasu przebywania [1/h]. D =1…
…, że model 29 i 30 cechować się będzie osobliwościami, charakterystycznymi dla obiektów nieliniowych. Do osobliwości tych należą:
Wielokrotność stanów stacjonarnych
Samowzbudzające się, niegasnące oscylacje stężeń substratów i mikroorganizmów.
BIOREAKTORY WYKŁAD 7 16.04.2013 r.
Sposoby pracy bioreaktorów barbotażowych :
Pojedynczy aparat przepływowy
Aparat wielostopniowy (widok z przodu i z góry)
Aparat…
…) oraz na substratach gazowych zawierających węgiel (metan). Prowadzi się w nich również procesy tlenowe charakteryzujące się dużą szybkością wymiany tlenu (hodowla drożdży na n-alkanach).
Rozpatrzmy proces biochemiczny zachodzący w przepływowym reaktorze zbiornikowym na substracie ciekłym w warunkach izotermicznych.
Następuje skok stężenia między CAf i CA we wnętrzu reaktora.
Równanie bilansowe wzrostu…
... zobacz całą notatkę

Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz