泰勒涡柱作用下微生物生长动力学的研究

采用新型进气装置在反应器中构建了泰勒涡柱流,以提高发酵液中溶氧水平,并与带常规空气进气装置的反应器进行了对比,推导出发酵液中溶氧浓度与反应器中微生物浓度之间的对应关系,考察了泰勒涡柱作用下的微生物生长动力学。结果表明,微生物比生长速率与通入发酵液中的气泡尺寸和气体比表面积成正比;微生物生长过程与气泡吸附过程有关,可通过改变吸附量来改变发酵过程。对于建立吸附发酵生长动力学模型和实现微生物高密度培养具有一定的指导意义。

泰勒涡柱对肌苷发酵过程的影响

在50 m3通气搅拌发酵罐中采用新型进气装置构建了泰勒涡柱流,以缓解肌苷发酵过程中的溶氧限制。结果表明,泰勒涡柱有助于减轻气泡聚并,减小气泡尺寸,提高发酵罐的供氧能力。发酵前期菌体的最大摄氧率(OUR)由85 mol.m-3.h-1提高到100 mol.m-3.h-1,肌苷产率由32 g/L提高到36 g/L。进一步降低搅拌电流,可节电54%。

气泡大小对反应器内氧传递系数的影响

在气液反应过程中,气泡的大小对结果往往起了决定性的作用.通过减小气泡的尺寸,可以促进气液传递,加快反应的进程.在气液搅拌式反应器上安装了一种特殊的气体分布器,通过搅拌产生离心场,从而诱导生成泰勒涡柱,使大量进入反应器的空气气泡保持在泰勒涡柱的内部.由于减少了气泡间的凝并作用,气泡尺寸减小,与对照组相比,反应器中最小的气泡尺寸减小了近50%,气泡的比表面积增加近80%.通过对不同通气流量和搅拌速度下气液反应器内氧传递系数的测量,与对照实验比较,使用特殊气体分布器的反应器中,氧的传递系数增加了10%～40%,证明这种气体分布器确实可以增加气液间氧的传递.