Bioreactoare

Extras din referat Cum descarc?

REACTOARE BIOCHIMICE 
Bioreactorul sau fermentatorul este utilajul in care se realizeaza cultura de microorganisme sau procesul de bioconversie si este considerat inima procesului tehnologic. 
Rentabilitatea unui proces biochimic (caracterizat prin viteze scazute de reactie, 
concentratii finale reduse ale produsilor, viscozitate mare a mediului si comportare reologica nenewtoniana, consumuri energetice ridicate necesare prelucrarii unor volume mari de lichide, amestecare, aerare etc.) depinde in mare masura de conditiile de operare ale fermentatorului si de volumul sau. Volumul bioreactoarelor variaza in limite foarte largi de la cateva sute de litri la zeci de mii de m3. Cateva exemple in acest sens sunt prezentate in continuare: 
Domeniul de utilizare Volum, m3
Epurarea biologica a apelor uzate (cu namol activ) 25.000 - 30.000
Biomase proteice 1500 - 2000
Fabricarea berii 300 - 500
Obtinerea de acizi carboxilici (citric, lactic) 200 - 300
Obtinerea drojdiei de panificatie 200
Fabricarea de antibiotice 100 - 200
Fabricarea iaurtului 10
Fabricarea painii 1
Clasificarea bioreactoarelor se face in functie de o serie de criterii si anume: 
-Natura proceselor biochimice, se definesc ca 
- reactoare biochimice reactoarele utilizate pentru procese de bioconversie, adica procese 
catalizate de enzime sau celule, libere sau imobilizate; 
- reactoare biologice - fermentatoare reactoarele utilizate in procese de transformare a 
substratului in prezenta microorganismelor. 
-Modul de amestecare 
- bioreactoare cu amestecare mecanica echipate cu amestecatoare (agitatoare) de diferite 
tipuri constructive; 
- bioreactoare cu amestecare pneumatica in care amestecare se realizeaza prin barbotarea 
unui gaz (aer, dioxid de carbon, metan etc.); functie de tipul constructiv si functional se 
deosebesc: 
- bioreactoare tip coloana 
- bioreactoare tip air-lift cu circulatie interna sau externa 
- bioreactoare cu strat fluidizat; 
- bioreactoare cu amestecare hidraulica, care se bazeaza pe circulatia sau recircularea 
mediului cu ajutorul pompelor. Din acest punct de vedere sunt bioreactoare cu circulatie 
interna sau externa, cu duze (jet) exterioare si interioare (inecate), cu pulverizare, cu strat 
fluidizat sau cu contact multiplu, 
- bioreactoare cu amestecare mixta. -Modelul de curgere 
- cu amestecare perfecta in care in orice punct din interiorul mediului parametri procesului 
(concentrati, temperatura, pH) au aceeasi valoare; 
- cu deplasare totala in care valorile parametrilor variaza pe directia de curgere. 
Ambele modele sunt ideale, comportarea reala situandu-se intre cele doua modele ideale. -Modul de functionare 
- discontinue, lucreaza in sarje; 
- semicontinue, unul sau mai multi componenti ai mediului de alimenteaza in mod continuu, 
in limita volumului util al vasului; 
1 
- continue, recomandate pentru cantitati mari de mediu, functioneaza in regim stationar; 
- cu recirculare, realizeaza o crestere a gradului de asimilare a substratului si asigura un 
transfer termic si de masa eficient. 
-Regimul termic 
Bioreactoarele pot functiona in regim: 
- izoterm; 
- adiabat; 
- neizoterm, neadiabat. 
-Necesarul de oxigen 
Corespunzator naturii microorganismelor care realizeaza transformarea de substrat, bioreactoarele pot fi: 
- aerobe; 
- anaerobe. 
-Volumul utilajului 
Din acest punct de vedere: 
- bioreactoarele cu volume mai mici de 50 l sunt considerate de laborator; 
- cele cu volume cuprinse intre 50 l si 5 m3 -pilot; 
- utilajele care depasesc ca volum 5 m3 sunt bioreactoare industriale. 
In alegerea sau conceperea unui bioreactor trebuie sa se tina seama nu numai de 
caracteristicile procesului biochimic ci si de alte cateva considerente, printre care: 
o sa permita curatare si sterilizare simpla si rapida, inclusiv pentru echipamentele conexe; 
o sa realizeze un transfer de caldura si de masa (in special pentru oxigen, in cazul proceselor 
aerobe) eficient; 
o sa permita un control eficient al spumarii; 
o sa permita folosirea unor materiale de constructie care sa nu interactioneze cu mediul nutritiv, 
material care sa nu contina elemente cu caracter inhibitor; 
o sa fie caracterizat prin flexibilitate, adica posibilitatea utilizarii utilajului in diferite procese; o costuri cat mai reduse de investitie si operare. 
BIOREACTORUL CU AMESTECARE MECANICA - reprezinta unul dintre cele mai utilizate tipuri de bioreactoare; particularitatile constructive si de functionare care deosebesc bioreactoarele din aceasta categorie se refera la tipul de agitare, tipul de barbotor (pentru cele aerobe), sistemul de transfer termic, etc. 
Modelul clasic de bioreactor este construit dintr-un recipient cilindric (virola) din OL inox sau sticla (pentru capacitati de pana la 30 l) prevazut cu fund si capac elipsoidal. 
In functie de capacitate (gradul de incarcare), amestecarea se realizeaza cu ajutorul unui agitator simplu sau multiplu, la care se pot adauga sicane. 
Regimul termic este asigurat prin intermediul unei mantale, in care circula agent termic, si cu ajutorul unor serpentine interioare.

Fisiere in arhiva (1):

 Bioreactoare.doc