ГЛАВА 7. ИНЖЕНЕРНЫЕ ОСНОВЫ В БИОТЕХНОЛОГИИ
7.5. Ферментационное оборудование
Современные проблемы и методы биотехнологии. Учеб. пособие 370
ватным повышением эффективности процесса. Лишь при подводимой удель-
ной мощности, не превышающей 2–11 кВт/м
3
, рост эффективности массопе-
реноса в жидкой фазе имеет приблизительно линейный характер. Дальней-
шее увеличение мощности не приводит к уменьшению диаметра пузырьков
газа и росту межфазной поверхности.
Одним из важнейших требований, предъявляемых к условиям проведе-
ния ферментации, является поддержание температуры в реакционной зоне на
оптимальном уровне. Однако непрерывный отвод тепла из зоны реакции ап-
паратов барботажного типа с мешалками затруднен. Это обуславливает не-
обходимость оснащения реакторов этого типа выносными теплообменника-
ми, что приводит к еще большему увеличению энергозатрат.
Газлифтные биореакторы. Некоторое повышение тепло- и массооб-
менных характеристик, по сравнению с барботажными аппаратами, достига-
ется использованием газлифтных биореакторов (рис. 7.8
), которые нашли
наибольшее распространение в промышленной практике. Отличительной осо-
бенностью газлифтных аппаратов является наличие в аппарате циркуляционно-
го контура в виде одного (рис. 7.8, а
) или нескольких стаканов (рис. 7.8, б) или
газлифтных труб (рис. 7.8, в, г
), в полости которых поддерживается повы-
шенное газосодержание (0,5 – 0,6), что позволяет обеспечить циркуляцию га-
зожидкостной смеси со скоростью 0,1–0,6 м/с. Для таких аппаратов харак-
терны интенсивное пенообразование и высокий удельный расход воздуха.
В газлифтных биореакторах объемный коэффициент массоотдачи со-
ставляет 200–400 ч
-1
, коэффициент теплоотдачи дрожжевой суспензии –
(2–3)·10
3
Вт/(м
2
⋅К). В промышленной практике выращивания кормовых
дрожжей объем применяемых газлифтных аппаратов составляет 320–1 300 м
3
,
при диаметре 5,7–11,0 м и высоте 13,4–14,5 м. Во время работы воздух про-
ходит в аппарат по центральной трубе в кювету, где из подаваемого сусла и
жидкости, содержащейся в нижней части аппарата, образуется газожидкост-
ная смесь, которая движется по внутреннему циркуляционному контуру.
Часть воздуха отделяется от пены и выходит из аппарата через отверстие в
крышке, а другая часть вместе с пеной опускается по кольцевому зазору меж-
ду диффузором и стенкой. Основной причиной низкой эффективности аппара-
тов системы Лефрансуа – Марийе (рис. 7.8, а
), является слабое диспергирова-
ние воздуха в жидкость. При достижении расхода воздуха 45–50 м
3
/(м
2
⋅ч) пе-
рерабатывается питательная среда с редуцирующими веществами менее 1,5 %,
при объеме аппарата 600 м
3
производительность, не превышает 6–7 т сухих
дрожжей в сутки, скорость переноса составляет 1,1–1,2 кг О
2
/(м
3
⋅ч).