理想化的生化反应堆
几乎所有生物反应器用于动力学研究,是否分批或连续反应堆的类型混合反应堆。两个混合反应堆在接下来的几个部分:简要描述理想的批量反应堆和理想的连续流搅拌釜反应器(装运箱)。
理想的批量反应堆
在一批反应堆,营养物质的浓度,基板,产品,和细菌细胞随时间微生物增长收益。
摩尔物料平衡对组件一分之一批反应堆收益率以下关系方程(4.11):
d_ dt文化卷卷
f摩尔浓度^ ^
的组件
摩尔形成的反应
122年食品和农业废水利用率和治疗,或者数学下列方程(4.12):
d (rR 'CA > = VR rA
虚拟现实在哪里文化体积,CA是摩尔浓度,rA是反应速率。批处理反应堆的体积不是文化卷,虚拟现实,除非反应堆已经满了。VR常常被视为常数只要没有液体的添加或删除从反应堆。这一事实导致了以下简化方程(4.13):
为了计算组件的浓度变化,方程4.13需要整合时期,t-t0方程(4.14):
C直流
CA0 A的浓度时,t0。与rA t的函数可以获得基于反应的顺序;第1章中描述的生化反应的动力学方程可以用来解决方程4.14。
理想的平推流反应器
平推流反应器也称为活塞流反应器。所有材料离开活塞流反应器将反应堆的时间的长度相同。假设没有纵向混合或扩散。平推流反应器的数学推导,在图4.3中,可以基于物质平衡的元素反应堆体积,dV,为组件方程(4.15):
输入-输出=失踪以来由于反应输入= FA,输出= FA + dFA
Fa = Fa + dFA + (_ rA) dV
-
- 图4.3。平推流反应器的原理图。
在足总材料a的流量,因为d = d [FA0 (1-XA)] = - FAodXA吗
所以方程4.15变成了
这可以集成生产控制方程平推流反应器,
CA0V _ r _ C [xa测定仪
AO T ~ T
CA0 = FA0 / V和rA可以是零,首先,或二级反应。
-
- 图4.4。装运箱的原理图类型的反应堆。
理想的连续搅拌釜反应堆(装运箱)
图4.4示意图描述了装运箱类型的反应堆。在装运箱,反应堆内的液体完全混合。通过一个提供混合叶轮,上升的气泡(通常是氧气),或两者兼而有之。装运箱的大多数特征是,它假定混合是全面和完整的浓度在任何阶段反应器内不改变立场。
显示在图4.4中,溶解氧的坦克在液相大部分是相同的。因为这个反应器氧分布的均匀性,为废水处理操作装运箱有利用解耦的通风装置或搅拌器反应只要氧气也提供(不需要考虑烦人的流体力学),从而简化流程设计和优化。在稳定状态下,所有浓度在时间的反应堆是独立的,我们可以用以下材料平衡反应堆方程(4.20):
除了反应堆
反应堆内的积累
删除从反应堆
用数学符号替换上面的语句的表达会导致下列方程(4.21):
F (CA0 - CA) = va
F是饲料和流出液体的体积流量流。
方程4.21的重排收益率以下方程(4.22):
rA = F (CA - CA0) = D (CA - CA0)
D = F / VR和被称为稀释率。这个词特征的保持时间或处理速率反应堆稳态条件下。它是经过满箱卷的数量反应堆槽单位时间的倒数等于平均持有时间的反应堆。
因为缺乏时间依赖性的浓度在装运箱,因此反应堆分析的微分形式批量反应堆,装运箱的优点是明确的,容易使用的反应堆和经常在许多细胞生长动力学的研究尽管有相对较高的成本和长时间达到稳定状态。批反应堆,可以简单到一个密封的烧杯或瓶,用于大量同时在一个孵化器瓶,还广泛用于他们的便宜,快速,肆无忌惮的好处。无论使用什么类型的反应器,研究细胞生长动力学的目标应该基于预期的应用和动力学的使用的范围。只有这样,可以制定实验设计和实现。
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