Descrição simples sobre a operação do tanque de fermentação
Bocais de ar, ou tubos de distribuição de ar anulares, são instalados na parte inferior da área ascendente, e existem muitos orifícios de bocal abaixo dos tubos de distribuição de ar. O ar estéril pressurizado é injetado no caldo de fermentação através de bocais ou orifícios de bocal, e a velocidade do ar injetada do bocal de ar pode chegar a 250~300 (m/s). O ar asséptico é pulverizado no tubo ascendente em alta velocidade, e as bolhas de ar são divididas em pequenos pedaços pela ação turbulenta da mistura gás-líquido, que está em contato próximo com o líquido de fermentação no tubo guia para fornecer oxigênio dissolvido no líquido de fermentação.
Devido à densidade reduzida da mistura gás-líquido formada no tubo guia e à energia cinética do jato do ar comprimido, o líquido no tubo guia se move para cima; depois de atingir o nível superior de líquido do reator, uma parte das bolhas de gás é quebrada e o dióxido de carbono é descarregado no espaço superior do reator. O líquido de fermentação que descarrega parte do gás flui da parte superior do tubo guia para a parte externa do tubo guia. O líquido de fermentação fora do tubo guia tem um pequeno teor de gás e sua densidade aumenta, enquanto o líquido de fermentação diminui. Ele entra no riser novamente para formar um fluxo circulante para realizar a mistura e a transferência de massa de oxigênio dissolvido.
Características dos tanques de fermentação:
As características do reator de circuito de transporte aéreo foram brevemente mencionadas acima. Como não há agitador no reator de circuito de transporte aéreo e há um fluxo circulante direcional, ele apresenta muitas vantagens, que serão explicadas em detalhes a seguir.
(1) A solução de reação é distribuída uniformemente: Mistura uniforme de gás-líquido-sólido trifásico e boa mistura e dispersão dos componentes da solução são requisitos comuns dos biorreatores, porque o fluxo, a mistura e a distribuição do tempo de residência são afetados. Para muitas fermentações aeradas com alimentação intermitente ou contínua, o substrato e o oxigênio dissolvido são dispersos o mais uniformemente possível para garantir que a concentração do substrato em todo o fermentador caia na faixa de 0,1% a 1%, e o oxigênio dissolvido seja 10 % a 30%.
Isso é benéfico para o crescimento e produção de produtos de células biológicas aeróbicas. Além disso, é necessário evitar a formação de uma camada de espuma estável na superfície líquida do fermentador, de modo a evitar o acúmulo de células biológicas do biorreator sobre ele e danos ou até mesmo a morte. Existem também componentes médios, especialmente materiais granulares amiláceos que são fáceis de sedimentar e devem poder ser suspensos e dispersos. Os reatores de loop de transporte aéreo podem atender bem a esses requisitos.
(2) Taxa de oxigênio dissolvido mais alta e eficiência de oxigênio dissolvido: O reator de transporte aéreo possui alta retenção de gás e interface de contato gás-líquido específica, portanto, possui alta taxa de transferência de massa e eficiência de oxigênio dissolvido. A eficiência volumétrica de oxigênio é geralmente maior do que a do tanque de agitação mecânica, o kLd pode chegar a 2000h e o consumo de energia de oxigênio dissolvido é relativamente baixo.
(3) A força de cisalhamento é pequena e o dano às células biológicas é pequeno: Como o biorreator airlift não possui impulsor de agitação mecânico, o dano de cisalhamento às células pode ser reduzido e é especialmente adequado para o cultivo de células vegetais e tecidos.
