Vad är batchreaktorer?
Batchreaktorer är tankar som används för att innehålla kemiska eller biologiska reaktioner. Uttrycket "sats" skiljer denna typ av reaktor från kontinuerliga reaktorer - i en satsreaktor placeras alla nödvändiga ingredienser i tanken och den kemiska reaktionen eller jäsningen tillåts ske, medan i en kontinuerlig reaktor ingredienser kontinuerligt matas in i tanken. Satsreaktorer används för processer som avloppsrening, farmaceutisk produktion och jäsning av olika produkter.
Den enklaste typen av satsreaktor består av endast en tank med hål i toppen för inmatning av reaktanterna och borttagning av produkten, även om vanligtvis en typ av omrörningsmekanism måste inkluderas också. En jacka som passar runt tanken kan också användas för temperaturreglering. Batchreaktorer kan också kräva någon typ av luftningssystem.
Att lägga till ingredienser i en satsreaktor kallas "laddning" och är det första steget för att utföra en satsreaktion. Användaren av reaktorn beräknar hur mycket av varje ingrediens som behövs för att producera den önskade produkten, baserat på kemiska reaktionsformler eller mikrobiella tillväxtformler. Liknande beräkningar gör det möjligt för användaren att bestämma hur lång tid reaktionen kommer att ta. När reaktorn laddats kan den mestadels lämnas ensam medan reaktionen äger rum. Användaren kan behöva övervaka temperatur och luftning i reaktorn, beroende på reaktionstyp.
En vanlig typ av satsreaktor är en sekventiell satsreaktor eller sekvensbestämningsbatchreaktor, båda förkortade SBR. SBR-reaktorer används vanligen vid avloppsreningsverk för den aktiverade slamprocessen, en procedur som använder ett brett spektrum av bakterier för att ta bort föroreningar från vattnet. Bakteriekulturerna växer i ett tjockt slam, och det är där proceduren får sitt namn.
För sekvensering av satsreaktorer fylls först en reaktor som innehåller aktiverat slam med avloppsvatten. Slammet och vattnet luftas för att tillsätta syre och för att möjliggöra blandning av komponenterna, som båda hjälper bakterierna att mata på föroreningar i avloppsvattnet. När bakterierna har konsumerat de flesta näringsämnen i vattnet börjar de dö av och luftningen stoppas så att slammet kan sätta sig ner till reaktorns botten. Efter det att slammet har sänkt sig avlägsnas det behandlade avloppsvattnet från reaktorn och skickas vidare till nästa steg i behandlingsprocessen.
Fed-batchreaktorer är en kombination av batch- och kontinuerliga reaktorer. I en matad batchreaktor matas det begränsande substratet - ingrediensen som löper ut först när reaktionen äger rum - kontinuerligt in i reaktorn. Den andra ingrediensen tillsätts i början av reaktionen och ingen tillsätts när reaktionen fortskrider.