Pobierz numer - Górnośląska Wyższa Szkoła Pedagogiczna

wsew.edu.pl

Pobierz numer - Górnośląska Wyższa Szkoła Pedagogiczna

Podstawowe typy bioreaktorów - reaktor przepływowy o idealnym wymieszaniu – reaktorrównież wyposażony jest w mieszadło utrzymująceHistoria bioreaktorów sięga równie daleko jak historia fer- równomierny rozkład stężenia w objętości komorymentacji. Fermentacja była przedmiotem naukowej deba- reaktora. Do komory dopływa jednocześnie taka samaty już w XIX wieku, jednak proces ten poznano dokład- ilość medium jaka z niego odpływa, objętość utrzymyniejdopiero w 1930 r. Obecnie bioreaktory stosowane są wana jest więc na tym samym poziomie. Urządzeniew technologii żywności, hodowli żywych układów dla takie w mikrobiologii nazywamy chemostatem. Jegopotrzeb medycyny, produkcji farmaceutyków czy wresz- użytkowanie wiąże się z większymi kosztami inwesciew inżynierii środowiska. Aby lepiej zrozumieć współ- tycyjnymi, które rekompensowane są jednak możliczesneprzykłady zastosowań bioreaktorów należy naj- wością automatyzacji wielu procesów i brakiem bezpierwomówić ich podstawowe typy.produktywnych etapów jak w reaktorze wsadowym.Bioreaktorem nazywamy urządzenie, które służy do przezwiększoneryzyko zanieczyszczenia medium zeNiewątpliwą wadą tego typu urządzeń jest jednakprowadzania procesów biochemicznych w warunkachkontrolowanych [1]. W gruncie rzeczy definicję tę rozprzepływu;względu na drogą i trudną sterylizację w warunkachszerzyć można nie tylko na urządzenia, ale także na każdysystem, w którym do czynienia mamy z reakcjami bionieżmoże być wyposażony w systemy mieszające, ich- reaktor o przepływie tłokowym – ten typ reaktora rów-chemicznymi, rozpatrując go jako całość lub dzieląc naelementy składowe. I tak komora osadu czynnego (KOCZ) zadaniem nie jest jednak utrzymanie jednolitego stęjestbioreaktorem, pojedynczy kłaczek osadu czynnego, żenia w reaktorze, a zapobiega sedymentacji i umożkomórkabakteryjna, a w niej – organella komórkowe. liwia kontakt składników mieszaniny reakcyjnej. Po-Śledząc niektóre procesy zachodzące na poziomie molemożebyć opisywany jako kaskada reaktorów o pełnymdzielony umownie na nieskończenie wiele elementówkularnym, po kolejnych etapach doświadczeń dojść możnado takiej kontroli procesu, aby przyniósł on nam pożądany wymieszaniu. Zaletą takiego systemu jest zwiększonaefekt w skali przemysłowej – np. pozyskania produktu efektywność reakcji związana z kinetyką reakcji bio-przemiany materii danego organizmu lub ich grupy.chemicznych. Ta sama objętość reaktora tłokowegow porównaniu do reaktora przepływowego o pełnymBioreaktory odpowiadają tym samym prawom co reaktorywymieszaniu daje lepszy efekt w związku z wyższymchemiczne. Różnica polega jednak na złożoności systemustężeniem przy wejściu do reaktora tłokowego. Wpłyjakimjest żywy organizm. Reakcje biologiczne są bardziejwa ono na szybkość reakcji – w reaktorze przepływrażliwei mniej stabilne, zatem wymagają większej dbawowymstężenie jest natychmiast uśredniane;łości o kontrolę procesu oraz analizy większej ilości czyn-- reaktor ze złożem fluidalnym – reaktor wypełniony jestników niż w przypadku reakcji chemicznych [2].złożem, które unoszone jest za pomocą pompowanegoIstnieje wiele podziałów bioreaktorów. Podstawowy po- gazu lub wraz z przepływem medium reakcyjnego.dział reaktorów [3] przedstawiono na rysunku 1, obejmuje Gaz i medium przepływać mogą przeciwprądowo lubon następujące typy:współprądowo. Na złożu immobilizowane mogą być- reaktor wsadowy (porcjowy) o idealnym wymiesza- enzymy czy mikroorganizmy. Zaletami tego typu rozniu– reaktor ten, którego wielkości mogą się wahać od wiązania są: jednolity rozkład temperatury dzięki możlitrówdo metrów sześciennych, wyposażony jest w sys- liwości ciągłego mieszania złoża i medium oraz możtemmieszania, którego zadaniem jest utrzymanie tego liwość prowadzenia procesu w sposób ciągły. Niewątsamegostężenia danego czynnika w całej objętości pliwą wadą są duże koszty eksploatacyjne i inwestyreaktora.Cykl pracy takiego urządzenia to dopływ – cyjne związane z pompowaniem powietrza, medium,reakcja – odpływ. W przypadku reaktorów biologicz- zwiększonym ryzykiem mechanicznego uszkodzenianych reaktor taki charakteryzuje się względnie niskim płaszcza (a więc i droższym materiałem do jego wykoryzykiemzanieczyszczenia, mutacji, niskimi kosztami nania), koniecznością zwiększenia objętości oraz seinwestycyjnymiw porównaniu do reaktorów przepły- paracji wypłukiwanego złoża;wowych o tej samej objętości oraz zwiększoną kontrolą - reaktor z wypełnieniem – zasada działania tego typufazy wzrostu mikroorganizmów. Praca w cyklach ob- reaktora jest zbliżona do reaktora fluidalnego, z tym żeniża jednak efektywność procesu ze względu na czas wypełnienie osadzone jest na ruszcie lub stanowi elepotrzebnyna poszczególne etapy, takie jak napełnianie, ment konstrukcyjny. Stosowane są tutaj różne wypełczyszczenieczy sterylizowanie. Niestacjonarny cha- nienia charakteryzujące się zróżnicowaną powierzchrakterprzemian utrudnia również automatyzację całe- nią kontaktu oraz oporami przepływu. W przypadkugo systemu;bioreaktorów do czynienia mamy tutaj ze złożamizraszanymi, medium spływa grawitacyjnie. Wzrost ciśnieniamógłby uszkodzić wrażliwy materiał biologiczny,a prędkości – spadkiem skuteczności.* Grzegorz Pasternak, Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska, PolitechnikaWrocławska, ul. Wyb. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, tel. (71) 3202532,e-mail: grzegorz.pasternak@pwr.wroc.pl122 JEcolHealth, vol. 15, nr 3, maj-czerwiec 2011

More magazines by this user
Similar magazines