Cosa sono i reattori batch?
I reattori batch sono serbatoi utilizzati per contenere reazioni chimiche o biologiche. Il termine "batch" distingue questo tipo di reattore dai reattori continui: in un reattore batch, tutti gli ingredienti necessari sono posti nel serbatoio e la reazione chimica o fermentazione ha luogo, mentre in un reattore continuo gli ingredienti vengono continuamente alimentati il serbatoio. I reattori batch sono utilizzati per processi come il trattamento delle acque reflue, la produzione farmaceutica e la fermentazione di vari prodotti.
Il tipo più semplice di reattore discontinuo è costituito solo da un serbatoio con fori nella parte superiore per l'immissione dei reagenti e la rimozione del prodotto, sebbene in genere debba essere incluso anche un tipo di meccanismo di agitazione. Una giacca che si adatta attorno al serbatoio può essere utilizzata anche per il controllo della temperatura. I reattori batch possono anche richiedere un qualche tipo di sistema di aerazione.
L'aggiunta di ingredienti a un reattore batch è nota come "carica" ed è il primo passo per eseguire una reazione batch. L'utente del reattore calcola la quantità di ciascun ingrediente necessaria per produrre il prodotto desiderato, sulla base di formule di reazione chimica o formule di crescita microbica. Calcoli simili consentono all'utente di determinare quanto tempo impiegherà la reazione. Una volta che il reattore viene caricato, può essere lasciato per lo più solo mentre la reazione ha luogo. L'utente potrebbe dover monitorare la temperatura e l'aerazione all'interno del reattore, a seconda del tipo di reazione.
Un tipo comune di reattore batch è un reattore batch sequenziale o un reattore batch sequenziale, entrambi abbreviati SBR. I reattori SBR vengono generalmente utilizzati negli impianti di trattamento delle acque reflue per il processo di fanghi attivi, una procedura che utilizza una vasta gamma di batteri per rimuovere i contaminanti dall'acqua. Le colture batteriche crescono in un fango denso, da cui la procedura prende il nome.
Per il sequenziamento di reattori batch, un reattore contenente fanghi attivi viene prima riempito di acque reflue. I fanghi e l'acqua sono aerati per aggiungere ossigeno e per consentire la miscelazione dei componenti, entrambi i quali aiutano i batteri a nutrirsi di contaminanti nelle acque reflue. Una volta che i batteri hanno consumato la maggior parte dei nutrienti nell'acqua, iniziano a morire e l'aerazione viene interrotta in modo che i fanghi possano depositarsi sul fondo del reattore. Dopo che i fanghi si sono depositati, le acque reflue trattate vengono rimosse dal reattore e inviate alla fase successiva del processo di trattamento.
I reattori batch-batch sono una combinazione di reattori batch e continui. In un reattore in batch alimentato, il substrato limitante - l'ingrediente che si esaurisce per primo quando si verifica la reazione - viene continuamente alimentato nel reattore. L'altro ingrediente viene aggiunto all'inizio della reazione e nessuno viene aggiunto mentre la reazione procede.