200 m~3透明质酸生物反应器的流场模拟

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作   者：

于婷婷;  韩鸿宇;  刘元涛;  冯世红;  张永刚;  董学前; 

作者机构：

齐鲁工业大学(山东省科学院)食品科学与工程学部;  新疆阜丰生物科技有限公司;  山东省食品发酵工业研究设计院; 

关键词：

计算流体力学;  桨叶组合;  黏度;  非牛顿流体;  生物反应器; 

期刊名称：

食品与发酵工业

i s s n：

0253-990X

年卷期：

2024 年 010 期

页   码：

76-80

摘   要：

随着透明质酸市场规模不断扩大，发酵生产透明质酸产量日益增多，为了对大型透明质酸生物反应器的放大设计提供理论依据，该文将透明质酸发酵液视为非牛顿流体，使用剪切应力输运模型对200 m~3生物反应器中不同搅拌器组合下的流场进行模拟建模。计算结果表明，使用斜叶桨式搅拌器流速最低，功耗最低，三折叶桨式搅拌器流速最高，流体流动性增强效果最好，功耗最高；弧叶圆盘涡轮搅拌器流体流速分布好于直叶圆盘涡轮搅拌器，功耗更低，更适合作为发酵罐底桨。综合流场分布，表观黏度分布以及轴功率数据考虑，选定最佳桨叶组合为三层三折叶桨式搅拌器+弧叶圆盘涡轮搅拌器进行发酵试生产，经过24 h发酵，透明质酸产率达到12.53 g/L。为工业高黏物料生物反应器放大设计提供了思路。