Wat zijn batch reactoren?
Batch-reactoren zijn tanks die worden gebruikt om chemische of biologische reacties te bevatten. De term "batch" onderscheidt dit type reactor van continue reactoren - in een batchreactor worden alle benodigde ingrediënten in de tank geplaatst en de chemische reactie of gisting mag plaatsvinden, terwijl in een continue reactor ingrediënten continu worden ingevoerd de tank. Batch-reactoren worden gebruikt voor processen zoals afvalwaterbehandeling, farmaceutische productie en vergisting van verschillende producten.
Het eenvoudigste type batchreactor bestaat uit alleen een tank met gaten in de bovenkant voor invoer van de reactanten en verwijdering van het product, hoewel typisch ook een soort roermechanisme moet worden opgenomen. Een jas die om de tank past, kan ook worden gebruikt voor temperatuurregeling. Batch-reactoren kunnen ook een bepaald type beluchtingssysteem vereisen.
Het toevoegen van ingrediënten aan een batchreactor staat bekend als "laden" en is de eerste stap bij het uitvoeren van een batchreactie. De gebruiker van de reactor berekent hoeveel van elk ingrediënt nodig is om het gewenste product te produceren, op basis van chemische reactieformules of microbiële groeiformules. Met vergelijkbare berekeningen kan de gebruiker bepalen hoe lang de reactie zal duren. Nadat de reactor is geladen, kan deze meestal met rust worden gelaten terwijl de reactie plaatsvindt. De gebruiker moet mogelijk de temperatuur en beluchting in de reactor controleren, afhankelijk van het type reactie.
Een gebruikelijk type batchreactor is een sequentiële batchreactor of sequencing batchreactor, beide afgekort als SBR. SBR-reactoren worden meestal gebruikt in afvalwaterzuiveringsinstallaties voor het actieve slibproces, een procedure die een breed scala aan bacteriën gebruikt om verontreinigingen uit het water te verwijderen. De bacterieculturen groeien in een dikke modder, waar de procedure zijn naam dankt.
Voor het sequencen van batchreactoren wordt eerst een reactor met geactiveerd slib gevuld met afvalwater. Het slib en het water worden belucht om zuurstof toe te voegen en om de componenten met elkaar te kunnen mengen, die beide de bacteriën helpen zich te voeden met verontreinigingen in het afvalwater. Zodra de bacteriën de meeste voedingsstoffen in het water hebben verbruikt, beginnen ze af te sterven en wordt de beluchting gestopt zodat het slib kan bezinken naar de bodem van de reactor. Nadat het slib bezinkt, wordt het behandelde afvalwater uit de reactor verwijderd en naar de volgende fase in het behandelingsproces geleid.
Fed-batchreactoren zijn een combinatie van batch- en continue reactoren. In een fed-batch-reactor wordt het beperkende substraat - het ingrediënt dat als eerste uitloopt als de reactie plaatsvindt - continu in de reactor gevoerd. Het andere ingrediënt wordt aan het begin van de reactie toegevoegd en er wordt geen toegevoegd naarmate de reactie vordert.