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发酵罐内没有搅拌器,其中央有一个导流筒 ,将发酵醪液分为上升区(导流筒内)和下降区(导流筒外) , 在上升区的下部安装了空气喷嘴,或环型空气分布管,空气分布管的下方有许多喷孔。加压的无菌空=通过喷嘴或喷孔喷射进发酵液中,从空气喷嘴喷入的气速可达250~300 (米秒) , 无菌空气高速喷入上升管,通过气液混合物的湍流作用而使空气泡分割细碎,与导流筒内的发酵液密切接触,供给发酵液溶解氧。
由于导流筒内形成的气液混合物密度降低,加上压缩空气的喷流动能,因此使导流筒内的液体向上运动;到达反应器上部液面后,一部分气生泡破碎,二氧化碳排出到反应器上部空间,而排出部分气体的发酵液从导流简上边向导流筒外流动,导流简外的发酵液因气含率小,密度增大,发酵液则下降,再次进入上升管,形成循环流动,实现混合与溶氧传质。
发酵罐的特点
前面已经简单提到气升环式反应器的特点,由于发酵罐内没有搅拌器,并且有定向循环流动,故具有多个优点，下面具体说明。
(1)反应溶液分布均匀:气液固三相的均匀混合与溶液成分的混合分散良好是生物反应器的普遍要求,因其流动.混合与停留时间分布均受到影响。对许多间歇或连续加料的通气发酵,基质和溶氧尽可能均匀分散,以保证其基质在发酵罐内各处的浓度都落在0.1% ~ 1%范围内,溶解氧为10%- -30%。 这对需氧生物细胞的生长和产物生成有利。此外,还需避免发酵罐液面生成稳定的泡沫层，以免生物细胞积聚于.上而受损害甚至死亡。还有培养基成分尤其是有淀粉类易沉降的颗粒物料,更应能悬浮分散。气升环流反应器能很好地满足这些要求。
(2 )较高的溶氧速率和溶氧效率:气升式反应器有较高的气含率( gas- -holdup )和比气液接触介面。因而有高传质速率和溶
氧效率体积溶氧效率通 常比机械搅拌罐高,kLd可达2000h ,且溶氧功耗相对低。
(3)剪切力小,发酵罐对生物细胞损伤小:由于气升式反应器没有机械搅拌叶轮,故对细胞的剪切损伤可减至较低,尤其适合
植物细胞及组织的培养。
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