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基于时间常数与CFD相结合的反应器放大方法

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【作者】 李超夏建业张嗣良

【Author】 LI Chao;XIA Jian-ye;ZHANG Si-liang;State Key Laboratory of Bioreactor Engineering, East China University of Science and Technology;

【通讯作者】 夏建业;

【机构】 华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室

【摘要】 为解决生物发酵过程放大问题,文中提出了一种基于时间常数分析与计算流体力学(CFD)相结合的生物反应器放大方法。首先根据大肠杆菌发酵过程生理代谢数据,对诱导前后两阶段氧消耗和底物消耗时间常数进行了计算。通过菌体"消耗型"时间常数与设备的"供给型"时间常数的对比分析发现,诱导前为供氧条件限制,而诱导后为混合条件限制。在菌体生长期需保证氧传递时间常数tmt<4.2 s,即kLa>0.236 s-1;而在诱导期需保证混合时间tm<36 s。据此,对工业规模20 t生物反应器进行了理性设计,并通过CFD方法对设计方案进行验证。结果表明:设计的反应器kLa大于0.236 s-1,且混合时间小于36 s,氧传递和混合性能均达到设计要求,能满足诱导型大肠杆菌高密度发酵过程的需求。

【基金】 国家自然科学基金面上项目(21776082)
【所属期刊栏目】 化工流体力学 (2019年10期)
  • 【分类号】TQ920.1
  • 【下载频次】11
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