剪切环境与产黄青霉形态和代谢的关系

结合青霉素发酵过程，考察了产黄青霉形态变化和发酵罐中剪切环境对菌体形态的影响。考察的产黄青霉菌株对强剪切作用呈现出瞬时响应和逐渐衰减的反应机制，实际剪切强度介于发酵罐内最高剪切速率和平均剪切速率之间。提出了总体剪切强度的概念，用于定量表达不同桨型、多层搅拌下剪切环境。青霉素发酵需要在较强剪切环境中进行，采用轴向流桨和涡轮桨组合搅拌时，可通过调整桨径和搅拌转速来保证剪切环境满足菌体生长和代谢的需要。     

搅拌对多黏类芽孢杆菌发酵氧传递过程的影响及CFD模拟

以羧甲基纤维素钠水溶液(CMC)为液相,空气为气相,研究了不同桨型组合、体系黏度、气量、桨间距、气体分布器等对搅拌过程中氧传递的影响。结果表明：在CMC体系中,下层用径向流的涡轮斜叶桨、上层用轴向流的翼型桨有利于氧传递。当单位体积功率P/V≥1.5 kW/m3时,涡轮斜叶翼型组合桨（SRT-HI）比传统的双层透平组合桨（RT-RT）的传质系数提高约10%,且高径比越大,SRTHI优势越明显。进一步用CFX11.0进行模拟,得到了不同桨型组合下气液两相的速率、气体和氧传质系数的分布等。并在50 L发酵罐中分别采用SRTHI与RTRT研究了搅拌对多黏类芽孢杆菌HY96-2发酵溶氧影响的热模实验,结果表明,在P/V=1.6 kW/m3条件下采用SRT-HI发酵,过程中体系的溶氧情况明显好于采用RTRT时的溶氧情况。     

多层桨搅拌槽内的宏观混合特性

在直径为0.476 m的搅拌槽内,采用电导法测定搅拌槽内单层桨和多层桨体系的混合时间。对于单层桨体系,在相同的搅拌输入功率下,不同类型的径向流桨和轴向流桨具有相同的混合时间。对于窄叶翼型CBY搅拌桨,在相同的搅拌输入功率下,单层、双层以及三层CBY搅拌桨的混合时间基本相同;而对于六直叶涡轮桨DT-6,在相同的搅拌输入功率下其混合时间随桨叶层数的增加而加长;多层CBY桨的混合时间远低于多层DT-6搅拌桨的混合时间。     

搅拌桨组合的构型对螺旋霉素发酵合成的影响

通过对三种不同构型的搅拌桨在70m^3发酵罐螺旋霉素发酵过程的应用设计研究，发现不同的搅拌构型对螺旋霉素发酵的影响作用不同。混合式搅拌桨传质能力强、混合效果好、搅拌剪切温和，有利于螺旋霉素产生茵的生长和产物的合成，螺旋霉素平均放罐效价较径向流组合搅拌桨提高了11．1％。     

自吸式涡轮搅拌桨的性能研究

系统地测定了自吸式双圆盘六叶涡轮桨应用于气-液-固三相浆态搅拌反应器的性能。研究了吸入气体的临界转速、表征搅拌桨对气体抽吸能力的吸气压力、气体自吸的吸入流量、搅拌功率、气含率、气液分散性能和气液传质规律,以及固体催化剂颗粒的悬浮问题。采用磁钢密封结合自吸式涡轮搅拌桨的三相浆态搅拌反应器,比较适宜于精细化学品合成的工艺研究及本征动力学测定,并对中小规模三相浆态反应工艺的连续化生产提供了可行性研究。     

双层涡轮桨搅拌槽内混合过程的数值模拟

采用FLUENT软件对双层六直叶涡轮桨搅拌槽内的混合过程进行了数值模拟,选用RNG标准κ-ε模型及多重参考系法(MRF),通过改变网格策略,增加网格数量,并降低浓度收敛残差的方法,将速度场与浓度场方程分开求解,预测了不同的加料点、监测点位置及操作条件对混合时间的影响规律。模拟结果表明:搅拌功率的模拟值与实验值吻合良好,但由于模型基于各向同性的假设,且双层六直叶涡轮桨两桨之间子域的存在,混合时间的模拟结果与实验值有较大的误差。     

气—液—固相体系颗粒完全离底悬浮的临界搅拌转速

在机械搅拌槽中，使用翼形轴流桨（Ｋ４）、涡轮桨（ＤＴ）、６叶４５°斜叶桨（６ＰＴＤ、６ＰＴＵ）（排出流向下、向上），对低粘度物系气－液－固三相体系的颗粒完全离底悬浮的临界搅拌转速Ｎ_（ＪＳＧ）作了实验研究，阐明了不同搅拌桨结构下，悬浮液浓度及通气量对Ｎ_（ＪＳＧ）的影响规律。实验得出在相同的悬浮液浓度及通气量下，Ｋ４的Ｎ_（ＪＳＧ）最低。     

生物搅拌反应器的CFD模拟及在肌苷发酵中的应用

通过改变搅拌桨叶间距,对50 L的气液搅拌生物反应器在指定转速、每升发酵液中每分钟通入空气1 L条件下的搅拌流场、剪切力、空气体积分率进行模拟,从流体力学角度对反应器进行了优化。将模拟优化结果用于实际肌苷发酵过程中,结果表明:计算流体力学(CFD)模拟优化后的搅拌桨位置能改善发酵罐内部的流场和气体分布,从而对菌体代谢和肌苷合成产生影响,使每升发酵液的产苷量提高了4.06 g。     

球状菌丝体发酵液流变性质的研究

采用涡轮搅拌桨粘度计,测定了丝状菌丝体红霉素发酵液的流变性质在整个发酵过程中发酵液呈Casson型流体,流变方程为τ(t)~(1/2)=τ_o(t)~(1/2)+K_c(t)(?)~(1/2)。菌丝体形态在发酵过程中不断地变化,引入菌丝体形态因子的概念对菌丝体形态进行定量描述。菌丝体形态因子有:主菌丝长L_e、菌丝体生长单位L_(hgu)和比菌丝长L_e~*。发醇液流变参数可表示为(τ_o,K_c)=C·L_e~αL_(hgu)~βL_e~(*γ)φ_s~σ把工程参数与菌丝体特性和生理代谢直接关联起来,提出了丝状菌丝体发酵液的理论流变模型。     

搅拌桨叶的改进

在高粘度的胶状体搅拌设备中，常采用折叶桨式搅拌器，这种装叶结构简单、加工方便，但搅拌效果并不理想，且随着搅拌介质粘度的增加，搅拌的效率及均匀性明显下降。1折叶桨结构在对厂里的打胶机进行技改时，我们对桨叶作了较大改进，使其生产效率大为提高。本文所述打胶机，是     

培养紫苏细胞的生物反应器的比较

在培养紫苏植物细胞以生产花色素的过程中，选择或设计了鼓泡式和搅拌式四种不同的生物反应器，考察了各种反应器中的培养条件，结果表明，基于花色素的生产率，鼓泡式和带螺旋桨的搅拌式反应器优于两种涡轮桨反应器，本研究为该细胞培养所用反应器的选择、设计、优化和放大，提供了一定的实验依据。     

搅拌设备内流场的数值研究

利用滑移网格法计算了六直叶Rushton涡轮搅拌设备内的流场。考察了计算流体力学(CFD)模拟搅拌设备流场的预测能力，分析了搅拌桨叶端及附近区域的流动行为。结果表明：CFD计算的时均速度与实验结果一致，CFD技术与实验手段可相互补充；搅拌桨叶片端部的速度分布并非关于叶片高度的中心位置严格对称，搅拌设备的流场结构并非完全由搅拌桨的行为决定；六直叶Rushton涡轮叶端附近区域最大径向速度点与最大切向速度点不在同一个位置，径向速度在叶端附近区域有一个流动发展的过程。     

通用实验室生物发酵罐罐体及搅拌桨设计

本文介绍了通用实验室生物发酵罐罐体材料，结构，安全装置。不同发酵罐系列对搅拌叶桨的要求和搅拌电机的安装方式。     

化工机械搅拌器示图

化工生产过程中,为了加速传热,传质及化学反应,有时也为获得多种物料混合体(悬浮液、乳浊液等),普遍采用着各种型式的机械搅拌器,如:桨式,旋桨式及涡轮式等。对这些搅拌器的功率计算不仅是为了选配功率适当的电机,重要的是这些功率的计算往往是搅拌器的结构强度及传动机械设计的依据。但由于影响搅拌功率的参数很多,如搅拌型式、直径、转速、物料密度、粘度等,还有有关的几何特征,设备内的附加装置、材料的粗糙情况等,均对功率有较大影     

卧式聚合釜中新型宽叶板式搅拌桨的气液传质特性

卧式聚合反应器被广泛用于气态单体的乳液聚合反应.为强化气液传质,卧式聚合反应器多采用新型宽叶板式搅拌桨.本文采用进出口流量变化检测法在卧式反应器内测定了气液容量传质系数Kla,考察了NFr数、液含量ε、搅拌桨层数和桨叶片数对Kla的影响.结果表明:新型宽叶板式搅拌桨比普通桨型具有更大的气液容量传质系数.Kla随NFr的增加而增大;随ε的增加先增大后减小,在ε=0.5时达到最大值,随搅拌桨层数和桨叶片数的增加而增大.在不同的NFr下,卧式反应器内流体呈现重力作用区、过渡区和惯性力作用区.在重力作用区,Kla与NFr符合Kla∝NFr0.9～1.1.     

笼式通气搅拌桨的流体循环、混合及液体夹带

研究了具有双层笼式通气搅拌桨的Cell Cul-20A生物反应器的流体循环、混合及搅拌桨的液体夹带特性。理论分析及实验结果表明,适当地增大搅拌桨直径及导流筒内径,有利于增强混合效果。搅拌桨的液体夹带有助于提高氧传递速率,但在实际的培养细胞过程中,丝网内液位下降显著,因此靠增大液体夹带量来提高反应器的传质系数是不现实的。     

搅拌转速对林可霉素发酵的影响

林可霉素为Streptomycis Lincolnensis Var Linconlnensis深层液体发酵产物，为好氧发酵。发酵液中菌丝细长，粘度在40mpa.s至130mpa.s之间。通过研究搅拌转速对菌丝形态、溶氧、料液粘度、发酵指数的影响，我们找出了根据发酵的不同阶段控制相应搅拌转速的优化工艺，结果使装料系数增加3.7%，发酵指数增加12.2%，搅拌电力成本降低20％。     

涡轮桨搅拌槽内流动的旋流修正数值模拟

用标准κ-ε模型和旋流修正的κ-ε模型分别对带挡板的Rushton涡轮桨搅拌槽进行了数值模拟计算。控制方程采用有限体积法在柱坐标系下离散,压力速度耦合方程采用SIMPLE算法求解。搅拌桨和挡板之间的相互作用采用改进的内外迭代法处理。计算结果与文献实验数据的结果比较表明：在排出流区采用旋流修正的结果有很大改善,而在循环区效果却不是很好。     

涡轮桨搅拌槽内混合过程的大涡模拟

在FLUENT 6.1软件平台和网络并行计算硬件平台上,采用大涡模拟(LES)的方法对涡轮桨搅拌槽内的混合过程进行了数值模拟。利用滤波函数对N av ier-Stokes方程进行空间滤波,对大尺寸的涡直接进行求解,而被滤掉的比网格小的旋涡通过Sam agorinsky-L illy亚格子模型求解,对搅拌桨区域采用滑移网格技术。结果表明:大涡模拟对尾涡的预报优于雷诺平均(RAN S)方法,混合时间以及示踪剂响应曲线模拟结果和实验结果吻合较好,且优于RAN S方法。大涡模拟方法为准确预测搅拌槽内湍流流动的非稳态及周期性脉动特性提供了一种有效的工具。     

剪切环境与产黄青形态和代谢的关系

结合青霉素发酵过程，考究了产黄青霉形态变化和发酵罐中剪切环境对菌体形态的影响。考察的产黄青霉菌株对强剪切作用呈现出瞬时响应和逐渐衰减的反应机制，实际剪切强度介于发酵罐内最高剪切速率和平均剪切速率之间。提出了总体剪切强度的概念，用于定量表达不同桨型，多层搅拌下剪切环境。