Hal yang Perlu Diperhatikan dalam Pemilihan Bioreaktor Tubular
Bioreaktor ini digunakan dalam proses konversi reaktan menjadi produk yang melibatkan makhluk hidup atau sel organisme. Salah satu jenis bioreaktor jika ditinjau dari bentuknya adalah jenis bioreaktor tubular. Bioreaktor ini berbentuk vessel dengan geometri silindris. Tabung bioreaktor ini panjang dengan feed masuk di ujung yang satu dan produk keluar di ujung yang lain.
Ada beberapa pendekatan dalam menentukan sebuah desain reaktor, diantaranya adalah modeling approach atau pendekatan melalui model (Heinze, 2009). Dalam pendekatan ini, diperlukan untuk mengkombinasikn pengetahuan kuantitatif fisika dan kimia untuk mendesain reaktor yang nantinya akan digunakan untuk pemilihan reaktor.
Informasi yang dibutuhkan untuk melakukan pendekatan model (Sumber: Heinze, E. 2009. Introduction to Ideal Reactors: Basic Description and Design.)
- Dari skema di atas, merupakan jenis reaktor pipa tanpa pengaduk, dimana tidak terjadi agitasi. Reaksi disepanjang aliran pipa. Jika kecepatan aliran terlalu tinggi, dan diasumsikan perpindahan pada arah radial pipa sangat kecil, maka aliran pipa tersebut dinamakan plug flow.
- Apabila pola aliran yang diinginkan laminar atau turbulen dalam sebuah reaktor tanpa pengaduk maka reaktor bisa menjadi salah satu yang bisa dipertimbangkan.
- Begitupun juga dengan aspek yang lain seperti perpindahan masa dan panas, serta aspek residence time-nya, disesuaikan apakah akan sesuai dengan menggunakan jenis reaktor tubular. Dan juga ditambah dengan sifat-sifat kimia, terutama data kinetik dari sebuah proses reaksi ditambah dengan termodinamika reaksi dan selektivitasnya.
Dari skema di atas, dapat diturunkan lebih jauh lagi dalam melakukan pemilihan reaktor. Hal tersebut antara lain:
- Mengidentifikasi jumlah fase yang ada pada reaksi (homogen atau heterogen);
- stoikiometri, jumlah reaksi, dan kebutuhan energi;
- Mengidentifikasi Mekanisme dan rute reaksi;
- Menentukan tujuan dari pemilihan reaktor (Evaluasi data kinetika, data untuk scale-up, desain komersial).
Sistem Kontinu
Selanjutnya, kita kembali lagi ke reaktor tubular yang bersifat aliran kontinu. Hal ini juga menjadi dasar perhatian dalam menentukan jenis reaktor. Berati kita juga perlu mengetahuan peruntukan untuk masing-masing tipe reaktor kontinu dan non-kontinu (batch) sehingga dapat dijadikan pertimbangan dalam penentuan tipe reaktor tubular. Berikut adalah karakteristik dari tipe batch:
- Produksinya kontinu;
- Steady state setelah periode start up;
- Tidak ada variasi konsentrasi terhadap waktu;
- Laju reaksi yang relatif konstan;
- Kemudahan untuk menentukan kinetika;
- Tidak ada down-time untuk pembersihan, pengisian, dll.
Sistem batch
karakteristiknya adalah sebagai berikut:
- Kondisi yang bervariasi terhadap waktu;
- Produksi yang tidak kontinu;
- Ada waktu untuk pembersihan dan pengisian, baik substrat atau produk yang terbentuk;
Dari karakteristik sistem di atas, maka ketika ingin memilih reaktor tubular maka perlu memahami lebih jauh tentang karakteristik dari sistem kontinu, apakah proses yang akan kita sintesis tepat jika menggunakan karakteristik seperti yang tertera di atas.
Lebih jauh lagi, pemilihan reaktor tubular juga memperhatikan pelaksanaan teknis seperti keterliatan fasa pada reaksi seperti yang telah disebutkan sebelumnya. Reaksi yang melibatkan reaktan gas biasanya dilakukan dengan menggunakan reaktor tubular, yang umumnya pada kondisi turbulen. Jadi, kesimpulannya adalah kita perlu mengetahui terlebih dahulu perilaku proses reaksi yang akan didesain reaktornya, jenis produksinya, sifat fisik dan kimianya sehingga parameter-parameter tersebut akan dapat berlangsung optimal ketika menggunakan reaktor tubular.
