用于红霉素生产的500m^(3)生物反应器的理性设计

作     者：谭鑫 李超 郭美锦 TAN Xin;LI Chao;GUO Meijin

作者机构：华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室上海200237 上海健启生物科技有限公司上海201400 

基　　金：国家重点研发计划(2021YFC2101100) 

出 版 物：《生物工程学报》 (Chinese Journal of Biotechnology)

年 卷 期：2022年第38卷第12期

页      码：4692-4704页

摘      要：红霉素(erythromycin)是由绛红色糖多胞菌(Saccharopolyspora erythraea)发酵生产的次级代谢产物,其生产水平不仅受发酵工艺的影响,也受反应器结构影响。为解决红霉素发酵过程放大问题,本研究采用时间常数法和计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟验证相结合的方法设计了500 m^(3)超大规模红霉素耗氧发酵生物反应器。首先,通过对50 L反应器红霉素发酵过程研究,发现溶氧是关键性限制因素,通过氧消耗速率(oxygen uptake rate,OUR)等参数分析计算得到设备的氧供应时间常数t_(mt)需小于6.25s。然后,基于时间常数法和经验关联式理性设计500 m^(3)反应器搅拌桨叶组合方式,即底层BDT8桨叶+两层MSX4桨叶的搅拌桨组合,并通过经验公式及CFD方法对设计结果进行了模拟验证。两种验证方法结果均表明500 m^(3)反应器采取底层BDT8桨叶+两层MSX4桨叶的组合方式时设备的氧供应时间常数小于6.25 s,且反应器内流场特性(如持气率、剪切率和速度矢量等)均能满足红霉素大规模发酵的需要。经实际发酵验证,设计的生物反应器能够满足红霉素的工业规模发酵应用。

主 题 词：红霉素发酵 生物反应器设计 计算流体力学模拟 耗氧速率 时间常数法 

学科分类：081703[081703] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 0836[0836] 082203[082203] 0822[工学-核工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.13345/j.cjb.220292

馆 藏 号：203115905...