搅拌气升式生物反应器的研究进展

《搅拌气升式生物反应器的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、搅拌气升式生物反应器的研究进展席仁荣，吴振强(华南理工大学生物科学与工程学院，广东广州510640)摘要：搅拌气升式反应器作为一种新型高效的生物反应器，因为其独特的优势而越來越受到重视，具有良好的研究和应用前景。概述了搅拌气升式反应器的国内外研究进展，着重评述了搅拌气升式反应器相比于传统机械搅拌式反应器和气升式反应器的所体现出的优点，详细介绍和分析了该新型反应器的基本结构、流体力学性质及相关的重要表征参数，并对其在生物发酵和化工行业中的应用和发展进行了回顾和展望。关键词：搅拌气升式反应器；传质性能；结构屮图分类号：TQ050.1文献标识码：A文章编号：1000-66

2、13(2008)02-0218-05ResearchprogressofmechanicallystirredairliftbiorcactorsXIRenrong,WUZhenqiang(CollegyofBioscienceandBioengineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,Guangdong,China)ABstract：Themechanicallystirredairliftbiorcactorsarcakindofnovelandhigh-performancebiorea

3、ctors,whicharepaidmoreattentionduetotheirexcellentmeritsinrecentyearsandmayhaveagoodprospest.Thecorrentresearchprogressofmechanicallyagitatedairliftbioreactorsathomeandabroadissummarized.Thepaperalsocomparesthemechanicallystirredairliftbiorcactorswithmechanicallystirredbioreactorsandai

4、rliftbioreactorsandpointsoutitsstrengths.Besides,thebasicstructure,hydromechanicscharacteristicsandrelevantparametersofthenovelbioreactorsareintroducedandanalyzedindetailaswellastheirapplicationsinfermentationandchemicalindustryinthefiiture・Keywords：mechanicallystirredairliftbioreator；

5、masstransferperformance；stnicture气升式反应器和机械搅拌式反应器在生物发酵、化工等领域中得到了广泛应用［1］。气升式反应器在流体黏度相对不高、需要温和的搅拌［2］和氧传质要求较低［3-4］时非常有效，但操作弹性小、轴向梯度高径比(H/D)大、高黏度时相间传质差等不利因素制约了其发展。与其相比，传统的机械搅拌式反应器则有更广泛的操作应用范围，混合程度较高，但它们没有确定的混合模式、不能高速的通气、快速机械搅拌的剪切力对于丝状菌和动植物细胞的培养不利。为了扩展反应器的应用范围，许多研究者通过多种途径來改善它们的性能，包括改进反应器型式、结

6、构、增加内构件等，其屮，将搅拌式反应器与气升式反应器结合形成的新型机械搅拌气升式反应器因其能够同时解决传统搅拌和气升式反应器的一些限制而引起了国内外学者的广泛注意。在气升式反应器中合理设置搅拌，可有效地破碎细胞，扩大传质面积并增加循环速度及扰动，强化传递性能，获得足够高的氧传质效率和热传递性能,并且能耗可以缩减至传统搅拌系统的30%。Moo-Young等［习较早地指出在气升式反应器的导流筒屮加上一个低剪切力轴流搅拌桨，这可能是搅拌气升式反应器的最初模型，其性能优于单纯的气升式反应器。同样，这种搅拌气升式反应器已经被证明比传统的单层六平叶圆盘涡轮桨需氧发酵罐具有更高效

7、率［4-6］。LUXiaoping等⑺认为在高黏度介质的气升式反应器中，机械搅拌比静态混合器对传质的改善更有效。目前国内刈•这种新型混合反应器甚少冇系统的研究，主要的理论研究和应用开发基本限于南京工业大学。本文作者就这种新型的搅拌气升式反应器的传质特性以及在高黏度需氧发酵、动植物细胞培养、带有固体颗粒的三相反应以及污水处理中的相关应用进行了综述和分析。1搅拌气升式生物反应器搅拌气升式反应器的基木特征是将搅拌式生物反应器和气升式反应器耦合成一个生物反应器。基本构造为发酵罐体、换热器、搅拌器和进气室。通常，基础的混合式反应器是通过在气升式反应器的导流筒中安装搅拌桨来