scan0066

70

7A2. Hodowla ciągła tl recyrkulacją biomasy

Rozpatrzymy obecnie układ fermentora przepływowego z separatorem umożliwiającym zawracanie biomasy do fermentora (rys. 7.6).

Do układu dopływa świeży strumień pożywki F₀ zawierający S_p substratu limitującego wzrost. Do reaktora, oprócz strumienia F₀, doprowadzany jest strumień recyrkulującej biomasy o stężeniu X_x. Stężenie biomasy w płynie odprowadzanym z fermentora wynosi X. Płyn ten kierowany jest do separatora, z którego wypływa zagęszczona biomasa oraz eluat w ilości F_e i o stężeniu biomasy X_g. Część wydzielonej zagęszczonej biomasy w ilości F_x jest odprowadzana z układu.

Dla uproszczenia rozważań przyjmiemy, że gęstość biomasy jest równa gęstości roztworu. Bilans przepływów przyjmie zatem postać

(7.23)

- Fq (1 + o))

= F + F

gdzie w jest stopniem recyrkulacji, tzn. stosunkiem natężenia przepływu strumienia zawracanego do natężenia przepływu strumienia zasilającego.

Bilans fermentora

— = X[\i(S)-(1 + <ó)D]+DuX_y

dt

(7.24)

stąd

(7.25)

1-0)

Ł

D

zatem szybkość zasilania fermentora będzie zależała od stopnia zatężenia biomasy w separatorze.

Bilans separatora ma postać

(7.26)

FX = F,X, + F_zX_x*<oF₀X_x

Po przekształceniu otrzymujemy

X

+ (0 -

(7.27)

1+0)

Jeśli odciek odpływający z separatora biomasy nie zawiera drobnoustrojów (X = Q), to stężenie biomasy w strumieniu zawracanym jest równe

X

1+0)

1 + 0)

F,

1 + 0)--*-

■0)

(7.23)

Po uwzględnieniu (7.28) w (7.25) uzyskuje się

O)

F.

o \

X

(7.29)

Dla X_e = 0 jest

F_

(7.30)

+ O) -

Jeżeli znaczna część biomasy wydzielanej w separatorze jest zawracana (F_x < F), to graniczne wartości przepływów w reaktorze z recyrkulacją biomasy są znacznie większe niż dla prostej hodowli ciągłej

(7.31)

lim (—I = 0

JWo W