Ocena brak

Mikrobiologicznie reaktory membranowe

Autor /mieczyslaw Dodano /22.01.2014

Najczęściej wykorzystywaną funkcją membran w mikrobiologicznych reaktorach membranowych jest zatrzymywanie biomasy drobnoustrojów. Uzyskuje się dzięki temu zwiększenie stężenia drobnoustrojów w reaktorze, co zwiększa szybkość procesów biochemicznych oraz przeciwdziała wymywaniu biomasy, prowadząc do zwiększenia produkcyjności. Ograniczenia w stosowaniu technik membranowych związane są z zarastaniem membran (ang. fouling), a także nagromadzeniem komórek nieaktywnych.

Wykorzystanie membran do wydzielania produktów metabolizmu pozwala na efektywne prowadzenie hodowli w przypadku gdy produkty hamują wzrost drobnoustrojów. Z uwagi na spełnianie przez bioreaktor dwóch funkcji (hodowla i separacje) często tego typu procesy określa się mianem procesów zintegrowanych. Przykładem może być wykorzystanie reaktora membranowego do prowadzenia fermentacji mlekowej. Komórki bakterii mlekowych zatrzymywane są w przestrzeni reaktora, zaś kwas mlekowy przenika przez membranę i jest odprowadzany na zewnątrz. Bioreaktory membranowe zostały z powodzeniem wykorzystane do prowadzenia fermentacji etanolowej, produkcji kwasu cytrynowego, kwasu octowego oraz preparatów enzymatycznych. Usuwanie produktów fermentacji uzyskuje się, stosując membrany ultrafiltracyjne lub dialityczne, w których zachodzi ekstrakcja do rozpuszczalnika organicznego lub wody. W przypadku lotnych produktów fermentacji stosowane są techniki destylacji membranowej.

W procesach zintegrowanych wykorzystuje się bioreaktory, w których membrana służy do rozdzielenia przestrzeni reakcyjnych o różnych funkcjach. Przykładem może być prowadzenie mikrobiologicznej denitryfikacji wody pitnej. Półprzepuszczalna membrana oddziela komorę, przez którą przepływa oczyszczana woda, od komory, w której przebiega beztlenowy wzrost bakterii denitryfi-kujących. Azotany przenoszone są przez membranę i w komorze mikrobiologicznej ulegają redukcji do azotu cząsteczkowego (patrz rozdz. 21.3).

W hodowlach komórek roślinnych i zwierzęcych bioreaktory membranowe służą do oddzielenia przestrzeni, w której znajdują się komórki, od przestrzeni, przez którą przepływają substraty. Dzięki takiemu rozwiązaniu komórki nie są narażone na oddziaływanie naprężeń hydrodynamicznych. Uzyskuje się także możliwość precyzyjnego dozowania substratów.

Odrębną grupę zastosowań membran w hodowli drobnoustrojów stanowią techniki membranowego napowietrzania. Polegają one na wykorzystaniu odpowiednich membran hydrofobowych do doprowadzania tlenu do brzeczki. Tlen rozpuszcza się bezpośrednio w płynie hodowlanym, nie tworząc odrębnej fazy rozproszonej (pęcherzyków) - z tego względu często techniki te określa się mianem napowietrzania bezpęcherzykowego. Metody te charakteryzują się wysoką efektywnością energetyczną oraz pozwalają uniknąć niedogodności tradycyjnego, pęcherzykowego systemu napowietrzania. Niedogodności te związane są z powstawaniem aerozoli podczas pękania pęcherzy powietrza na powierzchni cieczy oraz desorpcją lotnych substancji w cieczy.

 

Podobne prace

Do góry