Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Бич Г. -> "Биотехнология. принципы и применение " -> 183

Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.

Бич Г., Бест Д., Брайерли К., Кумбс Дж. Биотехнология. принципы и применение — М: Мир, 1988. — 480 c.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка): biotehnologiyaprincipiiprimeneniya1988.djvu
Предыдущая << 1 .. 177 178 179 180 181 182 < 183 > 184 185 186 187 188 189 .. 210 >> Следующая

идеальным перемешиванием и проточные биореакторы в режиме полного
вытеснения (реакторы поршневого типа). Биореакторы с идеальным
перемешиванием могут работать как хемостаты или как турбидостаты. В
хемостате поддерживается постоянная плотность микробной культуры за счет
потребления лимитирующего субстрата или какого-либо иного питательного
вещества, а в систему турбидостата входит светочувствительное устройство,
которое измеряет оптическую плотность культуры и обеспечивает ее
постоянство. В промышленности, как правило.
Химическая технология и биотехнология
421
Рис. 10.5. Соотношение между образованием микробной биомассы в реакторе,
работающем в непрерывном и периодическом режимах, для различных количеств
посевого материала, максимальных удельных констант скорости роста и
продолжительностей непродуктивного этапа периодического цикла; D=Q,8 цт
для непрерывной системы (Aiba et al., 1973).
применяются реакторы, работающие в режиме хемостата, поэтому о
турбидостатах мы далее говорить не будем.
Любой анализ производственных характеристик биореактора включает изучение
свойств существующих в нем потоков, а также кинетики роста
микроорганизмов и осуществляемых с их участием превращений. Для описания
потока в проточном реакторе непрерывного действия удобнее всего
использовать
422
Глава 10
распределение частиц, проходящих через реактор, по времени их пребывания
в реакторе. В случае проточного реактора полного вытеснения все элементы
жидкости проходят через реактор строго упорядоченно, так что любой данный
элемент никак не перемешивается с элементами, поступающими в реактор до
или после него, т. е. отсутствует осевое перемещение. Следовательно, для
стационарного состояния проточного реактора с полным вытеснением все
порции жидкости, поступающие в реактор, находятся в нем одинаковое время.
Среднее время пребывания задается соотношением
где V - объем реактора, F - объемный поток жидкости, поступающий в
реактор и вытекающий из него. Напротив, содержимое проточного реактора
непрерывного действия с идеальным перемешиванием является полностью
однородным, а потому его состав идентичен составу вытекающей из реактора
жидкости. Питательные вещества, поступающие в реактор, немедленно
перемешиваются с его содержимым и находятся в реакторе разное время. Тем
не менее среднее время пребывания для такого реактора тоже определяется
соотношением (32), хотя кривые распределения времени пребывания для этих
двух типов реакторов совершенно различны.
Кривые вымывания для данных реакторов также сильно различаются.
Представим себе, что реактор каждого типа наполнен жидкостью, в которой
до начала поступления новых ее порций дискретно и равномерно распределены
инертные, несегрегирующие частицы, причем объемные потоки, выходящие из
каждого реактора, одинаковы. Тогда число частиц в каждом реакторе будет
равно
Qo = Vx0, (33)
где V-объем жидкости, Хо- начальная концентрация. При поступлении в
реактор новых порций чистой жидкости из него будет вытекать поток
(обеспечивающий постоянство объема содержимого реактора), концентрация
твердых частиц в котором будет неодинакова для разных типов реакторов.
При этом число частиц, остающихся в реакторах, будет непрерывно
уменьшаться.
Для идеального проточного реактора с полным вытеснением концентрация
частиц в вытекающей жидкости будет равна Хо до тех пор, пока время
вытекания t не станет равно времени пребывания т; в этот момент х станет
равным нулю. Число частиц, остающихся в реакторе, будет линейно
уменьшаться во времени и при t=т станет равным нулю. Для реальных проточ-
Химическая технология и биотехнология
423
ных реакторов е полным *
вытеснением наблюдает- so-ся несколько иная карти- f на из-за осевого
перемешивания и диффузии.
Для реакторов с полным перемешиванием концентрация частиц в вытекающей
жидкости всегда будет равна концентрации частиц в содержимом реактора.
Кривая вымывания для таких реакторов, как и кривая распределения времени
пребывания, будет представлять собой отрицательную экспоненту. Изменение
концентрации частиц и их числа в реакторе описываются уравнением
*L=-------22 = Dx. (34)
dt dt
Используя соотношения для скорости вымывания, уравнения роста
микроорганизмов и образования продукта, а также выражение для
коэффициентов выхода биомассы, можно получить уравнения материального
баланса, которые описывают работу идеального проточного реактора
непрерывного действия. Для этого нужно найти соотношение, в котором
накопление какого-либо продукта выражено через увеличение его количества
благодаря входящему потоку, уменьшение из-за вытекающего потока,
увеличение за счет роста или образования продукта в реакторе, уменьшение
за счет использования в реакторе и увеличение за счет рециркуляции
потока.
Уравнение материального баланса для биореактора, работающего в проточном
режиме с идеальным перемешиванием без рецикла, т. е. обычного хемостата
(рис. 10.6), где продуктом служит только микробная биомасса, выглядят
Предыдущая << 1 .. 177 178 179 180 181 182 < 183 > 184 185 186 187 188 189 .. 210 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed