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1、第17卷第1期商桂敏等:剪切应力对红豆杉细胞悬浮培养的影响及CFD模拟研究3页边距:上:2.65厘米;下:2.5厘米;左、右:2.47厘米;装订线:0厘米;页眉:1.9厘米;页脚:2.2厘米应用于:整篇文档;纸型:A4;版式:新建页;奇偶页不同和首页不同都打“Ö”文档网格:(指定行网络和字符网络)每行:44个字符;每页:42行;栏数:1;应用于:整篇文档文章编号:1003-9015(2003)01-剪切应力对红豆杉细胞悬浮培养的影响及CFD模拟研究收稿日期:2001-12-27;修订日期:2002-07-08。基金项目:国家自然科学基金(20176038)作者简介:商桂敏(1979-
2、),女,山东德州人,天津大学博士生。通讯联系人:元英进;E-mail:yjyuan@public.tpt.tj.cn商桂敏,施中东,未作君,元英进(天津大学化工学院制药工程系,天津300072)摘要:在同轴圆筒装置的均匀剪切场中研究了不同剪切应力(0.16,0.46,0.78Pa)对悬浮培养的南方红豆杉细胞生理的短期影响。结果表明剪切应力为0.16~0.46Pa时,有利于细胞的生长和初生代谢;剪切应力为0.46~0.78Pa时,有利于细胞的次生代谢;另一方面利用计算流体力学(CFD)对20L生物搅拌釜(45°-斜向上桨(45°-PBT),桨距为(1/3)T的流场进行了三维模拟,获得搅
3、拌釜内部的剪切场。结果表明搅拌釜内剪切应力分布极不均匀,且主要集中在搅拌桨区和尾流区,约为主流区和挡板区值的3~5倍,有时甚至高达7倍。通过将实验结果和CFD模拟相结合,预测了20L生物搅拌釜剪切应力对南方红豆杉细胞生理的影响。表明当搅拌转速小于150r×min-1时,搅拌釜内相应的剪切应力有利于细胞的生长和初生代谢;而当搅拌转速大于200r×min-1时,则不宜于南方红豆杉细胞的培养。关键词:计算流体力学(CFD);剪切应力;植物细胞悬浮培养;均匀剪切场中图分类号:Q813.11文献标识码:A(本刊刊出的文章均标识为A)EffectsofShearStressonSuspensio
4、nCulturesofT.chinensisvar.maireiCellsanditsCFDSimulationSHANGGui-min,SHIZhong-dong,WEIZuo-jun,YUANYing-jin(DepartmentofPharmaceuticalEngineering,SchoolofChemicalEngineeringandTechnology,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)Abstract:Auniformshearstressfieldwasgeneratedbyusingaco-axialcylinderap
5、paratustostudytheshort-periodeffectsofshearstress(t=0.16,0.46,0.78Pa)ontheTaxuscellsphysiology.Resultsshowedthatthecellsgrewwellandtheprimarymetabolismwasvigorouswhen0.16Pa6、fthehydrodynamicscharacteristicsina20Limpellerstirredbioreactor(45°-upwardPitched-Blade-Turbine,(1/3)Toftheoff-bottomclearance)wasconductedtoobtaintheshearstressfieldinsidethereactor.Itcouldbeseenthatthestrengthoftheshearstresswasinhomogeneousandmainlyconcentratedintheimpellersweptandwakeflowre7、gions,whichwasmorethan7timeshigherthanthatinthebulkandbaffleregions.BycombiningtheexperimentalresultsandCFDsimulations,theeffectsoftheshearstressonTaxuscellsculturedinimpeller-stirredreactorswerepredicted.Resultsshowedthattheimpel
6、fthehydrodynamicscharacteristicsina20Limpellerstirredbioreactor(45°-upwardPitched-Blade-Turbine,(1/3)Toftheoff-bottomclearance)wasconductedtoobtaintheshearstressfieldinsidethereactor.Itcouldbeseenthatthestrengthoftheshearstresswasinhomogeneousandmainlyconcentratedintheimpellersweptandwakeflowre
7、gions,whichwasmorethan7timeshigherthanthatinthebulkandbaffleregions.BycombiningtheexperimentalresultsandCFDsimulations,theeffectsoftheshearstressonTaxuscellsculturedinimpeller-stirredreactorswerepredicted.Resultsshowedthattheimpel
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