De biologische gisting verwijst naar het proces om organismen (gewoonlijk micro-organismen of cellen) te gebruiken om grondstoffen in menselijke producten door specifieke metabolische wegen in de geschikte omstandigheden om te zetten. Deze nuttige metabolites, eiwituitdrukkingsproducten, en andere producten worden wijd gebruikt op de farmaceutische industrie, de voedselindustrie, de energieindustrie, de chemische industrie, landbouw, en andere gebieden, en zijn onafscheidelijk van het dagelijkse leven van mensen. In biologische gistingstechniek, hoe te laboratorium effectief om te vergroten is de onderzoekvoorwaarden en direct hen toe te passen op productie altijd een probleem geweest dat de toepassing van biologische gisting verontrust. wegens velen die factoren van biologische reacties beïnvloeden, is de reactie binnen de gistingstank een gesloten reactie. Hoe te om parameters effectief te controleren zodat het versterkingsproces geen invloed op het biologische gistingsprocédé heeft altijd een nadruk van onderzoek naar de biologische gistingsindustrie is geweest. Tijdens het versterkingsproces van biologische gistingsreactie, verandert de stroomstaat binnen de tank beduidend met de verhoging van volume. De veranderingen in het stroomgebied kunnen ook tot veranderingen in een reeks van parameters zoals temperatuur en opgeloste zuurstof leiden, resulterend in veranderingen in het volledige reactiesysteem. Het artikel organiseert en introduceert kort de beïnvloedende factoren en de overeenkomstige controleparameters van biologische gistingsprocédé versterking, die verwijzing verstrekken voor parameterselectie in het daadwerkelijke biologische proces van de gistingsversterking.
Factoren die de versterking van biologisch gistingsprocédé beïnvloeden
1.1 massa Overdracht en het Mengen zich
Het proces van de massaoverdracht is het proces van materiële overdracht, en de activiteiten van de massaoverdracht in biologisch gistingsprocédé komen gelijktijdig met biologische reacties voor. De belangrijkste processen van de massaoverdracht zijn verdeeld in gas-liquid absorptie en vloeibare massaoverdracht. De overdracht van substanties in de vloeibare fase is hoofdzakelijk toe te schrijven aan de wervelingsverspreiding die door de het bewegen peddels van de biologische gistingstank wordt gedreven. In algemeen gebruikte biologische gistingscultuur, is het proces van de massaoverdracht zeer belangrijk. De goede massaoverdracht kan de noodzakelijke zuurstof, de voedingsmiddelen, en metabolites voor microbiële en celcultuur en ontwikkeling verzekeren. De volumetrische opgeloste zuurstofcoëfficiënt is de belangrijkste factor die massaoverdracht beïnvloeden, maar wegens het complexe stroomgebied binnen de biologische gistingstank, zijn er velen die factoren beïnvloeden, die het moeilijk maken om de volumetrische opgeloste zuurstofcoëfficiënt te analyseren.
Een andere zeer belangrijke parameter die direct de versterking van het biologische proces beïnvloedt van de gistingstank is het het mengen zich procédé. Het gemeenschappelijke biologische gistingsreactie mengen zich omvat zich het liquid-liquid zich, gas-liquid mengen zich, en gas-liquid stevige mengen, vaste-vloeibare stof die in drie stadia mengen mengen zich. Het wegens de verhoging van het volume van de gistingstank en de verhoging van gistingsproducten en grondstoffen, is mengen zich binnen de tank ongelijk. Bijvoorbeeld, is mengen zich van substanties bij de bovenkant van de gistingstank vrij moeilijk in vergelijking met de bodem. Wetenschappelijk kan het verhogen van zich het mengen van diverse substanties in de gistingstank de efficiency van biologische gisting verbeteren.
1.2 het snijden
De traditionele mening is dat het verhogen van het bewegende tarief van de biologische gistingstank massa overdracht en het mengen tijdens het gistingsprocédé kan verbeteren zich. Nochtans, met diepgaand onderzoek, heeft men geconstateerd dat vele biologische gistingsmislukkingen door bovenmatige scheerbeurtkracht op het doelmateriaal van de biologische gisting worden veroorzaakt, die tot microbiële en celschade leiden. Bijvoorbeeld, in een microbieel gistingssysteem, kan de bovenmatige scheerbeurtkracht kwaad aan de groei van het bacteriële lichaam veroorzaken; De lage scheerbeurtkracht is niet bevorderlijk voor bellenbreuk en beïnvloedt de efficiency van luchtpropagatie. Hoe te om het mengen van diverse substanties in de gistingstank en de controle wetenschappelijk te verhogen zich is de scheerbeurtspanning binnen een aanvaardbare waaier voor micro-organismen en cellen een belangrijke factor in het proces van de gistingsversterking.
1.3 hitteoverdracht
De temperatuur is ook een belangrijke factor in het biologische gistingsprocédé. De temperatuurcontrole van biologische gistingstanks wordt hoofdzakelijk bereikt door de jasjelaag. Nochtans, als volume binnen de grote biologische gistingstank stijgt, de oppervlakte per eenheid van het verwarmen van dalingen. Daarom zal de efficiency van hitteoverdracht direct de productieefficiency van de biologische substanties van het gistingsdoel beïnvloeden.
1.4 andere factoren
Er zijn andere factoren in het versterkingsproces van biologische gistingstanks die het gistingsprocédé, zoals de parameters van luchtaanvulling, het voeden snelheid kunnen beïnvloeden, en steekproefinham het plaatsen, die allen het gistingsprocédé kunnen beïnvloeden. wegens proces kunnen de beperkingen, productietype biologische gistingstanks niet de concentratie van diverse substraten, producten, en metabolites ontdekken in realtime zoals het biologische gistingsprocédé in het laboratorium. Daarom is het essentieel de snelheid en de hoeveelheid het voeden en opname wetenschappelijk om te ontwerpen. Tegelijkertijd, is het noodzakelijk de duidelijke gassnelheid voor materiële aanvulling en luchtaanvulling ruim om te overwegen om het fenomeen te vermijden van „vloeibare overstroming“.
2 essentiële controleparameters van biologische gistingsprocédé methodes
2.1 het mengen zich
Algemeen gebruikt mengt wijze van bewogen biologische gistingstanks is de omwenteling van de het bewegen peddel om het mengen van de volledige gistingsvloeistof te drijven zich. De controle van de bewegende parameters van de gistingstank wordt hoofdzakelijk bereikt door snelheidscontrole. De snelheidscontrole zou niet alleen moeten nadenken maar oo verhogend de snelheid en verbeterend mengt efficiency, de snelheid controleren binnen een redelijke waaier. De bovenmatige snelheid kan tot verhoogde hittegeneratie, verhoogde scheerbeurtkracht op cellen, en gistingsmislukking leiden. Bovendien heeft het onderzoek geconstateerd dat het stroompatroon van het systeem van het gistingsvolume, de selectie van het bewegen van peddels, en de diameter allen de efficiency van biologische gisting kunnen beïnvloeden. Tijdens biologische gisting op grote schaal, naast rotatiesnelheid, is de selectie van het bewegen van peddeltype en ruimtepositie ook zeer belangrijk. Het is noodzakelijk om het aangewezen bewegende peddeltype te kiezen dat op de vloeibare eigenschappen van het cultuurmateriaal wordt gebaseerd. Momenteel, wordt een combinatie asstroom en radiale stroompeddels algemeen gebruikt, die micro- vloeibare stroom en macrostroomgebieden combineren om de graad van materiaal te verbeteren zich mengt in het volledige biologische gistingssysteem. De het mengen zich peddel keurt over het algemeen een type van bodemreproductie goed en een hoger asstroomtype, dat kan effectief ervoor zorgen dat de voedingsmiddelen die aan de bovenkant worden toegevoegd snel aan de bodem van de tank onder de actie van asstroomdunne modder worden verdeeld, en de lucht die aan de bodem van de tank wordt geïntroduceerd kan ook tijdig worden verspreid, verzekerend de algemene omloop en de stroom van de volledige tank, die een geschikt milieu verstrekken voor de volledige microbiële gisting.
2.2 temperatuur
De biologische gistingstank bedraagt over het algemeen 26~37 ℃ afhankelijk van het type van bacteriën die worden gecultiveerd, terwijl de cultuur van speciale bacteriën 65 ℃ kan bedragen. Tijdens het versterkingsproces van het gistingsprocédé, zal het temperatuurgebied binnen de volledige gistingstank significante veranderingen ondergaan. In de kleinschalige en proefstadia, wegens de kleine grootte van de tank, is het temperatuurgebied vrij eenvormig. In de productietype gistingstank, worden de temperatuursondes van de gistingstank gewoonlijk verdeeld in het lagere deel van de tank, met een lengte van 100mm, en het doorwekende deel in de gistingsvloeistof is 5060mm. De het verwarmen en het koelen methodes van biologische gistingstanks worden gewoonlijk uitgevoerd door een laag van het jasjewater, zodat beïnvloedt de efficiency van de hitteoverdracht van de gistingstank direct de temperatuurdistributie binnen de volledige tank. De temperatuur van de laag van het jasjewater en de waarde van de temperatuurvertoning van de de temperatuursonde van de gistingstank kunnen niet op de temperatuur van de vloeistof in de gistingstank echt wijzen. Wetenschappelijk kunnen wordt gebaseerd het schikken van temperatuursondes en wetenschappelijk het plaatsen van gistingstemperatuur op de coëfficiënt van de hitteoverdracht van het gistingssysteem de reactietemperatuur effectief verzekeren die.
2.3 andere chemische parameters
De controle van chemische parameters in biologische gisting, zoals pH waarde en opgeloste zuurstof, kan een invloed op de gistingsresultaten hebben. Nemend opgeloste zuurstofparameters als voorbeeld, in aërobe biologische processen, is de zuurstof een belangrijk voedingsmiddel voor de microbiële groei. Nochtans, wegens zijn bodem wordt de oplosbaarheid, zuurstof een zeer belangrijk substraat voor biochemische processen. Daarom is handhaven van een adequate voorziening van zuurstof van de gasfase aan de vloeibare fase essentieel. In theorie, kunnen de stijgende ventilatie en het verhogen van de kolom van het cultuurmiddel de tijd van bellen in het cultuurmiddel effectief verlengen en gas-liquid uitwisselingsefficiency verbeteren. Nochtans, worden deze parameters ook beperkt door de kosten van de gistingstank, en de graad en de grootte van bellenverspreiding kunnen de efficiency van zuurstofpropagatie ook beïnvloeden. Daarom is het noodzakelijk diverse factoren ruim om te overwegen en de meest geschikte de versterkingsmethode van het procesontwerp te verstrekken.
3. Het verhogen van methode voor biologisch gistingsprocédé
3.1 empirische versterkingsmethode
Het verhogen van proces van traditionele biologische gistingsprocédés is meestal gebaseerd op traditionele empirische methodes. In het biologische gistingsprocédé, kan een reeks parameters zoals de snelheid, regeling, het tarief van de luchtventilatie, het tarief van de voerstroom, en andere chemische parameters van de het bewegen peddels de gistingsopbrengst beïnvloeden. De gebruikers zullen gelijkaardige die gistingsprocédés kiezen op vorige of andere gistingsprocédé montages worden gebaseerd, en zullen overeenkomstige gistingsprocédé versterkingsparameters selecteren; Alternatief, gebaseerd op traditionele ervaring, kan de vloeibare dynamica in de gistingstank worden voorspeld, en de diverse parameters binnen de tank kunnen geometrisch worden vergroot terwijl het handhaven van hun relatieve posities om het gistingsvolume uit te breiden. De empirische versterkingsmethodes concentreren zich hoofdzakelijk op zeer belangrijke parameters binnen het gistingssysteem, zoals de volumetrische coëfficiënt van de massaoverdracht, de machtsconsumptie van het eenheidsvolume, mengt tijd, enz. Deze methode is gewoonlijk slechts geschikt voor eenvoudige versterking en kan niet de vloeibare dynamica en de kinematische kenmerken in gistingstanks effectief voorspellen.
3.2 versterkingsmethode die op Computer Vloeibare Dynamica wordt gebaseerd
De computer Vloeibare Dynamica (CFD) verwijst naar de simulatie en de berekening van vloeibare motiewetten in gecomputeriseerd op microscopische vergelijkingen zoals massaoverdracht, impulsoverdracht, en energieoverdracht in vloeibare werktuigkundigen. Vergeleken met ervarings biologische gistingsprocédé regelingen, die CFD gebruiken heeft de simulatietechnologie de kenmerken van lage kosten en grootteonafhankelijkheid, en op het gebied van vloeibare techniek wijd gebruikt. CFD-de simulatie simuleert hoofdzakelijk het stroomgebied, de bewegende macht, en de gasvertraging binnen de biologische gistingstank. Tegelijkertijd, wordt een opgelost de overdrachtmodel van de zuurstofmassa gekoppeld in het gas-liquid stroommodel in twee fasen van de biologische gistingstank, die het opgeloste de overdrachtproces van de zuurstofmassa en biochemisch reactieproces tijdens hetzelfde gistingsprocédé kan simuleren.
Met de ontwikkeling van simulatie gegevensverwerkingstechnologie, wordt CFD meer en meer toegepast in de simulatie van de biologische processen van de gistingsversterking. Nochtans, wegens de ingewikkeldheid van gas-liquid stroom in twee fasen, verder onderzoek naar parameters zoals gasvertraging en bellen in voorspelling is het proces nog nodig.
4 conclusie
Het proces van biologische gisting is een complex en multifactorproces. Hoewel de traditionele bewogen tankbioreactoren in structuur vrij eenvoudig zijn, is het daadwerkelijke proces van de vloeistof binnen de gistingstank zeer complex in het daadwerkelijke reactieproces. Vooral in het versterkingsproces van biologische gisting, calculeert het veelvoud behoefte in ruim om voor methodologische versterking worden overwogen. Het traditionele ervaringsversterkingsproces kan eenvoudige versterking slechts uitvoeren en kan niet de echte gegevens van diverse systemen in de gistingstank echt simuleren. Naast het ervoor zorgen dat het de groeimilieu van gistingsproducten met het laboratorium verenigbaar is, zou de aandacht ook aan energiebehoud moeten worden besteed. Gebaseerd op computer vloeibare dynamica, kunnen meer wetenschappelijke analyse en simulatiemethodes nauwkeuriger en het biologische proces van de gistingsversterking voorspellen simuleren, die efficiënte basis en verwijzing vormen voor de selectie van de biologische processen van de gistingsversterking.
Shanghai voorbij Machines concentreert zich op het ontwerp en de productie van biopharmaceutical verwerkingslijnen. Onze klanten worden gevestigd rond de wereld, en zij hebben hun eigen succes in verschillende markten bereikt. Contacteer ons nu om de recentste oplossingen en de prijzen van het productielijnontwerp te verkrijgen.