发酵罐的氧传递速率及搅拌系统对他的影响

　　在好氧微生物液态发酵中，溶氧的控制至关重要，那么我们就有必要掌握微生物的氧气需求。那么怎么样来评估发酵罐的溶氧效果呢?我们用一个氧传递速率来衡量一个发酵体系的供养能力。

　　由公式可以看出，我们提高氧传递速度的方法有以下几种：①提高KLα②提高C*③降低C。

　　提高C*的方法：在空气中通入纯氧气，适当增加罐压，降低温度。

　　提高KLα的方法：由KLα的经验公式可以看出，KLα的大小受搅拌功率Pg，通气线速度Vs，常数：k，α β 几个因素影响。

　　而往往发酵罐定死，设备搅拌功率，通气速度也基本上定下，我们很难去操控，另外并不是通气速度越高越好，我们还需要考虑通气速率和搅拌速度的配合问题。

　　今天我们主要来认识一下发酵罐搅拌桨叶都有什么类型，不同的搅拌桨的特点，以及发酵罐在配置搅拌桨的时候应该怎么配备。

　　发酵罐搅拌系统的一般要求

　　发酵罐的搅拌桨的尺寸并不是随意设定的，而是根据相关计算，最终确定的。搅拌桨的作用主要有：打碎空气气泡，增加溶解氧，加快物料的混合以实现物料传递，热量传递。在此仅分享搅拌桨在空气传递过程中的作用和效果。

　　a、最下层搅拌器离罐底的高度一般是桨叶直径D3，且不能<0.8D3

　　b、最下层桨与空气分布器的距离没有明确的规定，设计时通常放在最下层桨和罐底之间。

　　c、罐内各层搅拌器的间距可以取2~3倍的桨径，耗氧高的间距可以取2，通常的取3就可以了。

　　d、空气分布器：空气分布器分单管式和环形管式，单管式空气分布器开口超下，位于罐底正中央，距离罐底一般在40mm，此距离可根据情况调整。环形管式空气分布器直径D6=0.8D3(搅拌器直径)时效果最好，喷孔直径为5-8mm，开口一般向下，空气喷孔总面积为1-1.2倍通气管面积。关于两者选择的问题：当通气量较小时，可以选环形多孔分布器，这样可以有效提高空气的分布效果，但是当发酵菌种为高好氧菌株，通气量较大时，通入的空气主要靠搅拌桨来打碎，多孔分布器并不能体现出他的优势，反而具有一定的缺点：物料容易堵塞气孔，造成空气阻力损失，并增加染菌风险。

　　e、发酵罐搅拌器直径D3=1/3D4

　　f、挡板，挡板能改变液体的流向，使得发酵液由径向流变为轴向流，促进液体激烈翻动，增加溶氧;防止搅拌过程中漩涡的产生，避免搅拌器起不到搅拌作用。挡板的宽度D1=0.1D4(发酵罐直径)，挡板离发酵罐内壁的距离W=(1/8-1/5)D1。

　　搅拌桨叶的类型及应用

　　搅拌器主要有轴向式(圆盘涡轮)、径向式(桨式)。

　　搅拌器的分类：

　　发酵罐中常用的是圆盘涡轮式搅拌桨，属于径流搅拌桨。圆盘涡轮式搅拌桨将液体分成上下两个系统，在靠近桨叶和远离桨叶的地方形成富氧区和贫氧区，不利用系统的混匀和氧气的传递，因此轴流式桨叶被广泛应用起来。轴流式搅拌桨能够弥补圆盘涡轮式搅拌桨的不足，提高溶氧效果，而单独使用轴流式桨叶也会存在液面翻腾较为严重，发酵液装液量较低，容易新城液泛等现象的缺点。

　　因此，目前一般将两种类型的桨叶配合使用：下层选用圆盘涡轮式桨叶，可以将上升气流打断，起到破碎气泡的作用，上面两层采用桨叶轴流式，可以增加设备的传氧系数。底层用涡轮平叶，中间用涡轮箭叶，上层用轴流式，可以在提高溶氧的同时降低功率。不同的搅拌桨叶的组合需要经过试验进行确定。