董淑浩，朱萍，徐晓滢，李莎，姜永翔，徐虹



高粘发酵体系不同搅拌桨的CFD模拟及发酵验证

董淑浩，朱萍，徐晓滢，李莎，姜永翔，徐虹

南京工业大学食品与轻工学院 材料化学工程国家重点实验室，江苏 南京 211816

董淑浩, 朱萍, 徐晓滢, 等. 高粘发酵体系不同搅拌桨的CFD模拟及发酵验证. 生物工程学报, 2015, 31(7): 1099–1107.Dong SH, Zhu P, Xu XY, et al. Computational fluid dynamics simulation of different impeller combinations in high viscosity fermentation and its application. Chin J Biotech, 2015, 31(7): 1099–1107.

搅拌桨是高好氧高黏度微生物发酵实现高效反应必不可少的因素之一，不同搅拌桨组合对发酵过程的影响十分重要。威兰胶是由产碱杆菌在高耗氧高粘度发酵体系下合成的胞外微生物多糖，广泛应用于水泥、石油、油墨、食品等行业中。本研究借助于计算流体力学 (Computational fluid dynamics，CFD) 的方法，以威兰胶发酵液体系为研究体系，研究了6种不同搅拌桨组合在反应器内流体速率分布、剪切速率、和气含率等参数。将模拟效果较好的3种组合用于威兰胶发酵过程。研究表明MB-4-6搅拌桨组合对改善发酵罐内部的溶氧及流场分布效果最明显，威兰胶产量水平提高了13%。同时在该组合下威兰胶的产品粘度得到有效提高。

计算流体力学，非牛顿流体，威兰胶，搅拌桨组合

搅拌桨是生物反应器实现高效反应发酵工业中必不可少的因素之一，尤其高好氧高黏度微生物的发酵过程中，不同的搅拌桨组合对发酵过程的气液传质有着重要影响。随着发酵体系黏度的不断增大，不同桨叶对反应器内各处流体的速度分布矢量、溶氧浓度、剪切速率、营养物浓度等的影响大不相同[1]。威兰胶 (Welan gum) 是由产碱杆菌在高耗氧高粘度发酵体系下合成的胞外微生物多糖，该多糖易溶于水，其水溶液具有独特的假塑性流变学性质和良好的耐高温、耐酸碱性。……