攪拌釜式生物反應(yīng)器設(shè)計及優(yōu)化.pdf

1、借助于細胞培養(yǎng)進行各種產(chǎn)品生產(chǎn)已是我國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要組成部分，涉及醫(yī)藥、化工、輕工、食品、農(nóng)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(yīng)器產(chǎn)品還處于空白，因此有很大的開發(fā)空間。以往生物反應(yīng)器設(shè)計大多依靠經(jīng)驗公式，近年來，計算流體力學(xué)方法用于研究生物反應(yīng)器內(nèi)的流動和混合特性，為反應(yīng)器的理論分析優(yōu)化設(shè)計提供了新的方法。本文首先介紹了攪拌釜式生物反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)部件，根據(jù)攪拌釜式生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點，利用計算流體力學(xué)專用軟件FL

2、UENT軟件中的邊界條件法對反應(yīng)器內(nèi)重要部件進行了不同結(jié)構(gòu)的建模分析，通過對反應(yīng)釜內(nèi)部流場分析對比發(fā)現(xiàn)，攪拌釜式生物反應(yīng)器內(nèi)攪拌槳葉的結(jié)構(gòu)形狀將決定反應(yīng)釜內(nèi)流場形式，而反應(yīng)釜的幾何形狀也將顯著影響其內(nèi)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(nèi)部的絕對速度大小，也是影響反應(yīng)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(wǎng)格法對攪拌釜內(nèi)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(yù)測反應(yīng)釜內(nèi)三維流場情況。分析結(jié)果顯示剪切力及湍動能在釜內(nèi)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(jié)構(gòu)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(shù)有限公司對攪拌釜式生物反應(yīng)器的實際使用要求、生產(chǎn)條件、對生物反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)進行選型。并參考相關(guān)資