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细胞生物反应器搅拌方式有内部机械搅拌型,外部液体搅拌型,气升式发酵罐 等三种.。工业规模的微生物细胞反应器多为搅拌型发酵。
机械搅拌通风发酵罐 的结构
机械搅拌发酵是目前使用最多的一种发酵罐,使用性好、适应性好、放大容易,从小型直至大型的微生物培养过程都可以应用。缺点:罐内的机械搅拌剪切力容易损伤娇嫩的细胞,造成某些细胞培养 过程减产。
1 通用型发酵的几何尺寸比例
H/D=2.5-4
公称体积:罐的圆柱体积和底封头体积的和。
2罐体
要求罐体设计的使用压力达到0.3MPa以上。小型发酵罐 罐顶和罐身用法兰连接,上设手孔用于清洗和配料。
3搅拌器和挡板
搅拌器可以使被搅拌的液体产生轴向流动和径向流动,其作用为混合和传质,它使通入的空气分散成气泡并与发酵液充分混合,使气泡破碎以增大气-液界面,获得所需的溶氧速率,并使细胞悬浮分散于发酵体系中,以维持适当的气-液-固(细胞)三相的混合与质量传递,同时强化传热过程。
搅拌叶轮大多采用涡轮式,涡轮式搅拌器的叶片有平叶片、弯叶片、箭叶式三种。平叶式功率消耗较大,弯叶式较小,箭叶式又次之。涡轮式搅拌器轴向混合较差,搅拌强度随搅拌轴距离增大而减弱。此外还有其他新型搅拌器:Scaba搅拌器其叶片的特殊形状消除了叶片后面的气穴,从而使通气功率下降较小,因此可将电机的设计功率几乎全部用于气-液分散及传质。
Prochem轴向流搅拌器,其通气功率下降较小。Lightnin公司的A315轴向流桨,比较适合高粘度非牛顿物系。Intermig搅拌器有较低功率准数,通气功率值较小,在黄原胶发酵中有较好的混合性能,但存在不稳定性问题。
挡板:防止液面中央形成漩涡流动,增强其湍流和溶氧传质。挡板的高度自罐底起至设计的液面高度止。
全挡板条件 在搅拌发酵罐 中增加挡板或其他附件时,搅拌功率不再增加,而旋涡基本消失。
4消泡器
(1) 罐内机械消泡 耙式消泡桨
(2)旋转圆板式消泡装置 设在发酵罐内的气相中,与发酵液的液面保持平行。圆板旋转的同时将槽内发酵液注入圆板的中央,通过离心力将破碎成微小泡沫散向槽壁,达到消泡的目的。
(3)液体吹入式机械消泡 把空气及空气与发酵液吹入发酵罐中形成的泡沫层来进行消泡
(4)气体吹入管内吸引消泡