O ar estéril pressurizado é injetado no caldo de fermentação através de bicos ou orifícios de bico, e a velocidade do ar injetada do bico de ar pode chegar a 250 ~ 300 (m/s), o ar estéril é pulverizado no tubo ascendente em alta velocidade e o ar as bolhas são divididas em pequenos pedaços pela ação turbulenta da mistura gás-líquido, que está em contato próximo com o líquido de fermentação no tubo guia para fornecer oxigênio dissolvido no líquido de fermentação.
Devido à densidade reduzida da mistura gás-líquido formada no tubo guia e à energia cinética do jato do ar comprimido, o líquido no tubo guia se move para cima; Após atingir o nível de líquido superior do reator, parte das bolhas de gás são quebradas, e o dióxido de carbono é descarregado no espaço superior do reator, e o líquido de fermentação que descarrega parte do gás flui do topo da guia tubo para fora do tubo guia, o líquido de fermentação fora do cilindro de desvio tem uma pequena taxa de retenção de gás e um aumento na densidade, e o líquido de fermentação diminui e entra no tubo ascendente novamente para formar um fluxo circulante para realizar a mistura e transferência de massa de oxigênio dissolvido.
Características dos Tanques de Fermentação
(1) A solução de reação é distribuída uniformemente: Mistura uniforme de gás-líquido-sólido trifásico e boa mistura e dispersão dos componentes da solução são requisitos comuns dos biorreatores, porque o fluxo, a mistura e a distribuição do tempo de residência são afetados. Para muitas fermentações aeradas com alimentação intermitente ou contínua, o substrato e o oxigênio dissolvido são dispersos o mais uniformemente possível para garantir que a concentração do substrato em todo o fermentador caia na faixa de 0,1% a 1%. O oxigênio dissolvido é de 10% a 30%. Isso é benéfico para o crescimento e produção de produtos de células biológicas aeróbicas. Além disso, é necessário evitar a formação de uma camada de espuma estável na superfície líquida do fermentador, de modo a evitar o acúmulo de células biológicas sobre ele e danos ou até mesmo a morte. Existem também componentes médios, especialmente materiais granulares amiláceos que são fáceis de sedimentar e devem poder ser suspensos e dispersos. Os reatores de loop de transporte aéreo podem atender bem a esses requisitos.
(2) Taxa de oxigênio dissolvido mais alta e eficiência de oxigênio dissolvido: O reator de transporte aéreo tem uma alta retenção de gás e uma interface de contato gás-líquido específica, portanto, possui uma alta taxa de transferência de massa e eficiência de oxigênio dissolvido. A eficiência volumétrica de oxigênio é geralmente maior do que a do tanque de fermentação com agitação mecânica, o kLd pode chegar a 2000h e o consumo de energia de oxigênio dissolvido é relativamente baixo.
3) A força de cisalhamento é pequena e o fermentador tem pouco dano às células biológicas: Como o biorreator airlift não possui impulsor de agitação mecânico, o dano de cisalhamento às células pode ser reduzido a um nível mais baixo, o que é especialmente adequado para o cultivo de células e tecidos vegetais.