气升式生物反应器

气升式生物反应器是一种利用气体喷射产生循环流动的无机械搅拌生物反应装置，通过气液两相流实现混合与传质，具有剪切力低、结构简单、能耗较小等特点，广泛应用于动物细

胞培养、藻类培养及废水处理等领域。

一、设备组成 

- 反应器主体（导流筒式或外循环式）、气体分布器（微孔曝气装置）、气液分离区、监测系统（DO、pH、温度传感器）、温控系统（夹套或盘管）、气体调节系统（空气、氧气、

氮气供给装置）。

二、工作原理 

压缩气体从底部通入，在导流筒内形成气液混合相，因密度差产生循环流动，实现培养基混合与氧传递。气液在顶部分离后，液体沿环形区域下降完成循环，形成稳定流体模式。

三、设计方法 

关键设计参数包括：高径比（通常4:1-10:1）、导流筒尺寸与位置、气体流速（控制循环强度）、kLa优化（通过改变气速和分布器孔径）、规模放大时保持相似的气体停留时间和循

环特性。

四、操作流程 

- 系统灭菌（121℃湿热灭菌或化学消毒）→培养基装载与接种→设定气速（0.5-2vvm）及环境参数→过程监控（生物量、代谢物检测）→产物收获→CIP清洗（NaOH/HNO3循环）。

五、维护保养 

- 日常维护重点检查气体分布器是否堵塞

- 定期校准传感器，清洁导流筒内壁

- 每月检查密封件完整性

- 长期停用需排空干燥并氮气保护