Классификация способов ферментации и ферментеров - Аэробные и анаэробные биореакторы
Ферментация - это совокупность процессов, результатом которых является культуральная жидкость [6].
Ферментация (культивирование) может протекать как в аэробных, так и в анаэробных условиях (рис. 1).
Рисунок 1 - Классификация процессов ферментации
Аэробное культивирование применяют в тех случаях, когда в процессе задействованы аэробные микроорганизмы-продуценты. Аэрацию смеси осуществляют подачей воздуха или других газов через газоподводящие трубки, форсунки и т. д.
Анаэробные процессы протекают в герметичных емкостях либо посредством продувания культивируемой среды инертными газами. Конструкция ферментера при анаэробной ферментации проще, чем при аэробной [4].
Анаэробный ферментер - anaerobic digester, anaerobic reactor - биореактор, предназначенный для оптимизации анаэробной ферментации; широко используется для обработки отходов с высоким содержанием твердых веществ, например навоза, городских стоков и др.
Аэробный ферментер - aerobic reactor - биореактор, обеспеченный системой аэрации для культуры аэробных организмов.
Рисунок 2 - Классификация ферментеров
Для каждого вида процесса ферментации разработаны различные конструкции ферментеров (рис. 2).
Так, например, разработаны аппараты аэробной поверхностной ферментации, которые широко применяются для производства органических кислот. Поверхностная жидкофазная ферментация протекает в бродильных вентилируемых камерах с размещенными на стеллажах кюветами. В таких же камерах, но с размещенными на стеллажах лотками, в которые насыпают сыпучую твердую среду слоем 10...15 мм, проводят твердофазную ферментацию. С целью лучшей аэрации среды днище лотков выполнено перфорированным [6].
C целью интенсификации массо - и энергообмена клеток со средой разработаны аппараты аэробной глубинной ферментации. Но эти аппараты имеют более сложную конструкцию. С точки зрения конструктивных особенностей ферментеры различаются способами подвода энергии и аэрации среды [6]:
Ферментеры с подводом энергии к газовой фазе;
Ферментеры с подводом энергии к жидкой фазе;
Ферментеры с комбинированным подводом энергии (рис. 2).
В ферментерах с подводом энергии к газовой фазе аэрация и перемешивание субстрата происходит сжатым воздухом.
К таким аппаратам относятся:
Барботажные ферментеры. Подача воздуха в них осуществляется через барботажные устройства, которые расположены в нижней части аппарата;
Аппараты с диффузором. Смешивание субстрата с воздухом, который поступает по распределительным трубам, в данных ферментерах происходит в нижней части аппарата посредством внутреннего цилиндр-диффузора;
Трубчатые ферментеры. Под действием потока воздуха жидкость циркулирует по реактору и сепаратору;
Ферментеры с форсуночным распределением воздуха. Воздух в таких ферментерах подается через форсунки, расположенные в нижней части аппаратов;
Ферментеры колонного типа выполнены в виде цилиндрической колонны, которая разделена горизонтальными перегородками на несколько секций. В таких устройствах воздух барботирует через слой жидкости каждой тарелки, за счет движения жидкости через кольцевую щель обеспечивается противоточное движение двух фаз - газовой и жидкой.
К ферментерам с подводом энергии к жидкой фазе относятся:
Аппараты с самовсасывающей турбиной состоят из цилиндрического диффузора и мешалки с полыми лопастями и валом. При вращении мешалки создается разрежение, которое приводит к подъему жидкости в кольцевом зазоре между диффузором и стенками аппарата с последующим ее возвращением в диффузор;
Ферментер с турбоэжекторными перемешивающими устройствами. Эти устройства разделены вертикальными перегородками на несколько секций. В каждой секции имеется эжектор и диффузор. Перемещение жидкости из одной секции в другую происходит через окна в перегородках.
Ферментеры с комбинированным подводом энергии представляют собой цилиндрический сосуд, внутри которого расположена механическая мешалка и барботер. В аппаратах этого типа подвод энергии к газовой фазе осуществлен для аэрации, а к жидкой фазе - для перемешивания. Перемешивание в данных ферментерах осуществляется тремя способами.
Аппараты с механическим перемешиванием снабжены механической мешалкой. Аэрация осуществляется путем барботажа. С целью разбрызгивания воздуха рядом с барботером установлен механический вибратор.
Аппараты с пневматическим перемешиванием. Перемешивание и аэрацию усиливают с помощью вращающихся дисков с отверстиями или придонных пропеллеров. Такие аппараты могут быть также дополнены диффузором.
В аппаратах с циркуляционным перемешиванием жидкость циркулирует по замкнутому контуру. Движение субстрату придает насос или другое аналогичное устройство. Ферментеры выполнены в виде цилиндра.
Похожие статьи
-
Введение - Аэробные и анаэробные биореакторы
Технологическое оформление процессов промышленной биотехнологии в значительной мере определяется отношением микроорганизма-продуцента к кислороду. При...
-
Специфические способы определения удельной свободной поверхностной энергии - Коллоидная химия
Поверхностная энергия , энергия, сосредоточенная на границе раздела фаз, избыточная по сравнению с энергией в объеме. При увеличении поверхности раздела...
-
Введение - Классификация и номенклатура витаминов. Роль витаминов в обмене веществ
Целью данного реферата является на основе знаний о витаминах определить их сущность, классификацию и значение для организма взрослого и ребенка. Задачи:...
-
Эмульсия - дисперсная система, состоящая из микроскопических капель жидкости (дисперсной фазы), распределенных в другой жидкости (дисперсионной среде)....
-
Производство лимонной кислоты методом ферментации - Бродильное производство органических кислот
Производство лимонной кислоты методом ферментации при участии грибов также принадлежит к числу давних биотехнологических процессов; оно было налажено в...
-
Существует три основных типа окислительно-восстановительных реакций: 1. Если окислитель и восстановитель находятся в молекулах различных веществ, то...
-
Обычно различаю Колоночную осадочную хроматографию, проводимую в хроматографических колонках, и Плоскостную осадочную хроматографию, реализуемую на...
-
Абсорбция -- поглощение веществ из газа (обычно из газовой смеси) или жидкости жидкостями или--реже--твердыми телами. Жидкость или твердое тело,...
-
Математические методы в экономике -- научное направление в экономике, позволяющее анализировать и прогнозировать состояния экономических процессов с...
-
Первое пробное исследование по получению формальдегида из метанола в присутствии смеси оксидов железа и молибдена проведено в начале 30-х годов [17, стр....
-
В России процесс окисления этиленгликоля с получением глиоксаля в промышленных масштабах не реализован, что обусловлено отсутствием соответствующих...
-
Математическое моделирование экономических явлений и процессов является, как указывалось выше, важным инструментом экономического анализа. Оно позволяет...
-
Классификация дисперсных систем - Общая характеристика дисперсных систем и методы их получения
Рассматривается классификация именно дисперсных систем, т. к. коллоидные растворы являются видом дисперсных систем. Следует отметить, что коллоидная...
-
Диэлектрическая проницаемость (ДП) раствора е относится к важнейшим факторам из числа оказывающих наиболее сильное влияние на характеристики протекающего...
-
Как делают бумагу в наши дни - Бумага. Классификация бумаги, ее свойства
Начальным звеном в технологической цепочке изготовления бумаги служит открытый склад древесного сырья, называемый лесной биржей. Такие склады есть у...
-
Бизнес документирование организационный ценность Рассмотрим деятельность предприятия с точки зрения цепочек создания ценности. Для этого необходимо...
-
Наиболее ранним способом формализации экономико-математических и ТС является представление физических явлений с помощью систем дифференциальных...
-
Нysys Эта программа предназначена для технологических расчетов. С помощью программы Hysys можно разрабатывать адекватные стационарные и динамические...
-
В основу классификаций хроматографических методов положены принципы, учитывающие следующие различные особенности процесса разделения: * различия в...
-
В основе моделирования лежит теория подобия, которая утверждает, что абсолютное подобие может иметь место лишь при замене одного объекта другим точно...
-
Данную дипломную работу можно рассматривать как научно - исследовательскую работу (НИР). Работа является разработкой технологической схемы парофазного...
-
Возникновение горения чаще всего связано с нагреванием горючей системы тем или иным источником воспламенения. При этом энергия молекул горючего и...
-
Элементы технологических схем производства формальдегида на оксидном катализаторе (рисунок 1.3 и 2.2) не совпадают, поскольку программная система Hysys...
-
Автоматизированные обучающие системы включают в себя комплекс учебно-методических материалов (демонстрационных, теоретических, практических,...
-
Формальная классификация моделей Формальная классификация моделей основывается на классификации используемых математических средств. Часто строится в...
-
Формальная классификация моделей Формальная классификация моделей основывается на классификации используемых математических средств. Часто строится в...
-
Эта важная технологическая операция, состоящая в обеспечении основного производства достаточным количеством высококачественной биомассы клеток продуцента...
-
Их относят к группе аппаратов, работающих без циркуляции; процесс выпаривания осуществляется за один проход жидкости по кипятильным трубам, причем...
-
Аппаратурное оформление - Каталитический риформинг
Риформинг реагент реакция химический Очистку газов с использованием катализа проводят в реакторах гетерогенных реакций в системе газ - твердое. Из этого...
-
МИКРОГЕТЕРОГЕННЫЕ СИСТЕМЫ. ЭМУЛЬСИИ - Микрогетерогенные системы. Суспензии и пасты
Эмульсии - системы образованные смешиванием двух взаимонерастворимых жидкостей, т. е. это лиофобные дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой и...
-
Способность минералов закрепляться на поверхности раздела воздух - вода (или в общем случае газ - жидкость) зависит от степени полярности минеральной...
-
АЭРОЗОЛИ, ПЕНЫ И ПЕННЫЕ ПЛЕНКИ - Микрогетерогенные системы. Суспензии и пасты
Аэрозоли - микрогетерогенные системы, в которых частицы твердого вещества или капельки жидкости взвешены в газе или дисперсные системы с газовой...
-
Заключение - Абсорбция аммиака
На современном этапе для большинства промышленных предприятий очистка вентиляционных выбросов от вредных веществ является одним из основных мероприятий...
-
Механические способы разрушения эмульсий. - Методы разрушения нефтяных эмульсий
Все механические способы разрушения нефтяных эмульсий имеют очень ограниченное применение (фильтрация, центрифугирование), а некоторые (например,...
-
Введение - Характеристика, классификация, история аварий на атомных электростанциях
Ядерная энергетика (Атомная энергетика) -- это отрасль энергетики, занимающаяся производством электрической и тепловой энергии путем преобразования...
-
Способы получения благородных газов - Благородные газы и их свойства
Благородные газы встречаются в земной коре и атмосфере. Гелий - второй по распространенности элемент во Вселенной, в земной коре содержание гелия...
-
Содержание и классификация динамических эконометрических моделей - Эконометрика как наука
Можно выделить два основных типа динамических эконометрических моделей. К модели первого типа относятся модели авторегрессии и модели с распределенным...
-
Классификация экономико-математических методов - История развития методов и моделей в экономике
Велика роль математических моделей при описании экономических объектов и процессов, что, безусловно, подтверждается историей развития этого направления...
-
Разберемся, что есть в грудном молоке изначально и не зависит от того, чем питается женщина, а чего может и не хватать, если рацион мамы однообразный и...
-
Технологическая схема производства - Производство хлорида калия галургическим способом
Принципиальная технологическая схема приведена на рис. 2. Перед выщелачиванием сырую руду подвергают дроблению. В калийной промышленности в последние...
Классификация способов ферментации и ферментеров - Аэробные и анаэробные биореакторы