氣升式發酵罐(ALR）也是應用最廣泛的生物反應設備。這類反應器具有結構簡單、不易染菌、溶氧效率高
、能耗低等優點。

氣升式反應器有多種類型


，常見的有氣升環流式、鼓泡式、空氣噴射式等
，生物工業已經大量應用的氣升式發酵罐有氣升內環流發酵罐、氣液雙噴射氣升環流發酵罐
、sheyouduocengfenbubandetashiqishengfajiaoguan。ergupaoguanzeshizuiyuanshidetongqifajiaoguan，dangrangupaoshifanyingqineimeiyoushezhidaoliutong，guweikongzhiyetidezhutidingxiangliudong。xianyiqishenghuanliushifanyingqiweilishuomingqigongzuoyuanli。

氣升環流式反應器工作原理

氣升環流式反應器是在反應器內沒有攪拌器，其中央有一個導流筒，將發酵醪液分為上升區（導流筒內）和下降區（導流筒外），在zai上shang升sheng區qu的de下xia部bu安an裝zhuang了le空kong氣qi噴pen嘴zui，或huo環huan型xing空kong氣qi分fen布bu管guan，空kong氣qi分fen布bu管guan的de下xia方fang有you許xu多duo噴pen孔kong。加jia壓ya的de無wu菌jun空kong氣qi通tong過guo噴pen嘴zui或huo噴pen孔kong噴pen射she進jin發fa酵jiao液ye中zhong，從cong空kong氣qi噴pen嘴zui噴pen入ru的de氣qi速su可ke達da 250~300（米/秒），無(wu)菌(jun)空(kong)氣(qi)高(gao)速(su)噴(pen)入(ru)上(shang)升(sheng)管(guan)，通(tong)過(guo)氣(qi)液(ye)混(hun)合(he)物(wu)的(de)湍(tuan)流(liu)作(zuo)用(yong)而(er)使(shi)空(kong)氣(qi)泡(pao)分(fen)割(ge)細(xi)碎(sui)，與(yu)導(dao)流(liu)筒(tong)內(nei)的(de)發(fa)酵(jiao)液(ye)密(mi)切(qie)接(jie)觸(chu)，供(gong)給(gei)發(fa)酵(jiao)液(ye)溶(rong)解(jie)氧(yang)。由(you)於(yu)導(dao)流(liu)筒(tong)內(nei)形(xing)成(cheng)的(de)氣(qi)液(ye)混(hun)合(he)物(wu)密(mi)度(du)降(jiang)低(di)，加(jia)上(shang)壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)的(de)噴(pen)流(liu)動(dong)能(neng)，因(yin)此(ci)使(shi)導(dao)流(liu)筒(tong)內(nei)的(de)液(ye)體(ti)向(xiang)上(shang)運(yun)動(dong)
；daodafanyingqishangbuyemianhou，yibufenqishengpaoposui
，eryanghuatanpaichudaofanyingqishangbukongjian，erpaichubufenqitidefajiaoyecongdaoliutongshangbianxiangdaoliutongwailiudong，daoliutongwaidefajiaoyeyinqihanlvxiao，miduzengda

，fajiaoyezexiajiang，zaicijinrushangshengguan，xingchengxunhuanliudong，shixianhunheyurongyangchuanzhi。

氣升環流式反應器的特點

前qian麵mian已yi經jing簡jian單dan提ti到dao氣qi升sheng環huan式shi反fan應ying器qi的de特te點dian
，由you於yu氣qi升sheng環huan流liu反fan應ying器qi內nei沒mei有you攪jiao拌ban器qi，並bing且qie有you定ding向xiang循xun環huan流liu動dong

，故gu具ju有you多duo個ge優you點dian
，下xia麵mian具ju體ti說shuo明ming。

(1)反應溶液分布均勻：氣液固三相的均勻混合與溶液成分的混合分散良好是生物反應器的普遍要求
，因其流動、混hun合he與yu停ting留liu時shi間jian分fen布bu均jun受shou到dao影ying響xiang。對dui許xu多duo間jian歇xie或huo連lian續xu加jia料liao的de通tong氣qi發fa酵jiao，基ji質zhi和he溶rong氧yang盡jin可ke能neng均jun勻yun分fen散san，以yi保bao證zheng其qi基ji質zhi在zai發fa酵jiao罐guan內nei各ge處chu的de濃nong度du都dou落luo在zai0.1％～1％範圍內，溶解氧為10％一30％。這(zhe)對(dui)需(xu)氧(yang)生(sheng)物(wu)細(xi)胞(bao)的(de)生(sheng)長(chang)和(he)產(chan)物(wu)生(sheng)成(cheng)有(you)利(li)。此(ci)外(wai)，還(hai)需(xu)避(bi)免(mian)發(fa)酵(jiao)罐(guan)液(ye)麵(mian)生(sheng)成(cheng)穩(wen)定(ding)的(de)泡(pao)沫(mo)層(ceng)，以(yi)免(mian)生(sheng)物(wu)細(xi)胞(bao)積(ji)聚(ju)於(yu)上(shang)而(er)受(shou)損(sun)害(hai)甚(shen)至(zhi)死(si)亡(wang)。還(hai)有(you)培(pei)養(yang)基(ji)成(cheng)分(fen)尤(you)其(qi)是(shi)有(you)澱(dian)粉(fen)類(lei)易(yi)沉(chen)降(jiang)的(de)顆(ke)粒(li)物(wu)料(liao)，更(geng)應(ying)能(neng)懸(xuan)浮(fu)分(fen)散(san)。氣(qi)升(sheng)環(huan)流(liu)反(fan)應(ying)器(qi)能(neng)很(hen)好(hao)地(di)滿(man)足(zu)這(zhe)些(xie)要(yao)求(qiu)。

(2)較高的溶氧速率和溶氧效率：氣升式反應器有較高的氣含率(gas—holdup)和比氣液接觸介麵，因而有高傳質速率和溶氧效率，體積溶氧效率通常比機械攪拌罐高，kLd可達2000h
，且溶氧功耗相對低。

(3)剪切力小，對生物細胞損傷小：由於氣升式反應器沒有機械攪拌葉輪，故對細胞的剪切損傷可減至最低，尤其適合植物細胞及組織的培養。

(4)傳熱良好：好氣發酵均產生大量的發酵熱
，如酵母培養旺盛期發酵熱高達3.0～4.0×105kJ／(m3.h)
，而傳熱溫差則隻有幾度(℃)，尤其夏季，若使用非冷凍水，則隻有3-10℃左(zuo)右(you)，故(gu)需(xu)很(hen)大(da)的(de)換(huan)熱(re)麵(mian)積(ji)與(yu)傳(chuan)熱(re)係(xi)數(shu)。氣(qi)升(sheng)式(shi)反(fan)應(ying)器(qi)因(yin)液(ye)體(ti)綜(zong)合(he)循(xun)環(huan)速(su)率(lv)高(gao)
，同(tong)時(shi)便(bian)於(yu)在(zai)外(wai)循(xun)環(huan)管(guan)路(lu)上(shang)加(jia)裝(zhuang)換(huan)熱(re)器(qi)
，以(yi)保(bao)證(zheng)除(chu)去(qu)發(fa)酵(jiao)熱(re)以(yi)控(kong)製(zhi)適(shi)宜(yi)的(de)發(fa)酵(jiao)溫(wen)度(du)。

(5)結構簡單，易於加工製造：氣qi升sheng式shi反fan應ying器qi罐guan內nei無wu機ji械xie攪jiao拌ban器qi，故gu不bu需xu安an裝zhuang結jie構gou複fu雜za的de攪jiao拌ban係xi統tong，密mi封feng也ye容rong易yi保bao證zheng，所suo以yi加jia工gong製zhi造zao方fang便bian，設she備bei投tou資zi低di。同tong時shi大da型xing和he超chao大da型xing發fa酵jiao反fan應ying器qi放fang大da設she計ji製zhi造zao也ye已yi實shi現xian
，如ru國guo際ji上shang著zhu名ming的deICI壓力循環發酵罐體積達3000m3，另一種“BIOHCH'’反應器也達3000m3以上。更大的反應器如鼓泡塔式“Bayer AG'’反應器體積高達13000m3
，目前用於生化廢水處理。

(6)操作和維修方便：因氣升式發酵罐無機械攪拌係統，所以結構較簡單，能耗低
，操作方便，特別是不易發生機械攪拌軸封容易出現的滲漏染菌問題 。

另外因無機械攪拌熱產生，所以發酵總熱量較低
，便於換熱冷卻係統的裝設。

此外，氣升式發酵罐設計技術已成熟，易於放大設計和模擬。