气升式外环流生物反应器技术
2007-09-28 21:12:25   来源：本站原创   评论：0 点击：

——针对高粘度、高渗透压(高糖度)、高溶氧要求、高生物量、怕剪切的发酵过程

一、主要技术内容

新型气升式生物反应器（Air Lift Fermentor，简称ALF）是国家“七五”科技攻关项目（75-71-08-02），国家“九五”科技攻关项目（编号96-C03-04-02）的成果，是针对一些对溶氧与混和要求较高的工艺而开发的。NALR独特的结构使发酵液周期性通过传质强化区，强化区的数量可根据发酵液流变特性和微生物的代谢特征进行设置，以满足微生物生长和产物生成所需要的混和与传质要求。

新型气升式生物反应器的技术特点与应用范例：

（1）ALF用于高生物量的霉菌或放线菌培养，能满足高生物量对溶氧水平的高要求。另外，由于以气体作混和与传质的动力，气液能量传递在瞬间完成，这对象丝状菌等对剪切力敏感菌体培养的影响远小于“通用式”机械搅拌罐。ALF用于三孢布拉氏霉菌β-胡萝卜素工业发酵生产（10M3），使β-胡萝卜素产率比“通用式”机械搅拌罐提高2倍左右，发酵周期缩短48 h以上。

（2）ALF用于高粘度培养物发酵，能利用高粘度拟塑性发酵液剪切变稀的流变性质，大幅度降低其表观粘度，提高传质速率和溶氧水平。同时，发酵液在反应器中做整体循环，宏观混和较好，不会产生传统的机械搅拌发酵罐中高粘度物料在远离搅拌桨的近壁区常出现的滞流边界层，特别是在挡板后面不会形成静止区或滞流区，该区的气体通过罐中心形成倒漏斗形通道逃逸而不能均匀地和液体混合。NALR应用于黄原胶（35M3）、灵芝多糖等多种微生物多糖的工业生产，能显著缩短发酵周期，提高多糖产率、降低发酵能耗。

（3）ALF用于石油产品的发酵将大大改善油水乳化状态、提高溶氧水平、加快微生物生长和代谢速度、提高生产效率。NALR用于工业规模的微生物石油脱蜡（100M3，发酵周期比传统的鼓泡反应器缩短4倍多，节能40%左右。

二、适用范围及市场前景

ALF是一种结构独特、混和与传质效率高、自动化程度高的新型气升式反应器。替代机械搅拌通风发酵罐，用于一些高生物量、高密度、高粘度、高含油体系的微生物发酵有独到之处。几年来，ALF已成功地应用于高生物量的β-胡萝卜素发酵、高糖度的甘油发酵、高粘度的微生物多糖发酵、高含油量的微生物石油脱蜡等，工业发酵实践证明它能显著加快微生物生长与代谢、缩短发酵周期、提高发酵水平、降低发酵能耗。

ALF是一种值得广泛推广的新型生物反应器，将其应用于抗菌素、多糖、酶制剂、维生素、石油脱蜡、聚丙烯酰胺等高新生物技术产品的生产，定会带来显著的经济效益。

三、生产条件

工业生产规模的ALF与相应生物技术新产品生产线配套，是生物技术生产线上的核心设备，投资与同规模的传统机械搅拌通风发酵罐相比，低1/3左右。

四、效益分析

ALF用于不同的产品会有不同的经济效益，如用于β-胡萝卜素工业发酵生产使β-胡萝卜素产率比“通用式”机械搅拌罐提高2倍左右，发酵周期缩短48 h以上；用于工业规模的微生物石油脱蜡（100M3，发酵周期比传统的鼓泡反应器缩短4倍多，节能40%左右，经济效益都是非常显著的。