攪拌釜式生物反應器設計及優(yōu)化.pdf

1、借助于細胞培養(yǎng)進行各種產品生產已是我國生物技術產業(yè)化的重要組成部分，涉及醫(yī)藥、化工、輕工、食品、農業(yè)、海洋、環(huán)保等行業(yè)。由于我國商品化的大規(guī)模細胞反應器產品還處于空白，因此有很大的開發(fā)空間。以往生物反應器設計大多依靠經驗公式，近年來，計算流體力學方法用于研究生物反應器內的流動和混合特性，為反應器的理論分析優(yōu)化設計提供了新的方法。本文首先介紹了攪拌釜式生物反應器的基本結構部件，根據(jù)攪拌釜式生物反應器的結構特點，利用計算流體力學專用軟件FL

2、UENT軟件中的邊界條件法對反應器內重要部件進行了不同結構的建模分析，通過對反應釜內部流場分析對比發(fā)現(xiàn)，攪拌釜式生物反應器內攪拌槳葉的結構形狀將決定反應釜內流場形式，而反應釜的幾何形狀也將顯著影響其內部流場形式，物料輸運效率，進而影響生物細胞的培養(yǎng)存活率。而攪拌速度雖然對流場形式影響不大，但將影響流場內部的絕對速度大小，也是影響反應器剪切特性的一個重要參數(shù)。本文進一步采用更加準確的三維分析方法—滑動網格法對攪拌釜內的三維流場及剪切力場進

3、行了分析，與文獻實驗數(shù)據(jù)進行比較，發(fā)現(xiàn)用這種方法得到的流場速度、剪切力、湍動能等數(shù)據(jù)與文獻LDV觀測實驗數(shù)據(jù)一致，可以用來參考預測反應釜內三維流場情況。分析結果顯示剪切力及湍動能在釜內分布不均勻，主要集中在攪拌槳處。為改善攪拌釜中各種不理想的流場情況，改變各主要部件的結構和尺寸參數(shù)，進行了分析對比，提出三種優(yōu)化方式。最后根據(jù)哈藥集團生物技術有限公司對攪拌釜式生物反應器的實際使用要求、生產條件、對生物反應器的基本結構進行選型。并參考相關資