14885.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)用生物反應(yīng)器內(nèi)流體混合及氣液傳質(zhì)特性研究

1、分類鼉!△幻主：』土!密級：UDC：指導(dǎo)教師姓名：華東理工大學(xué)學(xué)位論文動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)用生物反應(yīng)器內(nèi)流體混合及氣液傳質(zhì)特性研究鄭兵兵譚文松教授華東理工大學(xué)申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)名稱：化學(xué)工程論文定稿日期!竺堡壘善旦猢論文答辯日期：學(xué)位授予單位：華東理工大學(xué)學(xué)位授予日期：答辯委員會(huì)主席：葉桿聚萄訝豇評閱人。鍛黼J堿撤華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第1頁動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)用生物反應(yīng)器內(nèi)流體混合及氣液傳質(zhì)特性研究摘要隨著以動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)的治療型重組蛋白的應(yīng)用越

2、來越廣泛，動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)備受關(guān)注。生物反應(yīng)器內(nèi)流體混合和氣液傳質(zhì)是動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模高密度培養(yǎng)過程中的兩個(gè)重要方面。氧供應(yīng)和二氧化碳移除的矛盾己成為動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模高密度培養(yǎng)過程優(yōu)化與放大中亟待研究的關(guān)鍵問題。為此，本文以動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)用生物反應(yīng)器為研究對象，考察了操作參數(shù)對流體混合和氣液傳質(zhì)的影響，并利用自主設(shè)計(jì)的鼓泡柱對攪拌式生物反應(yīng)器內(nèi)復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行簡化，研究了氧和二氧化碳在氣液兩相間的微觀傳質(zhì)特性。發(fā)現(xiàn)在相同操作條件下，反應(yīng)器規(guī)模

3、越大，混合效果越差；攪拌轉(zhuǎn)速的提高可有效地改善混合效果。進(jìn)而以雷諾數(shù)、反應(yīng)器體積和攪拌槳直徑為變量，建立了生物反應(yīng)器內(nèi)的混合時(shí)間模型，可對不同規(guī)模生物反應(yīng)器內(nèi)各操作條件下的混合時(shí)間進(jìn)行很好的預(yù)測。在氣液傳質(zhì)方面，通過鼓泡柱冷模實(shí)驗(yàn)對氧和二氧化碳的傳質(zhì)特性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在一定操作條件下，二氧化碳的傳質(zhì)速率是氧的24倍。由于傳質(zhì)速率的顯著差異，在反應(yīng)器內(nèi)氣泡運(yùn)動(dòng)過程中二氧化碳更容易達(dá)到氣液平衡，達(dá)到氣液平衡所需的時(shí)間隨著氣泡直徑的減小而縮短

4、。反應(yīng)器操作參數(shù)中攪拌轉(zhuǎn)速的提高雖對體積氧傳質(zhì)系數(shù)具有明顯的促進(jìn)作用，但對二氧化碳傳質(zhì)速率無顯著影響；通氣速率和氣泡直徑對氣液傳質(zhì)具有顯著影響，氧和二氧化碳的傳質(zhì)系數(shù)均隨著通氣速率的提高或氣泡直徑的減小而增大，但較小直徑的氣泡不利于二氧化碳的移除，在相同的體積氧傳質(zhì)速率下，由microsp醒er產(chǎn)生的小氣泡的二氧化碳移除速率為ringsparger產(chǎn)生的大氣泡的33％～66％?；谝陨涎芯拷Y(jié)果，建立了氧和二氧化碳的傳質(zhì)模型，對200L生