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Bioprocess Research & Development

Bioprocess Research & Development

將較小規(guī)模的反應(yīng)器中獲得的較優(yōu)操作條件轉(zhuǎn)換到較大規(guī)模的設(shè)備并保持相似的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的過程，就是反應(yīng)器放大。

●方法：采用相同的高徑比、攪拌槳與內(nèi)徑比等

●等比例放大反應(yīng)器的參數(shù)，保持反應(yīng)器形狀的相似，簡單易行

●反應(yīng)器性能與尺寸之間不是線性關(guān)系，只能簡單、粗略定量

單位體積發(fā)酵液空氣流量相同

●方法：采用相同的進氣量與發(fā)酵液體積比，即VVM1=VVM2

●宏觀保持了相同發(fā)酵液體積能夠獲得相同的供氧總量

●反應(yīng)器容積直徑3次方成正比，截面積與直徑2次方成正比，相同VVM情況下，罐內(nèi)氣體流速將按直徑之比上升，相應(yīng)進氣在反應(yīng)器中的停留時間將大大縮短

等葉尖速率

●主要考慮攪拌剪切力的影響

●葉尖速度 = N / 60 * π * d

  N：轉(zhuǎn)速 rpm

   d：攪拌槳直徑

單位體積發(fā)酵液輸入功率相等（未通氣）

●輸入功率除以發(fā)酵液的體積為單位體積的功率輸入

●P=Np * ρ N3 d

●對多層攪拌槳，每層攪拌功率相加P2 = f *P

●f查

混合時間

混合時間太長，反應(yīng)器內(nèi)會出現(xiàn)底物濃度、溶氧濃度、pH甚至溫度的梯度，造成產(chǎn)物得率降低、副產(chǎn)物濃度提高等問題

混合時間Tm ：1/(N*Tm) =  k* [(d/D)3 Nqd + 0.21 (d/D)(Np/Nqd)1/2)]{1-exp[-13(d/D)2]}

N：攪拌轉(zhuǎn)速

Nqd ：排量準數(shù)

氣體分散

●非均相的氣液攪拌操作，一方面需要將氣泡打碎，增加比表面積，增加傳質(zhì)，另一方面，液體攪拌翻騰，增加氣液接觸時間。

氣泡打碎：一方面是攪拌對氣相和液相的剪切，將氣泡打碎，另一方面，旋轉(zhuǎn)的攪拌器槳葉前面形成氣穴，氣穴隨攪拌旋轉(zhuǎn)，氣相和液相在向心力的作用下破碎。