Las boquillas de aire, o tuberías anulares de distribución de aire, se instalan en la parte inferior del área ascendente y hay muchos orificios de boquilla debajo de las tuberías de distribución de aire. Se inyecta aire estéril presurizado en el caldo de fermentación a través de boquillas u orificios de boquilla, y la velocidad del aire inyectado desde la boquilla de aire puede alcanzar los 250~300 (m/s). El aire aséptico se rocía en el tubo ascendente a alta velocidad y las burbujas de aire se dividen en pequeños pedazos por la acción turbulenta de la mezcla gas-líquido, que está en estrecho contacto con el líquido de fermentación en el tubo guía para suministrar oxígeno disuelto. en el líquido de fermentación.
Debido a la densidad reducida de la mezcla gas-líquido formada en el tubo guía y la energía cinética del chorro del aire comprimido, el líquido en el tubo guía se mueve hacia arriba; después de alcanzar el nivel de líquido superior del reactor, una parte de las burbujas de gas se rompen y el dióxido de carbono se descarga en el espacio superior del reactor. El líquido de fermentación que descarga parte del gas fluye desde la parte superior del tubo guía hacia el exterior del tubo guía. El líquido de fermentación fuera del tubo guía tiene un pequeño contenido de gas y su densidad aumenta, mientras que el líquido de fermentación disminuye. Entra nuevamente en el elevador para formar un flujo circulante para realizar la mezcla y la transferencia de masa de oxígeno disuelto.
Características de los tanques de fermentación:
Las características del reactor de circuito cerrado por aire se han mencionado brevemente anteriormente. Dado que no hay agitador en el reactor de circuito cerrado de aire y hay un flujo de circulación direccional, tiene muchas ventajas, que se explicarán en detalle a continuación.
(1) La solución de reacción se distribuye uniformemente: la mezcla uniforme de gas-líquido-sólido trifásico y una buena mezcla y dispersión de los componentes de la solución son requisitos comunes de los biorreactores, porque el flujo, la mezcla y la distribución del tiempo de residencia se ven afectados. Para muchas fermentaciones aireadas con alimentación intermitente o continua, el sustrato y el oxígeno disuelto se dispersan de la manera más uniforme posible para garantizar que la concentración del sustrato en todas partes del fermentador se encuentre dentro del rango de 0,1% a 1%, y el oxígeno disuelto es 10 % al 30%.
Esto es beneficioso para el crecimiento y la producción de productos de células biológicas aeróbicas. Además, es necesario evitar la formación de una capa de espuma estable sobre la superficie líquida del fermentador, para evitar la acumulación de células biológicas del biorreactor sobre él y el daño o incluso la muerte. También hay componentes medios, especialmente materiales granulares con almidón que son fáciles de sedimentar y deberían poder suspenderse y dispersarse. Los reactores de bucle Airlift pueden cumplir bien estos requisitos.
(2) Mayor tasa de oxígeno disuelto y eficiencia de oxígeno disuelto: el reactor de transporte aéreo tiene una alta retención de gas y una interfaz de contacto gas-líquido específica, por lo que tiene una alta tasa de transferencia de masa y eficiencia de oxígeno disuelto. La eficiencia volumétrica del oxígeno suele ser mayor que la del tanque de agitación mecánica, el kLd puede alcanzar las 2000 h y el consumo de energía del oxígeno disuelto es relativamente bajo.
(3) La fuerza de corte es pequeña y el daño a las células biológicas es pequeño: dado que el biorreactor de transporte aéreo no tiene un impulsor de agitación mecánica, el daño de corte a las células se puede reducir y es especialmente adecuado para el cultivo de células vegetales y tejidos.