Ферментеры с подводом энергии жидкой фазой (группа фж).

Обычно энергия в аппаратах этой группы передается жидкой фазе с помощью насоса. При этом подаваемая в ферментер жидкость вводится в аппарат через специальное устройство (сопло, эжектор, диспергатор и т.д.). Различают в общем случае три типа конструкций таких аппаратов:

а) ферментеры эжекционные (ФЖЭ);

б) ферментеры струйные (ФЖС).

в) ферментеры с самовсасывающими мешалками (ФЖСМ);

В ферментерах эжекционного типа, работающих в режиме рециркуляции, подаваемая в ферментер культуральная жидкость проходит под давлением через специальное устройство называемое эжектором (инжектором), в котором происходит ее интенсивное перемешивание с воздухом и насыщение кислородом. Далее образовавшаяся газо-воздушная струя под большим давлением вводится в ферментер с боку, перемешивая содержимое и распределяя пузырьки воздуха по всему объему аппарата.

Недостатком аппаратов является необходимость применения специальных насосов для перекачивания газосодержащих культуральных жидкостей.

Струйные ферментеры конструктивно разделяются на два типа: с “затопленной” и “падающей” струей. В первом случае струя газо-жидкостной смеси вводится в культуральную жидкость сверху через погруженную в нее трубу, во втором - подается в нее под давлением с определенной высоты. Образование газожидкостной смеси, как и в случае эжекционных ферментеров, осуществляется при помощи эжектора, находящегося во внешнем циркуляционном контуре. Недостатки струйных ферментеров аналогичны недостаткам эжекционных.

В отличие от эжекционных и струйных, ферментеры с самовсасывающими мешалками являются довольно простыми аппаратами, так как не требуют специальных воздуходувных машин для подачи воздуха в аппарат. Поступление воздуха осуществляется за счет разрешения, возникающего за задней кромкой лопасти мешалки при ее движении в жидкости. В лопастях такой мешалки воздушные каналы, которые через полый вал соединяются с воздуховодом. Такие аппараты широко применялись в СССР при микробиологическом производстве кормового белка. К недостаткам этой схемы можно отнести трудность оптимизации и управления всей совокупностью массообменных и гидродинамических процессов в таком ферментере.

Ферментеры с подводом энергии жидкой и газовыми фазами (фжг).

Основным конструктивным элементом таких аппаратов является перемешивающее устройство, обеспечивающее высокую интенсивность растворения кислорода и высокую степень диспергирования газа, нераство-римых субстратов и гомогенизации среды. К этой группе аппаратов относятся такие ферментеры, у которых энергия к жидкой фазе подводится одновременно перемешивающим устройством и насосом или только насосом. Энергия с газовой фазой при этом вводится обычным способом (через барботер). Соответственно различают и два типа таких аппаратов.

а) Ферментеры с перемешивающими устройствами (ФЖГМ).

Перемешивающее устройство таких ферментеров выполняется в виде вала с установленными на нем одной или несколькими мешалками. Под нижней мешалкой у днища обычно расположен газораспределитель (барботер), который может быть как вращающимся, так и неподвижным. Внутри аппарата размещаются теплообменники.

б) Ферментеры комбинированные (ФЖКХ).

В аппаратах такого типа перемешивание осуществляется насосом или одновременно мешалкой и насосом. Воздух в аппарат при этом подается через барботер.