实验室小型发酵罐和技术在整个制药、生物产品的开发过程中起着特别重要的作用。在众多类型的发酵设备中,兼具通气又带机械搅拌发酵罐用途较为普遍,广泛使用于抗生素、氨基酸、柠檬酸等各个领域。标准式发酵罐设计的技术关键在于搅拌技术复杂的气液两相流动问题上。不仅能为制药企业节省可观的投资,还可大大节省能耗等运行费用,同时提高产品产量与收率。
在许多过程中,气液接触是十分重要的,气体需要与液体进行充分且有效的接触以提供足够的质量传递或热量传递能力。比如有的氯化和磺化反应是快反应,这需要搅拌器能提供很高的传质强度;有的反应需要吸收难以溶解的氧气,这又需要搅拌器能提供很高的分散能力。
早期研究认为,气液分散是气体直接被搅拌器剪切成细小的气泡而形成的。但近年的研究表明,气液分散是受气穴控制的。当气速过大或搅拌转速过低时,整个搅拌器被气穴包裹,气体穿过搅拌器直接上升到液面,发生气泛。
所谓实验室小型发酵罐,在工业上指的是一种用来进行微生物发酵的装置,装置的主体一般都是用不锈钢板制成的主式圆筒,容积在1m3至数百m3左右,这种装置凭借着自身突出的优势,非常适合于多种产品的生产以及减少能量消耗,在现代工业,比如生物工程、乳制品、饮料、制药、精细化工等行业中发挥着*的重要作用:
1、反应溶液分布更加均匀,我们都知道,对于生物反应器来说,一般都要求气、液、固三相的均匀混合,与溶液成分的混合分散良好,这对于需氧生物细胞的生长和产物的生成来说非常有利;
2、溶氧的速率和效率都比较高,这种发酵装置的气含率和比气液接触介面都比较高,所以不但有高传质速率和溶氧效率,而且溶氧功耗也更低;
3、对生物细胞的损伤比较小,这种装置没有机械搅拌叶轮,因此可以大幅度降低对于细胞的剪切损伤,尤其适合一些植物细胞以及组织的培养来使用;
4、传热性能良好,实验室小型发酵罐的液体综合循环速率比较高,因此可以轻松实现在外循环管路上加装上换热器来保证除去发酵热,能够更好的控制适宜的发酵温度;
5、结构简单,操作和维修方便,这种装置不但结构非常简单,而且产生的能耗也比较低,操作起来更加方便。