Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Бич Г. -> "Биотехнология. принципы и применение " -> 197

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 .. 191 192 193 194 195 196 < 197 > 198 199 200 201 202 203 .. 210 >> Следующая

повторное использование микробной биомассы представляет собой хорошо
разработанную процедуру, применяемую уже около 70 лет при очистке сточных
вод с помощью активного ила.
В математическом представлении непрерывный микробиологический процесс с
повторным использованием микроорганизмов эквивалентен непрерывному
микробиологическому процессу, в котором происходит преднамеренная или
случайная задержка микробов в реакторе. Возможно, такая операция найдет
широкое применение в промышленности. Повторное использование и задержка
микроорганизмов дают существенное преимущество в тех случаях, когда
участвующие в процессе микроорганизмы медленно растут или синтезируют не
связанный с ростом продукт. Отметим, что при использовании такого способа
интенсификации процесса производительность реактора нельзя будет повысить
до тех пор, пока его характеристики, относящиеся к теплопередаче и
массопереносу, не будут соответствовать рассчитываемому повышению
производительности. Если теплопередача или массоперенос в биореакторе в
рабочем режиме без рециркуляции или задержки микробов являются
лимитирующими факторами, то производительность реактора можно повысить,
только улучшив тем или иным способом эти параметры.
10.3.6. Характеристики микробных и мицелиальных суспензий
Состав микробов обычно выражают в виде процентного содержания углерода,
водорода, кислорода, азота и золы в расчете на сухую массу. На самом деле
жизнеспособные микроорганизмы состоят в основном из воды: на ее долю
приходится примерно 70% массы клеток.
Форма и размеры разных микроорганизмов описаны в таксономической
литературе, однако следует помнить, что они могут изменяться в
зависимости от условий культивирования. При анализе массопереноса и
теплопередачи в биореакторах, а также процессов отделения микроорганизмов
от конечного продукта часто пользуются понятием "эквивалентный размер"
("диаметр эквивалентной сферы"). Этот термин применяется для
Химическая технология и биотехнология
культур, в которых клетки растут в виде дискретно диспергированных
суспензий. Понятие эквивалентного размера является полезным упрощением,
позволяющим в более простой форме описывать динамическое поведение клеток
в суспензии. Кроме того, следует принимать во внимание и плотность
суспензии. Обычно она составляет 1,07-1,09 г-см-3, хотя иногда бывает и
ниже-1,03 г-см_3. Таким образом, плотность водных культуральных жидкостей
обычно несколько выше, чем плотность воды.
Единственный случай, для которого было получено выражение для силы
сопротивления движению сферических частиц в жидкости, - это погружение
частицы с малой скоростью в жидкость бесконечного объема. Для такой
частицы Стокс получил уравнение
F= 3 (nr\ud), (ЮЗ)
где К -сила сопротивления, т} - вязкость жидкости, d - диаметр
сферической частицы, и - скорость жидкости относительно частицы. На самом
деле условия, в которых выполняется закон Стокса, реализуются редко. В
большинстве систем частицы непрерывно испытывают ускорение или
замедление; кроме того, даже в условиях ламинарного потока частицы редко
бывают изолированы друг от друга, обычно они взаимодействуют между собой.
Конечную скорость погружения частицы и0 можно получить, приравняв силу
сопротивления к эффективной силе тяжести, т. е.
3 (лг|н0 d) = (Рч-Рж) g, (104)
о
где р, и рж - соответственно плотности частицы и жидкости. Отсюда
1 (Рч-Рж) g
18т)
(105)
Закон Стокса для скорости оседания ис суспензий мелких частиц одинакового
размера имеет вид
ис" , (,06)
Лс
где рс - средняя плотность суспензии, цс - кажущаяся вяз-кость. Это
уравнение учитывает влияние концентрации частиц как на вязкость, так и на
плотность жидкости. В случае неоднородных частиц в уравнение (106) можно
ввести член, учитывающий изменение их формы и размера.
458
Глава 10
Что касается биологических процессов, то для них наиболее важным
параметром является вязкость соответствующих жидкостей. Она определяется
как мера внутреннего трения в жидкости, и в условиях ламинарного потока,
т. е. потока с низкими числами Рейнольдса, равна отношению напряжения
сдвига к соответствующей скорости сдвига, т. е.
Т = 11 - , (107)
dy
где Т - напряжение сдвига, ц- вязкость жидкости, du/dy - ¦скорость
сдвига, выраженная через градиент скорости в жидкости.
Вязкость можно представить либо как произведение силы на время и на
величину, обратную квадрату длины, либо как произведение массы на
величины, обратные времени и длине. Во всех системах единиц численные
значения абсолютной вязкости одинаковы. В технической литературе нередко
используется термин "кинематическая вязкость", которая представляет собой
произведение абсолютной вязкости на величину, обратную плотности
жидкости.
Любую жидкость, вязкость которой при постоянных давлении и температуре
постоянна и не зависит от скорости сдвига, называют ньютоновской.
Свойствами ньютоновской жидкости обладают все газы и многие гомогенные
жидкости. Однако большинство жидкостей не являются гомогенными; так, у
Предыдущая << 1 .. 191 192 193 194 195 196 < 197 > 198 199 200 201 202 203 .. 210 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed