2020-12-20 11:42:04

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气升式发酵罐(ALR)是应用最广泛的生物反应设备。这类反应器具有结构简单、不易染菌、溶氧效率高、能耗低等优点。

有多种类型,常见的有气升环流式、鼓泡式、空气喷射式等,生物工业已经大量应用的气升式发酵罐有气升内环流发酵罐、气液双喷射气升环流发酵罐、设有多层分布板的塔式气升发酵罐。而鼓泡罐则是最原始的通气发酵罐,当然鼓泡式反应器内没有设置导流筒,故未控制液体的主体定向流动。

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基本信息

  • 中文名称

    气升式发酵罐

  • 外文名称

    ALR

  • 性质

    生物反应设备

  • 应用

    生物工业

折叠 编辑本段 工作原理

气升式发酵罐原理气升式发酵罐原理利用空气喷嘴喷出高速的空气,空气以气泡式分散于液体中,在通气的一侧,液体平均密度下降,在不通气的一侧,液体密度较大,因而产生与通气侧的液体产生密度差,从而形成发酵罐内液体的环流。气升式发酵罐有多种形式,,较常见的有内循环管式,外循环管式、拉力筒式和垂直隔板式。

外循环式的循环管设计在罐体外部,内循环管是两根,设计罐体内部。在气升式发酵罐中,循环管的高度一般不高于,罐内液面不高于循环管出口,且不低于环流出口。气升式发酵罐的优点是能耗低,液体中的剪切作用小,结构简单。在同样的能耗下,其氧传递能力比机械搅拌式通气发酵罐要高得多。

折叠 编辑本段 主要优点

(1) 结构简单, 基本原理也不复杂, 与带搅拌桨的浆式反应器相比能耗较低

(2) 依靠气体产生定向循环, 而非离心泵类机械设备, 流动形式确定, 液体循环强烈, 内部无运动部件,具有较小的剪切应力,能量耗散很均匀,对剪切力敏感物料具有特别重要的意义;

(3) 与传统的鼓泡塔相比, 其可操作量的气体和液体流速范围大得多;

(4) 供气效率高, 升气管中通气可大于鼓泡反应器进气量, 有利于好氧类反应;

(5) 流化效果极佳, 可以是固体颗粒, 甚至较重的颗粒完全保持悬浮状态。

折叠 编辑本段 主要缺点

(1) 需要非常大的空气吞吐量;

(2) 相间混和接触较差;

(3) 当循环的有机体和操作条件发生变化时, 底物、营养物和氧的量不能保持一致;

(4) 混和与通气是耦合问题, 也即很难在不改变通气的条件下改善混和状况。

折叠 编辑本段 应用范围

广泛用于大规模生产单细胞蛋白质。但不适用于高黏度或含大量固体的培养液。

折叠 编辑本段 主要特点

◆与机械搅拌式发酵罐相比节电70%-80%,降低成本。

◆无菌操作可靠性高,该设备没有动密封装置,无泄露,且设备内无死区,灭菌彻底,染杂菌的机会大幅度减少。

◆传热和传氧效率高,可满足各种好氧性微生物在任何地区和季节里的发酵生产。

◆提高产率、转化率,设备机械剪切力对微生物的伤害小,加上溶氧充分、热量移走及时,为微生物提供了一个良好的生长环境,有效地促进了新陈代谢,加速产品积累,使产品的产率和转化率均有明显提高。

◆容易实现大型化和自动化,设备体积可从0.02m3到200m3,没有制造、安装、操作和维修困难。设备的控制因素比搅拌罐少,容易实现自动化控制。

◆本设备具有工作噪音小,装料系数高,基本不用维修等特点,设备投资比搅拌罐降低20%左右,另外,在不改变外形尺寸的情况下,可对原有机械搅拌罐进行改造。

折叠 编辑本段 主要用途

该设备可广泛用于抗生素氨基酸酶制剂维生素有机酸等好氧性发酵过程。在化工方面可用于气-液、气-液-固反应过程。在环保方面可用于污水处理。该设备在国内用于谷氨酸、抗生素、黄原胶糖化酶柠檬酸生产,设备体积已达到140m3,投入使用后取得了非常显著的经济效益。发酵所必须的空气在静态混合元件内外上下流动,带动发酵液循环,促进气-液充分混合。

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