气升式发酵罐

用于大规模生产单细胞蛋白质的设备

气升式发酵罐（ALR）是应用最广泛的生物反应设备。这类反应器具有结构简单、不易染菌、溶氧效率高、能耗低等优点。

工作原理

利用空气喷嘴喷出高速的空气，空气以气泡式分散于液体中，在通气的一侧，液体平均密度下降，在不通气的一侧，液体密度较大，因而产生与通气侧的液体产生密度差，从而形成发酵罐内液体的环流。气升式发酵罐有多种形式，较常见的有内循环管式，外循环管式、拉力筒式和垂直隔板式。

外循环式的循环管设计在罐体外部，内循环管是两根，设计罐体内部。在气升式发酵罐中，循环管的高度一般不高于，罐内液面不高于循环管出口，且不低于环流出口。气升式发酵罐的优点是能耗低，液体中的剪切作用小，结构简单。在同样的能耗下，其氧传递能力比机械搅拌式通气发酵罐要高得多。

主要优点

（1）结构简单，基本原理也不复杂，与带搅拌桨的浆式反应器相比能耗较低

（2）依靠气体产生定向循环，而非离心泵类机械设备，流动形式确定，液体循环强烈，内部无运动部件，具有较小的剪切应力，能量耗散很均匀，对剪切力敏感物料具有特别重要的意义；

（3）与传统的鼓泡塔相比，其可操作量的气体和液体流速范围大得多；

（4）供气效率高，升气管中通气可大于鼓泡反应器进气量，有利于好氧类反应；

（5）流化效果极佳，可以是固体颗粒，甚至较重的颗粒完全保持悬浮状态。

主要缺点

（1）需要非常大的空气吞吐量；

（2）相间混和接触较差；

（3）当循环的有机体和操作条件发生变化时，底物、营养物和氧的量不能保持一致；

（4）混和与通气是耦合问题，也即很难在不改变通气的条件下改善混和状况。

应用范围

广泛用于大规模生产单细胞蛋白质。但不适用于高黏度或含大量固体的培养液。

主要特点

◆与机械搅拌式发酵罐相比节电70%-80%，降低成本。

◆无菌操作可靠性高，该设备没有动密封装置，无泄露，且设备内无死区，灭菌彻底，染杂菌的机会大幅度减少。

◆传热和传氧效率高，可满足各种好氧性微生物在任何地区和季节里的发酵生产。

◆提高产率、转化率，设备机械剪切力对微生物的伤害小，加上溶氧充分、热量移走及时，为微生物提供了一个良好的生长环境，有效地促进了新陈代谢，加速产品积累，使产品的产率和转化率均有明显提高。

◆容易实现大型化和自动化，设备体积可从0.02m3到200m3，没有制造、安装、操作和维修困难。设备的控制因素比搅拌罐少，容易实现自动化控制。

◆本设备具有工作噪音小，装料系数高，基本不用维修等特点，设备投资比搅拌罐降低20%左右，另外，在不改变外形尺寸的情况下，可对原有机械搅拌罐进行改造。

主要用途

该设备可广泛用于抗生素、氨基酸、酶制剂、维生素、有机酸等好氧性发酵过程。在化工方面可用于气-液、气-液-固反应过程。在环保方面可用于污水处理。该设备在国内用于谷氨酸、抗生素、黄原胶、糖化酶、柠檬酸生产，设备体积已达到140m3，投入使用后取得了非常显著的经济效益。发酵所必须的空气在静态混合元件内外上下流动，带动发酵液循环，促进气-液充分混合。

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