机械搅拌型生化反应器

机械搅拌型生化反应器是工业生产中使用最广泛的一种生化反应器，其最大特点是操作弹性大，对各种物系及工艺的适应性强，但其效率偏低，功率消耗较大，放大困难。为克服上述不足，各种新型高效搅拌型反应器应运而生，相对而言，多层桨搅拌釜能耗高，传质系数低，而自吸式能耗低，氧传递效率高，已在工业上得到应用。性能最好的属横型搅拌釜，但其结构较为复杂。

最古老和最经典的生化反应器是微生物发酵用的发酵罐。随着生化工程的发展，现已有多种型式的生化反应器。例如，适用于游离酶或固定化生物催化剂参与反应的酶反应器、培养动物细胞用的反应器、培养植物细胞用的反应器以及用于处理污水的生化装置。2100433B

气体提升型生化反应器是利用气体喷射的功率，以及气-液混合物与液体的密度差来使气液循环流动的。这样可强化传质、传热和混合，其型式多样。内循环式的结构比较紧凑，导流筒可以作成多段，用以加强局部及总体循环; 导流筒内还可以安装筛板，使气体分布得以改善，并可抑制液体循环速度。

外循环式的气体提升型生化反应器可在降液管内安装换热器以加强传热，且更有利于塔顶及塔底物料的混合与循环。该类生化反应器的特点是传质和传热效果好，易于放大，结构简单，剪切应力分布均句和不易染菌。

实验研究结果表明，采用机械搅拌法可以获得很高的剪切速率，有利于形成细小的球形微观结构，但是在搅拌腔体内部往往存在搅拌不到的死区，影响浆料的均匀性，而且存在搅拌叶片的腐蚀问题以及它对半固态金属浆料的污染问题。

机械搅拌法制备的半固态金属浆料的固相百分比一般在30%~60%之间。低于30%时，破碎的树枝状晶粒在后续的凝固过程中会产生粗化，倾向于向枝晶发展; 而高于60%时，浆料黏度过高，浸人半固态浆料的搅拌器有停止和破损的危险。机械搅拌法还存在搅拌操作困难，生产效率低的缺点。

目前，机械搅拌的研究重点是改进搅拌器结构，以改善浆液的搅拌效果，比如采用螺旋式搅拌器制备半固态浆料，可强化桶内金属液的整体流动强度，并使金属液产生向下的压力，促进浇注，提高生产效率和坯料的质量。2100433B

它是借搅拌涡轮输入混合以及相际传质所需要的功率。这种反应器的适应性最强，从牛顿型流体直到非牛顿型的丝状菌发酵液，都能根据实际情况和需要，为之提供较高的传质速率和必要的混合速度。缺点是机械搅拌器的驱动功率较高，一般(2-4)kw/m3，这对大型的反应器来说是个巨大负担。