發(fā)酵罐工作原理

　　發(fā)酵罐內(nèi)沒(méi)有攪拌器，其中央有一個(gè)導(dǎo)流筒，將發(fā)酵醪液分為上升區(qū)（導(dǎo)流筒內(nèi)）和下降區(qū)（導(dǎo)流筒外），在上升區(qū)的下部安裝了空氣噴嘴，或環(huán)型空氣分布管，空氣分布管的下方有許多噴孔。加壓的無(wú)菌空氣通過(guò)噴嘴或噴孔噴射進(jìn)發(fā)酵液中，從空氣噴嘴噴入的氣速可達(dá)250~300（米/秒），無(wú)菌空氣高速?lài)娙肷仙埽ㄟ^(guò)氣液混合物的湍流作用而使空氣泡分割細(xì)碎，與導(dǎo)流筒內(nèi)的發(fā)酵液密切接觸，供給發(fā)酵液溶解氧。

　　由于導(dǎo)流筒內(nèi)形成的氣液混合物密度降低，加上壓縮空氣的噴流動(dòng)能，因此使導(dǎo)流筒內(nèi)的液體向上運(yùn)動(dòng)；到達(dá)反應(yīng)器上部液面后，一部分氣生泡破碎，二氧化碳排出到反應(yīng)器上部空間，而排出部分氣體的發(fā)酵液從導(dǎo)流筒上邊向?qū)Я魍餐饬鲃?dòng)，導(dǎo)流筒外的發(fā)酵液因氣含率小，密度增大，發(fā)酵液則下降，再次進(jìn)入上升管，形成循環(huán)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)混合與溶氧傳質(zhì)。

　　發(fā)酵罐的特點(diǎn)

　　前面已經(jīng)簡(jiǎn)單提到氣升環(huán)式反應(yīng)器的特點(diǎn)，由于發(fā)酵罐內(nèi)沒(méi)有攪拌器，并且有定向循環(huán)流動(dòng)，故具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，下面具體說(shuō)明。

　　（1）反應(yīng)溶液分布均勻：氣液固三相的均勻混合與溶液成分的混合分散良好是生物反應(yīng)器的普遍要求，因其流動(dòng)、混合與停留時(shí)間分布均受到影響。對(duì)許多間歇或連續(xù)加料的通氣發(fā)酵，基質(zhì)和溶氧盡可能均勻分散，以保證其基質(zhì)在發(fā)酵罐內(nèi)各處的濃度都落在0.1％～1％范圍內(nèi)，溶解氧為10％一30％。這對(duì)需氧生物細(xì)胞的生長(zhǎng)和產(chǎn)物生成有利。此外，還需避免發(fā)酵罐液面生成穩(wěn)定的泡沫層，以免生物細(xì)胞積聚于上而受損害甚至死亡。還有培養(yǎng)基成分尤其是有淀粉類(lèi)易沉降的顆粒物料，更應(yīng)能懸浮分散。氣升環(huán)流反應(yīng)器能很好地滿(mǎn)足這些要求。

　　（2）較高的溶氧速率和溶氧效率：氣升式反應(yīng)器有較高的氣含率（gas—holdup）和比氣液接觸介面，因而有高傳質(zhì)速率和溶氧效率，體積溶氧效率通常比機(jī)械攪拌罐高，kLd可達(dá)2000h，且溶氧功耗相對(duì)低。

　　（3）剪切力小，發(fā)酵罐對(duì)生物細(xì)胞損傷小：由于氣升式反應(yīng)器沒(méi)有機(jī)械攪拌葉輪，故對(duì)細(xì)胞的剪切損傷可減至較低，尤其適合植物細(xì)胞及組織的培養(yǎng)。