Batch-Reaktoren sind Tanks, die zur Aufnahme chemischer oder biologischer Reaktionen verwendet werden. Der Begriff „Batch“ unterscheidet diesen Reaktortyp von kontinuierlichen Reaktoren – in einem Batch-Reaktor werden alle notwendigen Zutaten in den Tank gegeben und die chemische Reaktion oder Fermentation kann stattfinden, während in einem kontinuierlichen Reaktor die Zutaten kontinuierlich zugeführt werden der Panzer. Batch-Reaktoren werden für Prozesse wie die Abwasserbehandlung, die pharmazeutische Produktion und die Fermentation verschiedener Produkte verwendet.
Der einfachste Typ von Batch-Reaktor besteht nur aus einem Tank mit Löchern in der Oberseite zum Einfüllen der Reaktanten und zum Entfernen des Produkts, obwohl typischerweise auch eine Art Rührmechanismus enthalten sein muss. Zur Temperaturkontrolle kann auch ein Mantel verwendet werden, der um den Tank passt. Batch-Reaktoren können auch eine Art Belüftungssystem erfordern.
Das Hinzufügen von Zutaten zu einem Batch-Reaktor wird als „Charging“ bezeichnet und ist der erste Schritt bei der Durchführung einer Batch-Reaktion. Der Benutzer des Reaktors berechnet anhand von chemischen Reaktionsformeln oder mikrobiellen Wachstumsformeln, wie viel von jedem Inhaltsstoff benötigt wird, um das gewünschte Produkt herzustellen. Mit ähnlichen Berechnungen kann der Benutzer bestimmen, wie lange die Reaktion dauern wird. Wenn der Reaktor einmal beschickt ist, kann er während der Reaktion meist in Ruhe gelassen werden. Abhängig von der Art der Reaktion muss der Benutzer möglicherweise die Temperatur und Belüftung im Reaktor überwachen.
Ein üblicher Typ von Chargenreaktor ist ein sequenzieller Chargenreaktor oder ein sequenzieller Chargenreaktor, beide abgekürzt SBR. SBR-Reaktoren werden typischerweise in Kläranlagen für das Belebtschlammverfahren eingesetzt, ein Verfahren, bei dem eine Vielzahl von Bakterien verwendet wird, um Verunreinigungen aus dem Wasser zu entfernen. Die Bakterienkulturen wachsen in einem dicken Schlamm, woher das Verfahren seinen Namen hat.
Bei der Sequenzierung von Batch-Reaktoren wird zunächst ein Reaktor mit Belebtschlamm mit Abwasser befüllt. Schlamm und Wasser werden belüftet, um Sauerstoff zuzuführen und die Komponenten miteinander zu vermischen, was den Bakterien hilft, sich von Verunreinigungen im Abwasser zu ernähren. Sobald die Bakterien die meisten Nährstoffe im Wasser verbraucht haben, beginnen sie abzusterben und die Belüftung wird gestoppt, damit sich der Schlamm am Boden des Reaktors absetzen kann. Nachdem sich der Schlamm abgesetzt hat, wird das gereinigte Abwasser aus dem Reaktor entfernt und der nächsten Stufe des Behandlungsprozesses zugeführt.
Fed-Batch-Reaktoren sind eine Kombination aus Batch- und kontinuierlichen Reaktoren. In einem Fed-Batch-Reaktor wird das limitierende Substrat – der Inhaltsstoff, der bei der Reaktion zuerst ausläuft – kontinuierlich in den Reaktor eingespeist. Der andere Inhaltsstoff wird zu Beginn der Reaktion zugegeben und keiner wird mit fortschreitender Reaktion zugegeben.