scan0075 3

88

np. w aparatach inżektorowych. W aparatach typu air-lift cyrkulacja cieczy wymuszona jest dzięki różnicy gęstości płynu w poszczególnych częściach aparatu. W części wznoszącej, w której występuje większe zatrzymanie gazu, przepływ cieczy skierowany jest do góry. W części, w której zatrzymanie gazu jest mniejsze ciecz płynie do dołu. W kolumnach barbotażowych wymieszanie zawiesiny uzyskiwane jest w wyniku ruchu rozproszonych pęcherzy gazowych. Fcrmentory do których energia dostarczana jest z fazą gazową wyróżniają się prostą konstrukcją oraz dużą niezawodnością z powodu braku elementów ruchomych.

Na rys. 8.4 pokazano schematy typowych reaktorów z mieszaniem gazem.

Rys. 8.4. Schematy typowych reaktorów z mieszaniem gazem: a) kolumna typu air-lift: b) kolumna barbotażowa; c) kolumna z pólkami sitowymi

W hodowlach tlenowych istotną rolę odgrywają koszty napowietrzania. Powstało wiele interesujących konstrukcji reaktorów, pozwalających uzyskać efektywne napowietrzanie mierzone szybkością absorpcji tlenu przy niskich nakładach energetycznych. W tablicy 8.2 zestawiono uzyskiwane w poszczególnych typach fermentorów szybkości absorpcji tlenu, wartości zużycia energii oraz współczynnika efektywności określającego zużycie energii na jednostkę absorbowanego tlenu.

W trakcie hodowli może być kontrolowanych wiele parametrów, zarówno Fizycznych jak i fizykochemicznych. W tablicy 8.3 zestawiono podstawowe wielkości mierzone w procesach bioreaktorowych.

W hodowlach okresowych z ciągłym dozowaniem pożywki oraz w hodowlach ciągłych bardzo ważne jest kontrolowanie natężenia dopływu pożywki.

Obok pomiarów parametrów procesu, w wielu systemach fermentacji wymagane jest dokładne sterowanie. Najczęściej dotyczy to utrzymywania stałej temperatury hodowli, stałej wartości pH oraz stałej wartości stężenia rozpuszczonego tlenu. Układy regulacji i sterowania hodowlą mogą być bardzo złożone. Coraz częściej stosuje się komputerowe sterowanie procesem.

Tablica 8.2

Porównanie różnych typów fermentorów stosowanych do procesów tlenowych

Nazwa reaktora	Moc [kW/m^3]	SWT Ikg Cym^3hl	Efektywność Ikg Oj/MJ]
Reaktor z mieszadłami	10	3	0.08
Reaktor z mieszadłem i mrą cyrkulacyjną	4-11	3-5	0.075-0,35
Reaktor z mieszaniem zewnętrzną pompą	2.5-5	4.5-8	0.4-0.5
Kolumny baibotażowc	2.5	1	0.12
Kolumny air-lift	3.5	3	0.24
Kolumny półkowe	3.5	6-7	0,5-0.6
Reaktory z kołem łopatowym	9	7	0,22
Złoża zraszane	1.5	2.5	0.46
Aeratory powierzchniowe	1.2-1.6	2-3.7	0.4-0.5
Kolumny szybowe	10	10-12	0,2-0.3

Tablica 8.3

Wielkości mierzone w biorcaktorach

Wielkość	Metoda pomiaru	Uwagi
1	2	3
Parametry fizyczne
Natężenie przepływu powietrza	Kryzy pomiarowe, rotametry	Metody proste, łatwe
Natężenie przepływu cieczy	Kryzy pomiarowe, rotametry. przepływomierze łopatkowe	Ważne w hodowlach ciągłych i okresowych z ciągłym dozowaniem pożywki
Poziom cieczy w fermentorze	Czujniki pojemnościowe, oporowe
Poziom piany w fcnr.cntorzc	Czujniki pojemnościowe	Ważne w hodowlach tlenowych