采用CFD数值模拟技术优化发酵罐内桨叶组合

使用CFD模拟软件Fluent对实验室用7L通气搅拌发酵罐内不同桨叶组合的搅拌效果进行气液两相流模拟.首先对发酵罐自带桨叶组合进行模拟,针对模拟结果提出两种改进桨型组合,对比分析3种组合的速度矢量图、速度分布柱形图和速度云图,以此优化出一种搅拌效果较好的桨型组合.结果表明:发酵罐内的流场可受通气的影响而发生改变,通气发酵过程的模拟采用多相流模型更为准确;底层桨离底距离的不同可导致发酵罐内流场的不同,以六直叶圆盘涡轮桨为底桨时,离底距离应不小于T/3;液相死区的大小是由桨叶组合、桨叶安装位置以及气液两相的相互作用共同导致的,不能单纯靠提高转速改善;在800 r/min下,搅拌效果组合3为最佳.     

不同补料控制方式发酵生产头孢菌素C的性能比较

在7 L发酵罐下,对利用顶头孢霉菌(Cephalosporins acremonium)发酵生产头孢菌素C(CPC)过程的最优底物流加工艺进行了研究。提出了一种新式硫铵豆油耦联型的硫铵流加策略。该控制策略可将发酵液中的氨态氮浓度控制在3 6 g/L之间,同时满足了发酵前期细胞生长与CPC合成对氮源和硫源的需求,促进了顶头孢霉菌菌丝分化,为发酵后期的CPC高效生产奠定了前期基础。比较了CPC合成期内间歇、匀速和DO-Stat自动流加3种不同豆油流加方式的发酵性能。研究发现,耦联使用硫铵/后程通富氧空气DO-Stat法进行硫铵和豆油的同时补料和CPC发酵,可将碳源浓度与溶解氧浓度DO同时控制于适中水平,使CPC合成以高浓度和低副产物积累的方式进行,最终CPC浓度和得率分别达到35.77 g/L和13.3%。主代谢副产物脱乙酰氧头孢菌素C(DAOC)的积累量和DAOC/CPC分别仅有0.178 g/L和0.5%。