简述生物反应器放大的基本方法及其特点。
(1)基本方法:①理论方法:所谓理论放大法,就是建立及求解反应系统的动量、质量和能量平衡方程,2个反应系统可用同一微分方程描述;
②半理论方法:考虑液流主体的流动,忽略局部如搅拌叶轮或罐壁附近的复杂流动;
③因次分析法:维持生物发酵系统参数构成的无因次数群(称为准数)恒定不变,把反应系统的动量、质量、热量衡算以及有关的边界条件、初始条件以无因次形式写出用于放大过程;
④数学模型法:利用数学模型进行模拟放大;
⑤经验规则:维持P0/V不变或者维持P0/V不变。
(2)特点:把小型设备中进行科学实验所获得的成果在大生产设备中予以再现的手段,它不是等比例放大,而是以相似论的方法进行放大。在生物反应器中存在三种不同类型的重要过程:热力学过程,微观动力学过程和传递过程。其中传递过程在生物反应器比拟放大中影响最大:
1)反应器放大后,系统内的动量传递过程将相应变化,
2)搅拌器的搅拌剪切作用随反应器规模增大而增加,
3)这不仅影响细胞团的分散状态如絮凝,悬浮,结成团块,严重时还会使细胞本身产生剪切损伤作用放大后,传递过程对生物发酵过程的影响:
1)通气发酵>厌气发酵
2)连续发酵>间歇发酵。
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