氣升式發酵罐（ALR）是套用最廣泛的生物反應設備。這類反應器具有結構簡單、不易染菌、溶氧效率高、能耗低等優點。
有多種類型，常見的有氣升環流式、鼓泡式、空氣噴射式等，生物工業已經大量套用的氣升式發酵罐有氣升內環流發酵罐、氣液雙噴射氣升環流發酵罐、設有多層分布板的塔式氣升發酵罐。而鼓泡罐則是最原始的通氣發酵罐，當然鼓泡式反應器內沒有設定導流筒，故未控制液體的主體定向流動。
基本介紹
- 中文名：氣升式發酵罐
- 外文名：ALR
- 性質：生物反應設備
- 套用：生物工業
工作原理,主要優點,主要缺點,套用範圍,主要特點,主要用途,
工作原理
利用空氣噴嘴噴出高速的空氣，空氣以氣泡式分散於液體中，在通氣的一側，液體平均密度下降，在不通氣的一側，液體密度較大，因而產生與通氣側的液體產生密度差，從而形成發酵罐內液體的環流。氣升式發酵罐有多種形式,，較常見的有內循環管式，外循環管式、拉力筒式和垂直隔板式。
氣升式發酵罐原理
氣升式發酵罐原理外循環式的循環管設計在罐體外部，內循環管是兩根，設計罐體內部。在氣升式發酵罐中，循環管的高度一般不高於，罐內液面不高於循環管出口，且不低於環流出口。氣升式發酵罐的優點是能耗低，液體中的剪下作用小，結構簡單。在同樣的能耗下，其氧傳遞能力比機械攪拌式通氣發酵罐要高得多。
主要優點
（1） 結構簡單， 基本原理也不複雜， 與帶攪拌槳的漿式反應器相比能耗較低
（2） 依靠氣體產生定向循環， 而非離心泵類機械設備， 流動形式確定， 液體循環強烈， 內部無運動部件，具有較小的剪下應力，能量耗散很均勻，對剪下力敏感物料具有特別重要的意義；
（3） 與傳統的鼓泡塔相比， 其可操作量的氣體和液體流速範圍大得多；
（4） 供氣效率高， 升氣管中通氣可大於鼓泡反應器進氣量， 有利於好氧類反應；
（5） 流化效果極佳， 可以是固體顆粒， 甚至較重的顆粒完全保持懸浮狀態。
主要缺點
（1） 需要非常大的空氣吞吐量；
（2） 相間混和接觸較差；
（3） 當循環的有機體和操作條件發生變化時， 底物、營養物和氧的量不能保持一致；
（4） 混和與通氣是耦合問題， 也即很難在不改變通氣的條件下改善混和狀況。
套用範圍
廣泛用於大規模生產單細胞蛋白質。但不適用於高黏度或含大量固體的培養液。
主要特點
◆與機械攪拌式發酵罐相比節電70%-80%，降低成本。
◆無菌操作可靠性高，該設備沒有動密封裝置，無泄露，且設備內無死區，滅菌徹底，染雜菌的機會大幅度減少。
◆傳熱和傳氧效率高，可滿足各種好氧性微生物在任何地區和季節里的發酵生產。
◆提高產率、轉化率，設備機械剪下力對微生物的傷害小，加上溶氧充分、熱量移走及時，為微生物提供了一個良好的生長環境，有效地促進了新陳代謝，加速產品積累，使產品的產率和轉化率均有明顯提高。
◆容易實現大型化和自動化，設備體積可從0.02m3到200m3，沒有製造、安裝、操作和維修困難。設備的控制因素比攪拌罐少，容易實現自動化控制。
◆本設備具有工作噪音小，裝料係數高，基本不用維修等特點，設備投資比攪拌罐降低20%左右，另外，在不改變外形尺寸的情況下，可對原有機械攪拌罐進行改造。
