氣升式生物反應器

氣升式生物反應器是植物細胞培養領域中五大反應器的一種，套用於植物細胞培養或發酵工業，氣升式生物反應器分為內循環式和外循環式兩大類，其流動性較其他生物反應器更為均勻，而且它結構簡單，沒有其他生物反應器具有的如有較多泄漏點和死角等缺點，故早在20世紀70年代開始，植物細胞發酵培養就已經較多地採用氣升式生物反應器了。

工作原理

升式環流反應器是在傳統的鼓泡塔基礎上發展起來的一種新型反應器，按結構可以分為內環流和外環流反應器兩種形式。其原理是採用內環流氣升式中心進氣的反應器，內部無攪拌裝置，是在傳統的鼓泡塔中加入導流筒構成的。當氣體通過氣體分布器進入中心導流筒後，造成管內流體密度比管外低，在靜壓差和進入氣體的動量作用下，使液體攜帶氣泡在反應器內形成循環流動，從而達到良好的氣液混合。

優點缺點

優點主要是具有比其他生物反應器更強的抗雜菌污染的能力，流動性也更為均勻，且反應器本身結構簡單，不具反應液泄漏點和衛生死角操作費用也很低。

缺點相對來說較少，主要是高密度培養時混合不夠均勻。

技術支持

與機械攪拌罐相比，設備製造成本降低30%以上，節約能耗30%左右。氣升式生物反應器是針對一些對溶氧與混和要求較高的工藝而開發的。氣升式生物反應器獨特的結構使發酵液周期性通過傳質強化區．液體循環周期在正常條件下可控制在數十秒至幾分鐘的範圍內；強化區的數量可根據發酵液流變特性和微生物的代謝特徵進行設定，以滿足微生物生長和產物生成所需要的混和與傳質要求。

套用範圍

主要套用很多，當下熱門的如 套用及鑄砂板式膜生物反應器開發研究 ，套用於化學發酵方面的動力學分析 ，合成特定類的化學藥物 等等。本項目研製的氣升式反應器結構新穎，可用於抗生素、酶製劑、有機酸、生物農藥、食用菌、單細胞蛋白生產等領域。

氣升式生物反應器用於高生物量的黴菌或放線菌培養，能滿足高生物量對溶氧水平的高要求。另外，由於以氣體作混和與傳質的動力，氣液能量傳遞在瞬間完成，這對象絲狀菌等對剪下力敏感菌體培養的影響遠小於“通用式”機械攪拌罐。氣升式生物反應器用於三抱布拉氏黴菌β-蘿蔔素工業發酵生產，使民胡蘿蔔素產率比“通用式”機械攪拌罐提高2倍左右，發酵周期縮短48 h以上。

氣升式生物反應器用於高粘度培養物發酵，能利用高粘度擬塑性發酵液剪下變稀的流變性質，大幅度降低其表觀粘度，提高傳質速率和溶氧水平。同時，發酵液在反應器中做整體循環，巨觀混和較好，不會產生傳統的機械攪拌發酵罐中高粘度物料在遠離攪拌槳的近壁區常出現的滯流邊界層，特別是在擋板後面不會形成靜止區或滯流區，該區的氣體通過罐中心形成倒漏斗形通道逃逸而不能均勻地和液體混合。氣升式生物反應器用於黃原膠、靈芝多糖等多種微生物多糖的工業生產，能顯蓍縮短發酵周期，提高多糖產率。

氣升式生物反應器用於石油產品的發酵將大大改善油水乳化狀態，提高溶氧水平，加快微生物生長和代謝速度，提高生產效率。氣升式生物反應器用於工業規模的微生物石油脫蠟，發酵周期比傳統的鼓泡反應器縮短4倍多，節能40%左右。文獻查新表明，氣升式生物反應器是一種結構新穎、混和與傳質效率高的反應器。氣升式生物反應器對解決一些高生物量、高密度、高粘度、高含油體系的混和和傳質難題有獨到之處。幾年來，氣升式生物反應器已成功地套用於高生物量的β一胡蘿蔔素髮酵、高糖度的甘油發酵、高粘度的微生物多糖發酵、高含油量的微生物石油脫蠟等。工業發酵實踐證明NALR能加快微生物生長與代謝，縮短發酵周期，提高發酵水平，降低發酵能耗。NALR是一種值得廣泛推廣的新型生物反應器。