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氣升環流式發酵罐的工作原理及六大特點

作者:發酵罐 時間:2017-12-14 11:20
氣升環流式發酵罐是在反應器內沒有攪拌器aaa,具有發酵罐反應溶液分佈均勻:較高的溶氧速率和溶氧效率:剪切力小aaa,對生物細胞損傷小:傳熱良好:好氣發酵均產生大量的發酵熱aaaaa,結構簡單aaaaa,易於加工製造:操作和維修方便: 信息摘要:
氣升環流式 發酵罐 工作原理 氣升環流式發酵罐是在反應器內沒有攪拌器aaaa,其中央有一個導流筒aaaaa,將發酵醪液分爲上升區(導流筒內)和下降區(導流筒外)aaaaa,在上升區的下部安裝了空氣噴嘴aaa,或環型空氣分佈管aaaa,空氣分佈管的下

氣升環流式發酵罐的工作原理及六大特點

膜生物發酵罐在污染處理中的應用是近年來微生物發酵罐的研究和應用進展的代表性技術之一aaaaa。

除此之外aaaa,結合數學、動力學、化工工程原理、計算機等技術研究微生物反應器和酶反應器中的生化過程aaaaa,使其過程控制的工藝更爲合理aaa,而固液分離技術(離心分離、過濾分離、沉澱分離等工藝)、細胞破壁技術(超聲、高壓剪切、滲透壓、表面活性劑和溶壁酶等)、蛋白質純化技術(沉澱法、色譜分離法和超濾法等)等下游技術的發展促進了生物反應器設計水平的提高aaaa。

另一方面aaaaa,近年來基因工程技術等的發展推動了微生物發酵罐研究的快速進步aaaaa。例如aaa,aaaaa,乙酸氧化脫硫單胞菌(Geobacter sulfurreducens)、泥土桿菌科(Geobacteraceae)的電極還原微生物等細菌的發現和改造與質子交換膜(PEM)的技術進步aaaaa,共同推動了微生物燃料電池(MFC)技術的發展和應用aaaaa。

發酵罐主要由罐體和冷卻列管aaaa,以及攪拌裝置aaa,傳動裝置,軸封裝置aaa,人孔和其它的一些附件組成aaaaa。這次設計就是要對200M3通風發酵罐的幾何尺寸進行計算aaaa;考慮壓力aaa,溫度aaa,腐蝕因素aaaaa,選擇罐體材料aaa,確定罐體外形、罐體和封頭的壁厚aaaaa;根據發酵微生物產生的發酵熱、發酵罐的裝液量、冷卻方式等進行冷卻裝置的設計、計算aaa;根據上面的一系列計算選擇適合的攪拌裝置aaaa,傳動裝置aaaa,和人孔等一些附件的確定,完成整個裝備圖aaaaa,完成這次設計aaa。

 

氣升環流式發酵罐的工作原理及六大特點

氣升環流式發酵罐工作原理

氣升環流式發酵罐是在反應器內沒有攪拌器aaaaa,其中央有一個導流筒aaa,將發酵醪液分爲上升區(導流筒內)和下降區(導流筒外)aaa,在上升區的下部安裝了空氣噴嘴aaaa,或環型空氣分佈管aaa,空氣分佈管的下方有許多噴孔aaaaa。

加壓的無菌空氣通過噴嘴或噴孔噴射進發酵液中aaa,從空氣噴嘴噴入的氣速可達 250~300(米/秒)aaaaa,無菌空氣高速噴入上升管aaaa,通過氣液混合物的湍流作用而使空氣泡分割細碎aaaa,與導流筒內的發酵液密切接觸aaaaa,供給發酵液溶解氧aaaaa。

由於導流筒內形成的氣液混合物密度降低aaa,加上壓縮空氣的噴流動能aaaa,因此使導流筒內的液體向上運動aaaaa;到達反應器上部液麪後aaa,一部分氣生泡破碎aaaa,二氧化碳排出到反應器上部空間aaaa,而排出部分氣體的發酵液從導流筒上邊嚮導流筒外流動aaaa,導流筒外的發酵液因氣含率小aaa,密度增大aaaaa,發酵液則下降aaa,再次進入上升管aaaa,形成循環流動aaaa,實現混合與溶氧傳質aaaaa。

氣升環流式發酵罐的特點

前面已經簡單提到氣升環式發酵罐反應器的特點aaa,由於氣升環流發酵罐反應器內沒有攪拌器aaaa,並且有定向循環流動aaa,故具有多個優點aaa,下面具體說明aaaa。

(1)發酵罐反應溶液分佈均勻:氣液固三相的均勻混合與溶液成分的混合分散良好是生物反應器的普遍要求aaaa,因其流動、混合與停留時間分佈均受到影響aaaa。對許多間歇或連續加料的通氣發酵aaa,基質和溶氧儘可能均勻分散aaa,以保證其基質在發酵罐內各處的濃度都落在0.1%~1%範圍內aaa,溶解氧爲10%一30%aaa。這對需氧生物細胞的生長和產物生成有利aaaa。此外aaa,aaaa,還需避免發酵罐液麪生成穩定的泡沫層aaaaa,以免生物細胞積聚於上而受損害甚至死亡aaa。還有培養基成分尤其是有澱粉類易沉降的顆粒物料aaa,更應能懸浮分散aaaa。氣升環流反應器能很好地滿足這些要求aaaa。

(2)較高的溶氧速率和溶氧效率:氣升式反應器有較高的氣含率(gas—holdup)和比氣液接觸介面aaaaa,因而有高傳質速率和溶氧效率aaa,體積溶氧效率通常比機械攪拌罐高aaa,kLd可達2000haaaaa,且溶氧功耗相對低aaa。

(3)剪切力小aaaa,對生物細胞損傷小:由於氣升式反應器沒有機械攪拌葉輪aaaaa,故對細胞的剪切損傷可減至最低aaaa,尤其適合植物細胞及組織的培養aaaa。

(4)傳熱良好:好氣發酵均產生大量的發酵熱aaaaa,如酵母培養旺盛期發酵熱高達3.0~4.0×105kJ/(m3.h)aaaa,而傳熱溫差則只有幾度(℃)aaaa,尤其夏季aaa,若使用非冷凍水aaaaa,則只有3-10℃左右aaaa,故需很大的換熱面積與傳熱係數aaaaa。氣升式反應器因液體綜合循環速率高aaaaa,同時便於在外循環管路上加裝換熱器aaa,以保證除去發酵熱以控制適宜的發酵溫度aaaa。

(5)結構簡單aaa,易於加工製造:氣升式反應器罐內無機械攪拌器aaaaa,故不需安裝結構複雜的攪拌系統aaa,密封也容易保證aaaa,所以加工製造方便aaaaa,設備投資低aaaaa。同時大型和超大型發酵反應器放大設計製造也已實現aaaaa,如國際上著名的ICI壓力循環發酵罐體積達3000m3aaaaa,另一種“BIOHCH'’反應器也達3000m3以上aaaa。更大的反應器如鼓泡塔式“Bayer AG'’反應器體積高達13000m3aaa,目前用於生化廢水處理aaaaa。

(6)操作和維修方便:因氣升式發酵罐無機械攪拌系統aaaaa,所以結構較簡單aaaaa,能耗低aaa,操作方便aaaaa,特別是不易發生機械攪拌軸封容易出現的滲漏染菌問題 aaa。另外因無機械攪拌熱產生aaa,所以發酵總熱量較低aaaaa,便於換熱冷卻系統的裝設aaaaa。

 

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