Биореакторы других типов

 

В табл. 9.13 перечислен ряд факторов, стимулировавших разработку новых типов и конструкций биореакторов. Многие из этих факторов сыграли свою роль при разработке компанией JCI чрезвычайно крупномасштабного процесса производства белка одноклеточных организмов. Общий объем соответствующего реактора составляет 2300 м³ (колонна диаметром 7 м и высотой 60 м, рабочий объем реактора 1560 м³). Более того, в этом реакторе микроорганизмы растут на метаноле, что приводит к выделению чрезвычайно большого количества тепла. При таком объеме ферментеры обычной конструкции с механическим перемешиванием и барботажем совершенно непригодны, что и послужило стимулом для разработки новых реакторов эрлифтного типа, упоминавшихся в предыдуш,ем разделе.

 

Таблица 9.13. Факторы, оказавшие влияние на разработку реакторов новых типов [50]

РИС. 9.37. Биореакторы, в которых энергия расходуется на механическое движение внутренних устройств [50].

Обозначения: Г —газ (воздух); К—внутренний канал; Д —двигатель; ОП—отражательные перегородки; ПГ — пеногаситель; Ж —жидкая фаза; ВЦ — вращающийся цилиндр

 

Предлагались и другие конструкции реакторов, которые прошли испытания в различных масштабах — от лабораторного прибора и пилотной установки до крупномасштабного промышленного аппарата. Хорошая обзорная статья, посвяш,енная сравнительному изучению реакторов различных конструкций и их характеристик с точки зрения эффективности использования энергии для диспергирования газа и перемешивания, опубликована Шюгерлем [50]. В этом обзоре предложено подразделять реакторы на три основных группы в соответствии со способом потребления энергии.

В реакторах первой группы энергия расходуется на механическое перемещение внутренних устройств (рис. 9.37). В некоторых из реакторов этой группы с помощью внутренних каналов устанавливается определенная структура течений, например циркуляция жидкости. Реактор 1.6 представляет собой горизонтально расположенный аппарат с циркуляцией жидкой фазы и с пеноотделителем, заполненным газожидкостной смесью. В реакторе типа 1.9 перемешивание происходит за счет пульсации жидкой фазы, а в реакторах конструкции 1.11 (представлен вид сбоку) путем периодического погружения размещенных на вращающемся валу дисков в жидкую реакционную смесь, находящуюся в нижней части реактора.

На рис. 9.38 представлены конструкции реакторов другой группы, в которых энергия, расходуемая на циркуляцию жидкости, подается с помощью насоса, расположенного вне реактора. В реакторе 2.1 направленная сверху вниз струя жидкости стремительно уходит в реакционную смесь, а в конструкции 2.7 имеются сопла, распыляющие жидкость и расположенные на концах вращающегося стержня.

Схемы реакторов последней группы, в которых энергия расходуется на сжатие газа, поступающего в реактор, изображены на рис. 9.39. В больщинстве реакторов этой группы имеются те или иные внутренние устройства, способствующие более тщательному диспергированию газа, а также различные устройства для циркуляции жидкой фазы. Дополнительные сведения о всех упомянутых конструкциях реакторов и расщиренный перечень литературы читатель может найти в обзоре Шюгерля [50].