Биореактор
Cтраница 1
Биореактор, ферментер ( Bioreactor) Устройство, в котором протекают биохимические реакции при участии живых микроорганизмов, клеточных экстрактов или ферментов. Часто этот термин относится к сосуду, в котором растут микроорганизмы. [1]
Биореакторы могут быть более быстрым и эффективным средством обезвреживания опасных отходов. Ex-situ реакторы делают возможным эффективное перемешивание, аэрацию и рост бактерий с повышенным контролем за временем отстоя, добавлением питательных веществ, температурой, рН и концентрацией. Альтернативой является биоочистка in situ, которая устраняет проблемы, связанные со сбором и транспортировкой опасных отходов для обработки. Биоочистку можно комбинировать с физическими методами, с такими, как экстракция паром или адсорбция на угле для удаления летучих соединений, или с химическими методами для удаления токсичных компонентов и металлов Для любого эффективного проекта биоочистки необходимы доступность требуемых микроорганизмов, разлагающих загрязнители, и их способность наращивать достаточные объемы биомассы. [2]
Биореактор рассматривается как аппарат идеального перемешивания, функционирование которого полностью характеризуется только кинетикой процесса биосинтеза. В этих условиях скорость роста микроорганизмов зависит только от концентрации лимитирующего субстрата. [3]
Сухой биореактор загружается насадкой из биоактивного сорбирующего материала ( компост, торф), через который продуваются загрязненные газы. Сорбированные соединения активно окисляются микробными сообществами, развивающимися на поверхности насадки, одновременно регенерируя ее. По такой биотехнологии, например, производится очистка воздуха в свинарниках. [4]
Представим биореактор, состоящий из двух зон с различным уровнем смешения среды. [5]
Размер биореактора лимитируется его способностью эффективно отдавать тепло, выделяемое микроорганизмами в ходе метаболизма и высвобождаемое в результате перемешивания. Если теплоотдача недостаточна, температура среды может превысить критическую, что уменьшит выход продукта. Для отвода тепла используют охлаждающую рубашку или змеевики, помещаемые внутрь реактора. [6]
 |
Селекция в реакторе с активным илом. [7] |
Для биореакторов принципиально важными являются несколько типов биологических превращений: биологический рост, гидролиз, распад. [8]
Классификация биореакторов и их производительность - Химические реакции можно классифицировать по-разному. Если иметь в виду выбор конструкции реактора, то, вероятно, наиболее полезной будет классификация, основанная на том, в однофазной или в многофазной среде протекает данная реакция. Реакции, идущие в однофазной среде, называются гомогенными, а в многофазных - гетерогенными. Для большинства ферментативных реакций и многих реакций, протекающих при участии микроорганизмов, подобная классификация не является однозначной, йоскольку они занимают весьма обширную область между гомогенными и гетерогенными реакциями. Чтобы упростить классификацию биохимических реакций, условились считать реакционные системы, в которых существуют только-микроградиенты концентраций, гомогенными, а системы с макроградиентами - гетерогенными. Следовательно, для биохимических реакций понятия гомогенности и гетерогенности не совпадают с таковыми для химических реакций. [9]
Модель биореактора в целом ( IV ступень) формируется на основе рассмотренных блоков ( / / / ступень) - моделей гидродинамики, массообмена и теплообмена с учетом модели кинетики роста популяции микроорганизмов. Разработанная таким образом модель отражает характерные особенности процесса ферментации в данном биореакторе и может использоваться для оптимального расчета параметров его работы и конструктивных характеристик при анализе БТС. [10]
Большинство современных биореакторов представляют собой ферментеры для периодического культивирования с перемешиванием. Однако проблема иммобилизации клеток тесно связана с непрерывным культивированием. Кроме того, в ферментерах с перемешиванием частицы с иммобилизованными клетками часто разрушаются. Поэтому необходимо создавать другие типы реакторов для использования иммобилизованных клеток. Несмотря на большое число статей, посвященных методам иммобилизации клеток, практически отсутствует подробное рассмотрение реакторов с иммобилизованными клетками. [11]
В биореакторах ( ферментаторах) биохимические процессы нередко совмещаются с абсорбцией, экстракцией, испарением, адсорбцией и другими массообменными процессами. [12]
В биореакторе с псевдоожиженным слоем объединены преимущества аэротэнков и биофильтров. Как в биофильтре популяция микроорганизмов покрывает зерна пластмассовой загрузки. Частицы пенополисти-рола обеспечивают значительную площадь поверхности для роста микроорганизмов активного ила. [13]
В биореакторах коалесценция и поверхностное натяжение не могут изменяться независимо друг от друга и произвольным образом, однако несомненно они изменяются в ходе процесса или в результате добавления соединений, контролирующих пе-нообразование. Теоретически уменьшение среднего размера пузырьков при диспергировании газов в жидкостях может происходить при интенсификации перемешивания. Механизм разрушения пузырьков в изотопическом турбулентном потоке мы - обсуждать не будем. [14]
Хорошо известны биореакторы с механическим перемешивающим устройством типа ультрамикс и мультистаг, разрабатываемые фирмой Хемап. Применение многоступенчатой мешалки и перфорированного центрального диффузора в аппарате создает хорошие условия для равномерного диспергирования подаваемого газа во всем биореакторе. Высокая удельная энергия на перемешивание ( 6 - 8 кВт / м3) обеспечивает интенсивную турбулизацию среды и массопередачу кислорода в системе газ-жидкость - клетка. [15]
Страницы: 1 2 3 4