Колебательный реактор с перегородками
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( июнь 2016 г. ) |
Реактор непрерывного действия с перегородками специально разработанный (COBR) представляет собой химический реактор, для достижения поршневого течения в условиях ламинарного потока . Достижение поршневого потока ранее было ограничено либо большим количеством последовательно соединенных реакторов непрерывного действия (CSTR), либо условиями с сильным турбулентным потоком. Эта технология включает в себя кольцевые перегородки в трубчатом каркасе реактора для создания завихрений, когда жидкость выталкивается вверх через трубку. Аналогичным образом, когда жидкость движется вниз по трубке, на другой стороне перегородок создаются водовороты. Генерация вихрей по обе стороны перегородок обеспечивает очень эффективное перемешивание, сохраняя при этом поршневой поток. Используя COBR, можно получить потенциально более высокие выходы продукта при большем контроле и сокращении отходов. [1]
Дизайн
[ редактировать ]Стандартный COBR состоит из трубы с внутренним диаметром 10–150 мм с перегородками, расположенными на одинаковом расстоянии друг от друга. Обычно в COBR имеется два насоса; один насос совершает возвратно-поступательное движение, создавая непрерывный колебательный поток, а второй насос создает чистый поток через трубку. Эта конструкция обеспечивает контроль над интенсивностью перемешивания, которого не могут достичь обычные трубчатые реакторы. [2] Каждая ячейка с перегородками действует как CSTR, и поскольку вторичный насос создает чистый ламинарный поток, можно достичь гораздо более длительного времени пребывания по сравнению с системами с турбулентным потоком. [3]
В обычных трубчатых реакторах смешивание осуществляется с помощью механизмов перемешивания или в условиях турбулентного потока, которыми трудно управлять. Изменяя переменные значения, такие как расстояние между перегородками или толщину, COBR могут работать с гораздо лучшим контролем смешивания. Например, было обнаружено, что расстояние, равное 1,5 диаметру трубки, является наиболее эффективным условием смешивания; кроме того, вихревая деформация увеличивается при увеличении толщины перегородки более 3 мм. [2]
Биологические применения
[ редактировать ]
Низкая скорость сдвига и улучшенный массоперенос, обеспечиваемые COBR, делают его идеальным реактором для различных биологических процессов. Что касается скорости сдвига, было обнаружено, что COBR имеют равномерно распределенное пятикратное снижение скорости сдвига по сравнению с обычными трубчатыми реакторами; это особенно важно для биологических процессов, поскольку высокие скорости сдвига могут повредить микроорганизмы.
В случае массообмена механика жидкости COBR позволяет увеличить время пребывания газообразного кислорода. Кроме того, вихри, создаваемые в COBR, вызывают разрыв пузырьков газа и, таким образом, увеличение площади поверхности для переноса газа. Таким образом, для аэробных биологических процессов COBR снова представляют преимущество. Особенно многообещающим аспектом технологии COBR является ее способность масштабировать процессы, сохраняя при этом преимущества в скорости сдвига и массопереносе.
Ограничения
[ редактировать ]Хотя перспективы применения COBR в таких областях, как биопереработка, очень многообещающие, перед более глобальным использованием необходимо внести ряд необходимых улучшений. Очевидно, что конструкция COBR имеет дополнительную сложность по сравнению с другими биореакторами, что может привести к осложнениям в эксплуатации. Кроме того, при биообработке возможно, что загрязнение перегородок и внутренних поверхностей станет проблемой. Возможно, наиболее значительным достижением, необходимым для продвижения вперед, являются дальнейшие комплексные исследования того, что технология COBR действительно может быть полезна в промышленности. В настоящее время COBR не используются на промышленных предприятиях по биопереработке, и доказательства его эффективности, хотя и очень многообещающие и теоретически являются улучшением по сравнению с нынешними реакторами в промышленности, ограничиваются небольшими экспериментами в лабораторном масштабе. [3]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «НиТех - Реактор непрерывного действия с перегородками» . Проверено 5 июня 2016 г.
- ^ Jump up to: а б Эбботт, MSR; Харви, AP; Перес, Дж. Валенте; Теодору, МК (6 февраля 2013 г.). «Биологическая обработка в колебательных реакторах с перегородками: работа, преимущества и потенциал» . Фокус на интерфейсе . 3 (1). дои : 10.1098/rsfs.2012.0036 . ISSN 2042-8898 . ПМЦ 3638279 . ПМИД 24427509 .
- ^ Jump up to: а б Ни, Сюн-Вэй. «Технология реактора непрерывного действия с перегородками» (PDF) . Инновации в фармацевтических технологиях .