Воздушные сопла или кольцевые воздухораспределительные трубы установлены в нижней части зоны подъема, и под воздухораспределительными трубами имеется множество отверстий для сопел. Стерильный воздух под давлением впрыскивается в ферментационный бульон через сопла или отверстия сопла, а скорость воздуха, нагнетаемого из воздушного сопла, может достигать 250–300 (м/с). Асептический воздух распыляется в восходящую трубу с высокой скоростью, а пузырьки воздуха разделяются на мелкие кусочки за счет турбулентного действия газожидкостной смеси, которая находится в тесном контакте с ферментационной жидкостью в направляющей трубке для подачи растворенного кислорода. в ферментационной жидкости.
За счет пониженной плотности газожидкостной смеси, образующейся в направляющей трубке, и кинетической энергии струи сжатого воздуха жидкость в направляющей трубке движется вверх; после достижения верхнего уровня жидкости реактора часть пузырьков газа разрывается, а углекислый газ выбрасывается в верхнее пространство реактора. Ферментационная жидкость, которая выпускает часть газа, течет из верхней части направляющей трубки наружу направляющей трубки. Ферментационная жидкость вне направляющей трубки имеет небольшое газосодержание и ее плотность увеличивается, а ферментационная жидкость уменьшается. Он снова поступает в стояк, образуя циркуляционный поток для осуществления перемешивания и массопереноса растворенного кислорода.
Особенности бродильных чанов:
Характеристики эрлифтного петлевого реактора были кратко упомянуты выше. Поскольку в эрлифтном петлевом реакторе нет мешалки и имеется направленный циркуляционный поток, он имеет много преимуществ, которые будут подробно описаны ниже.
(1) Реакционный раствор равномерно распределяется: равномерное смешивание трехфазного газа, жидкости и твердого вещества, а также хорошее смешивание и диспергирование компонентов раствора являются общими требованиями биореакторов, поскольку все это влияет на поток, смешивание и распределение времени пребывания. Для многих аэрированных ферментаций с прерывистой или непрерывной подачей субстрат и растворенный кислород распределяются как можно более равномерно, чтобы гарантировать, что концентрация субстрата повсюду в ферментере находится в диапазоне от 0,1% до 1%, а растворенный кислород составляет 10 % до 30%.
Это полезно для роста и продукции аэробных биологических клеток. Кроме того, необходимо избегать образования устойчивого слоя пены на жидкой поверхности ферментера, чтобы избежать скопления на ней биологических клеток биореактора и их повреждения или даже гибели. Существуют также средние компоненты, особенно крахмалистые зернистые материалы, которые легко оседают и должны быть способны суспендироваться и диспергироваться. Эрлифтные петлевые реакторы вполне могут удовлетворить этим требованиям.
(2) Более высокая скорость растворения кислорода и эффективность растворенного кислорода: эрлифтный реактор имеет высокую задержку газа и особую поверхность контакта газ-жидкость, поэтому он имеет высокую скорость массопереноса и эффективность растворенного кислорода. Объемная эффективность кислорода обычно выше, чем у резервуара с механической мешалкой, kLd может достигать 2000 часов, а потребление энергии растворенного кислорода относительно низкое.
(3) Сила сдвига невелика, и повреждение биологических клеток невелико: поскольку биореактор с воздушным транспортом не имеет крыльчатки с механическим перемешиванием, повреждение клеток сдвига может быть уменьшено, и он особенно подходит для культивирования растительных клеток и ткани.
