利用CFD模拟研究搅拌釜剪切应力对红豆杉细胞悬浮培养的影响

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1、第29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38号楷体页边距：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43个10号字，每页42行10号字;栏数：1；应用于：整篇文档文章编号：1003-9015(2015)0-全文数字和英文均为TimesNewRoman字体中文14号黑体英文14号加粗剪切应力对红豆杉细胞悬浮培养的影响及CFD模拟研

2、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-)，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.cn10号楷体商桂敏,施中东,未作君,元英进8号宋体8号黑体(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

3、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

4、搅拌转速大于200r×min-1时，则不宜于南方红豆杉细胞的培养。8号黑体关键词：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：ADOI：10.3969/j.issn.1003-9015.12号加粗EffectsofShearStressonSuspensionCulturesofT.chinensisvar.maireiCells10号anditsCFDSimulationSHANGGui-min,SHIZhong-dong,WEIZuo-jun,YUANYing-jin(Dep

5、artmentofPharmaceuticalEngineering,SchoolofChemicalEngineeringandTechnology,10号TianjinUniversity,Tianjin300072,China)10号加粗6.5号宋体6.5号黑体Abstract:Auniformshearstressfieldwasgeneratedbyusingaco-axialcylinderapparatustostudytheshort-periodeffectsofshearstress(t=0.16,0.46,0.7

6、8Pa)ontheTaxuscellsphysiology.Resultsshowedthatthecellsgrewwellandtheprimarymetabolismwasvigorouswhen0.16Pa

7、pellerstirredbioreactor(45°-upwardPitched-Blade-Turbine,(1/3)Toftheoff-bottomclearance)wasconductedtoobtaintheshearstressfieldinsidethereactor.Itcouldbeseenthatthestrengthoftheshearstresswasinhomogeneousandmainlyconcentratedintheimpellersweptandwakeflowregions,whichwasm

8、orethan7timeshigherthanthatinthebulkandbaffleregions.BycombiningtheexperimentalresultsandCFDsimulations,theeff