| 基于时间常数与CFD相结合的反应器放大方法 |
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| 引用本文： | 李超,夏建业,张嗣良.基于时间常数与CFD相结合的反应器放大方法[J].化学工程,2019,47(10):63-68. |
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| 作者姓名： | 李超 夏建业 张嗣良 |
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| 作者单位： | 华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室,上海,200237;华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室,上海,200237;华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室,上海,200237 |
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| 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t_(mt)<4.2 s,即k_La>0.236 s~(-1);而在诱导期需保证混合时间t_m<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k_La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。
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| 关 键 词： | 生物反应器 时间常数 计算流体力学 放大方法 |
Scale-up of bioreactor based on time constant analysis and computational fluid dynamics |
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