Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Бич Г. -> "Биотехнология. принципы и применение " -> 195

Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.

Бич Г., Бест Д., Брайерли К., Кумбс Дж. Биотехнология. принципы и применение — М: Мир, 1988. — 480 c.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка): biotehnologiyaprincipiiprimeneniya1988.djvu
Предыдущая << 1 .. 189 190 191 192 193 194 < 195 > 196 197 198 199 200 201 .. 210 >> Следующая

поверхности, dK - диаметр колонны, dT - диаметр трубки охлаждающего
змеевика. Ни одно из этих уравнений нельзя прямо использовать в случае
биореактора с интенсивным перемешиванием с помощью мешалки. Из-за
значительной рециркуляции в реакторах подобного типа показатели степеней
этих уравнений должны быть другими.
Для интенсификации переноса кислорода в биореакторах системы аэрации
должны обеспечивать образование как можно более мелких пузырьков. Однако
при уменьшении размера пузырьков уменьшается теплопередача. С другой
стороны, теплопередача увеличивается при увеличении задержки газа. Из
этого следует, что в биореакторах с высокой скоростью переноса кислорода
будет, при прочих равных условиях, наблюдаться и более интенсивная
теплопередача.
10.3.5. Конверсия и рециркуляция
Как мы уже говорили, основным технологическим фактором, ют которого
зависит экономичность любого микробиологического процесса, является
производительность биореактора. Однако в случае нерастворимых или
несмешивающихся с водой субстратов и нелимитирующих рост питательных
веществ существенную роль начинает играть и величина конверсии. Удельную
29*
452
Глава 10
конверсию субстрата или какого-либо питательного вещества можно
определить как отношение массы использованного субстрата к массе
субстрата, исходно введенного в систему. Для микробиологических процессов
удельная конверсия полностью растворимого, лимитирующего рост субстрата
практически равна единице, т. е. остаточная концентрация субстрата,
зависящая от сродства участвующих в процессе микроорганизмов к
лимитирующему субстрату, близка к нулю. Для нерастворимых или
несмешивающихся с водой субстратов и для нелимитирующих рост питательных
веществ удельная конверсия часто бывает значительно меньше единицы. Для
таких систем коэффициент конверсии, определяемый как вес сухой микробной
биомассы или продукта, получаемых на единицу веса введенного субстрата
или питательного вещества, будет меньше соответствующего коэффициента
выхода. В одних случаях величина конверсии кислорода и газообразных
углеродных энергетических субстратов, несмешивающихся с водой и
нерастворимых в ней углеродных энергетических субстратов, а также
растворимых нелимитирующих рост питательных веществ определяется режимом
работы биореактора, в других более важными факторами являются
массоперенос, геометрия биореактора и технологические параметры.
Хотя стоимость сырья при аэробной переработке и не повышается из-за
использования воздуха в качестве источника кислорода, капитальные и
эксплуатационные расходы значительно возрастают в связи с необходимостью
получения сжатого воздуха и его стерилизации. В процессах промышленного
масштаба важно снизить такие расходы до минимума, максимально увеличивая
степень конверсии кислорода, при условии, что расходы на это не приведут
к снижению экономичности процесса в целом.
Если в качестве источника кислорода используется воздух, то удельная
конверсия кислорода в высокоэффективных лабораторных биореакторах редко
провышает 0,2, а в обычных промышленных биореакторах она обычно
составляет -0,1. Даже при таких низких величинах конверсии кислород
нередко является лимитирующим рост фактором, поскольку скорость его
транспорта не соответствует скорости потребления. Из рассмотрения
уравнения (83), описывающего физическую абсорбцию кислорода культуральной
средой, следует, что в системах с полностью перемешиваемой газовой фазой
высокие значения удельной конверсии кислорода несовместимы с увеличением
скорости транспорта кислорода до максимума. Очевидно, при решении этой
проблемы следует учитывать технические и экономические факторы. Что
касается биореакторов, в которых газовая фаза перемещается в режиме
полного вытеснения, то по
Химическая технология и биотехнология
453
сравнению с полностью перемешиваемыми системами для них следует ожидать
значительно более высоких величин конверсии кислорода при данной скорости
транспорта.
Для увеличения удельной конверсии в технологических системах чаще всего
используют рециркуляцию. В случае микробиологических процессов такой
подход применим в равной мере и к газовой, и к жидкой фазам, впрочем, с
некоторыми модификациями. В случае повторного использования газовой фазы
их можно рассмотреть на примере двух схем потоков, приведенных на рис.
10.12, - работы в однократном проточном
Бег повторного С повторным
использования использованием
Рис. 10.12. Повторное использование газовой фазы для увеличения удельной
конверсии кислорода при низких степенях конверсии (обозначения см. в
тексте).
режиме и при рециркуляции газовой фазы в предположении, что переносимый
компонент газовой фазы (например, кислород воздуха) является минорным и
поэтому газовые потоки, направленные внутрь биореактора и из него,
практически одинаковы. Без рециркуляции удельная конверсия кислорода в
воздухе Хо2 может быть представлена в виде
Co2i - ^0,2 Qo2
454
Глава 10
Предыдущая << 1 .. 189 190 191 192 193 194 < 195 > 196 197 198 199 200 201 .. 210 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed