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发酵罐是如何被机械搅拌通气的?

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发酵罐是如何被机械搅拌通气的?

发布日期:2019-09-10 09:23 来源:http://www。china-bioreactor。com 点击:

    发酵罐和技术在整个制药、生物产品的开发过程中起着特别重要的作用。在众多类型的发酵设备中,兼具通气又带机械搅拌的标准式发酵罐用途为普遍,广泛使用于抗生素等各个领域。标准式发酵罐设计的技术关键在于搅拌技术复杂的气液两相流动问题上。发酵罐不仅能为制药企业节省可观的投资,还可大大节省能耗等运行费用,同时提高产品产量与收率。


    在许多过程中,气液接触是十分重要的,气体需要与液体进行充分且有效的接触以提供足够的质量传递或热量传递能力。比如有的氯化和磺化反应是快反应,这需要搅拌器能提供很高的传质强度;有的反应需要吸收难以溶解的氧气,这又需要搅拌器能提供很高的分散能力。


    早期研究认为,气液分散是气体直接被搅拌器剪切成细小的气泡而形成的。但近年的研究表明,气液分散是受气穴控制的。当气速过大或搅拌转速过低时,整个搅拌器被气穴包裹,气体穿过搅拌器直接上升到液面,发生气泛。


    气液接触过程的主要有有以下几种:气相和液相需要的停留时间分布、允许压力降、相对质量流率、是否逆流接触、局部混合能力、是否需要补充或移出热量、腐蚀条件、泡沫行为与相分离、反应时需要的流型、反应与传质的关系、层流和过渡区的流变行为等。这些因素又大都与搅拌器关系密切。


    发酵罐内的气体分散大致有以下几个状态:气泛状态(大部分气体未分散,气泡沿搅拌轴直接上升到液面),载气状态(气体基本得到分散,分布器以下分布不良),完全分散状态。


    发酵罐设备结构:


    发酵罐械搅拌式发酵罐其基本结构是在高径比为2~4的罐体的顶或底部安上向罐内延伸的搅拌轴,轴上装上2~4个搅拌桨(常用的搅拌桨是带有圆盘和6个矩形与扭成法向分布叶片的称为Rushton涡轮的桨,桨叶外径约为罐径的1/3)。罐底装有无菌空气的分布器(也有用单孔管的)。由于机械搅拌的作用可使进入罐内的空气很好地获得破碎和分布,以增加罐内气液接触面积而有利于氧的传递和发酵液的混合。这种发酵罐因使用较为广泛,故也被称为标准式发酵罐。


    发酵罐结构设备主要部件包括罐身、搅拌器、轴封、消泡器中间轴承,空气喷射器、挡板、冷却装置、人孔。


    1、罐体由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接成,材料为碳钢或不锈钢。为满足工艺要求,罐需承受一定压力,通常灭菌压力0。25MPa


    2、发酵罐的叶片有平叶式、弯叶式、箭叶式三种,其主要是打碎气泡,加速和提高溶氧。平叶式功率消耗较大,弯叶式较小,箭叶式又次之。挡板的作用是防止液面中央产生旋涡,促使液体激烈翻动,提高溶氧。挡板宽度约为(0.1-0.12)D。装设6-4块挡板,可满足全挡板条件。全挡板条件是指在一定转速下,再增加罐内附件,轴功率仍保持不变。


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