Analysis of the hydrodynamic parameters of external loop air lift bioreactors

Abstract

In this study we analyzed the effects of the hydrodynamic conditions and properties of the working fluid on the operation of external loop air lift bioreactors. In particular, the effects of design and operating parameters (e.g. reactor geometry, design of the gas sparger, superficial gas velocity, flow regime) as well as the fluid properties (liquid viscosity and addition of surfactants) on the liquid superficial velocity and gas hold-up were defined. Several correlations found in the literature based on theoretical models of fluid flow, as well as several semi-empirical and empirical correlations were tested and the applicability of all the proposed correlations was verified on the available experimental data. The most accurate correlations for the prediction of the gas hold up, liquid circulation velocity and slip velocity in each bioreactor operating regime were identified.

U ovom radu je izvršena analiza uticaja osnovnih hidrodinamičkih parametara pneumatskog reaktora i procesnog fluida na karakteristike rada pneumatskog reaktora sa spoljašnjom recirkulacijom. Definisan je uticaj projektnih i operativnih parametara (geometrije reaktora, raspodeljivača faza, površinske brzine gasa, režima strujanja i dr.) kao i osobina fluida (viskoziteta tečnosti i prisustva površinski aktivnih materija) na površinsku brzinu tečnosti i udeo gasa. Za predviđanje rada pneumatskog bioreaktora korišćen je veći broj literaturno dostupnih korelacija, kako onih koje su izvedene iz nekog od modela strujanja tako i onih poluempirijskih i empirijskih. Primenljivost korelacija je proverena na širem opsegu eksperimentalnih podataka, a dat je i predlog jednačina pomoću koji se mogu u pojedinim režimima rada najtačnije predvideti hidrodinamičke osobine ovih reaktora.