scan0066

70

7.4.2. Hodowla ciągła z recyrkulacją biomasy

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

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

Rys. 7.6. Hodowla ciągła z recyrkulacją biomasy

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

F = F₀( 1 +(o) F₀=F_e+F_x

(7.23)

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

Bilans fermentora

dX_

dt

X[p(S) -(1 +o)D] +D g>X*

^ = D[S_f-(\+u)S]-₁L₁l(S)X di    Y_xs

(7.24)

D =

stąd

ii - l-«

D

^fX_x

-1

(7.25)

X

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

Bilans separatora ma postać

FX-F,X' + F_xX_x + aF₀X_x

(7.26)

Po przekształceniu otrzymujemy

X

F X,

1 _+w

*

F_t

1 + co - —

(7.27)

Jeśli odciek odpływający z separatora biomasy nie zawiera drobnoustrojów (X_t = 0), to stężenie biomasy w strumieniu zawracanym jest równe

X

1 + co

1 + co

F_e

1 + 0) —

(0

(7.28)

Po uwzględnieniu (7.28) w (7.25) uzyskuje się

.il-i

JŁ = 1 -

(7.29)

F,

1 +u

Dla X_e = 0 jest

w

— — 1 —

D

F,

1

(7.30)

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

lim [») (7.31)