Стерильный воздух под давлением впрыскивается в ферментационный бульон через сопла или отверстия сопла, а скорость воздуха, нагнетаемого из воздушного сопла, может достигать 250–300 (м/с), стерильный воздух распыляется в восходящую трубу с высокой скоростью, и пузырьки воздуха разделяются на мелкие кусочки за счет турбулентного действия газожидкостной смеси, находящейся в тесном контакте с ферментационной жидкостью в направляющей трубке для подачи растворенного в ферментационной жидкости кислорода.
За счет пониженной плотности газожидкостной смеси, образующейся в направляющей трубке, и кинетической энергии струи сжатого воздуха жидкость в направляющей трубке движется вверх; После достижения верхнего жидкостного уровня реактора часть пузырьков газа разрывается, а углекислый газ выводится в верхнее пространство реактора, а ферментационная жидкость, выбрасывающая часть газа, вытекает из верхней части направляющей. трубку к внешней стороне направляющей трубы, ферментационная жидкость за пределами отводящего цилиндра имеет небольшую скорость задержки газа и увеличение плотности, а ферментационная жидкость уменьшается и снова поступает в восходящую трубу, образуя циркулирующий поток для осуществления смешивания. массоперенос растворенного кислорода.
Особенности бродильных чанов
(1) Реакционный раствор равномерно распределяется: равномерное смешивание трехфазного газа, жидкости и твердого вещества, а также хорошее смешивание и диспергирование компонентов раствора являются общими требованиями биореакторов, поскольку все это влияет на поток, смешивание и распределение времени пребывания. Для многих аэрированных ферментаций с прерывистой или непрерывной подачей субстрат и растворенный кислород распределяются как можно более равномерно, чтобы гарантировать, что концентрация субстрата повсюду в ферментере находится в диапазоне от 0,1% до 1%. Растворенный кислород составляет от 10% до 30%. Это полезно для роста и продукции аэробных биологических клеток. Кроме того, необходимо избегать образования устойчивого пенного слоя на поверхности жидкости ферментера, чтобы избежать скопления на ней биологических клеток и их повреждения или даже гибели. Существуют также средние компоненты, особенно крахмалистые зернистые материалы, которые легко оседают и должны быть способны суспендироваться и диспергироваться. Эрлифтные петлевые реакторы вполне могут удовлетворить этим требованиям.
(2) Более высокая скорость растворения кислорода и эффективность растворенного кислорода: эрлифтный реактор имеет высокую задержку газа и особую поверхность контакта газ-жидкость, поэтому он имеет высокую скорость массопереноса и эффективность растворенного кислорода. Объемная эффективность кислорода обычно выше, чем у ферментационного резервуара с механическим перемешиванием, kLd может достигать 2000 часов, а потребление энергии растворенного кислорода относительно низкое.
3) Сила сдвига невелика, и ферментер мало повреждает биологические клетки: поскольку эрлифтный биореактор не имеет крыльчатки с механическим перемешиванием, повреждение клеток сдвига может быть снижено до более низкого уровня, что особенно подходит для культивирования растительных клеток и тканей.