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分析一下生物發(fā)酵罐的原理及特性

   分析一下生物發(fā)酵罐的原理及特性

  生物發(fā)酵罐的工作原理:

  生物發(fā)酵罐中沒有攪拌器,中間有導(dǎo)管。發(fā)酵痰分為上升區(qū)(在引流管內(nèi))和下降區(qū)(在引流管外),空氣噴嘴安裝在上升區(qū)的下部,或環(huán)形空氣分配管具有多個空氣分配管下方的孔。加壓的無菌空氣通過噴嘴或孔口噴入發(fā)酵液中。從空氣噴嘴注入的氣體速度可達(dá)到250?300(m/s),無菌空氣通過氣液混合物高速噴入立管。湍流作用使氣泡分成細(xì)小碎片,并與引流管中的發(fā)酵液緊密接觸,以提供發(fā)酵液溶解氧氣。

  由于在引流管中形成的氣液混合物的密度降低,并且增加了壓縮空氣的流能,因此導(dǎo)管中的液體向上移動;到達(dá)反應(yīng)器的上表面后,一部分氣泡破裂,二氧化碳被排出。在反應(yīng)器的上部空間中,用于排出一部分氣體的發(fā)酵液從導(dǎo)管的外部流向流量管的外部,導(dǎo)管外部的發(fā)酵液的氣體含量少,密度增加。發(fā)酵液下降,然后再次進(jìn)入提升管。形成循環(huán)流以實現(xiàn)混合和溶解氧傳質(zhì)。

  生物發(fā)酵罐特性

  上面已經(jīng)簡要提到了氣體上升回路反應(yīng)器的特性。由于發(fā)酵罐中沒有攪拌器,并且存在定向循環(huán)流,因此有許多優(yōu)點,下面將對此進(jìn)行詳細(xì)說明。

  (1)反應(yīng)溶液的均勻分布:氣-液-固三相的均勻混合以及溶液組分的混合和分散是生物反應(yīng)器的共同要求,并影響其流動,混合和停留時間的分布。對于許多間歇或連續(xù)的進(jìn)料曝氣發(fā)酵,基質(zhì)和溶解氧應(yīng)盡可能均勻地分散,以確保發(fā)酵罐中基質(zhì)的濃度在0.1%至1%的范圍內(nèi),溶解氧為10%至60%。 30%。這對于需氧生物細(xì)胞的生長和產(chǎn)物形成是有利的。另外,還必須避免在發(fā)酵罐的表面上形成穩(wěn)定的泡沫層,以防止生物細(xì)胞在表面上的積聚和損害甚至死亡。還有一種中等成分,特別是顆粒狀物質(zhì),它很容易被淀粉沉淀,應(yīng)該懸浮并分散。空運回路反應(yīng)器非常適合這些要求。

  (2)更高的溶解氧速率和溶解氧效率:空運反應(yīng)器具有更高的氣體滯留率和氣-液接觸界面,因此具有高的傳質(zhì)速率和溶解氧效率以及體積。溶解氧效率通常高于機(jī)械攪拌釜,kLd可達(dá)2000h,溶解氧消耗相對較低。

  (3)剪切力小,發(fā)酵罐對生物細(xì)胞的損害很?。河捎跉馓岱磻?yīng)器不對葉輪進(jìn)行機(jī)械攪拌,因此對細(xì)胞的剪切損害可以降低到很低的水平,特別適用于植物細(xì)胞和組織的培養(yǎng)。

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