МАССООБМЕН В БИОРЕАКТОРЕ ПРИ ДИСПЕРГИРОВАНИИ ГАЗА ИЗ ПОЛОСТИ ВИХРЯ МЕШАЛКИ - Войнов , Николай Александрович; Фролов , Александр Сергеевич; Богаткова, Анастасия Викторовна; Земцов, Денис Андреевич; Чернов, Вячеслав Андреевич (Химия растительного сырья, 2024)
Рассмотрены газожидкостные биореакторы, в которых ввод газового субстрата в культуральную жидкость осуществляется из полости вихря, образованного при вращении мешалки. С целью упрощения конструкции и интенсификации массообмена предложен и исследован новый способ диспергирования газового субстрата из полости вихря, который заключается в поддержании локальных зон с пониженным давлением в жидкости за вращающимися лопатками и создании необходимых условий для ввода газового субстрата. На основании численного моделирования рассчитано давление и определены зоны с пониженным давлением в жидкости за лопатками мешалки. Проведена оценка величины перепада давления, необходимого для диспергирования газа. Представлена угловая скорость вращения жидкости в зависимости от количества перегородок на стенке аппарата и числа оборотов мешалки. Определено газосодержание в жидкости при реализации исследуемого способа. По экспериментальным данным рассчитаны среднеповерхностный диаметр пузырьков газа и межфазная поверхность газо-жидкостной среды. Установлена мощность, затраченная на перемешивание в аппарате, и определен критерий мощности с учетом газосодержания. Исследован массообмен при интенсивном диспергировании газа из газовой полости вихря в жидкость. Представлена критериальная зависимость для расчета коэффициента массоотдачи, учитывающая диссипацию энергии, затраченную на перемешивание и межфазную поверхность. Показаны области применения биореактора с новым способом диспергирования газа.