發酵罐內沒有攪拌器,其中央有一個導流筒 ,將發酵醪液分為上升區(導流筒內)和下降區(導流筒外) , 在上升區的下部安裝了空氣噴嘴,或環型空氣分布管,空氣分布管的下方有許多噴孔。加壓的無菌空=通過噴嘴或噴孔噴射進發酵液中,從空氣噴嘴噴入的氣速可達250~300 (米秒) , 無菌空氣高速噴入上升管,通過氣液混合物的湍流作用而使空氣泡分割細碎,與導流筒內的發酵液密切接觸,供給發酵液溶解氧。

由于導流筒內形成的氣液混合物密度降低,加上壓縮空氣的噴流動能,因此使導流筒內的液體向上運動;到達反應器上部液面后,一部分氣生泡破碎,二氧化碳排出到反應器上部空間,而排出部分氣體的發酵液從導流簡上邊向導流筒外流動,導流簡外的發酵液因氣含率小,密度增大,發酵液則下降,再次進入上升管,形成循環流動,實現混合與溶氧傳質。

發酵罐的特點

前面已經簡單提到氣升環式反應器的特點,由于發酵罐內沒有攪拌器,并且有定向循環流動,故具有多個優點，下面具體說明。

(1)反應溶液分布均勻:氣液固三相的均勻混合與溶液成分的混合分散良好是生物反應器的普遍要求,因其流動.混合與停留時間分布均受到影響。對許多間歇或連續加料的通氣發酵,基質和溶氧盡可能均勻分散,以保證其基質在發酵罐內各處的濃度都落在0.1% ~ 1%范圍內,溶解氧為10%- -30%。 這對需氧生物細胞的生長和產物生成有利。此外,還需避免發酵罐液面生成穩定的泡沫層，以免生物細胞積聚于.上而受損害甚至死亡。還有培養基成分尤其是有淀粉類易沉降的顆粒物料,更應能懸浮分散。氣升環流反應器能很好地滿足這些要求。

(2 )較高的溶氧速率和溶氧效率:氣升式反應器有較高的氣含率( gas- -holdup )和比氣液接觸介面。因而有高傳質速率和溶

氧效率體積溶氧效率通 常比機械攪拌罐高,kLd可達2000h ,且溶氧功耗相對低。

(3)剪切力小,發酵罐對生物細胞損傷小:由于氣升式反應器沒有機械攪拌葉輪,故對細胞的剪切損傷可減至較低,尤其適合

植物細胞及組織的培養。