मिक्सर टैंक बायोरिएक्टर क्या है?

एक हलचल टैंक बायोरिएक्टर (STR) (जिसे निरंतर प्रसंस्करण में एक निरंतर हलचल टैंक रिएक्टर (CSTR) के रूप में भी जाना जाता है) एक बंद, इंजीनियर कंटेनर है जो एक आंतरिक,मोटर चालित यांत्रिक हलचल प्रणाली जैविक या रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए एक पूरी तरह से समरूप वातावरण बनाए रखने के लिएआमतौर पर एक ऊर्ध्वाधर सिलेंडर के रूप में कॉन्फ़िगर किया जाता है जिसमें एक डिश या अर्धगोलाकार तल होता है, एसटीआर वैश्विक जैव प्रौद्योगिकी, फार्मास्युटिकल,और औद्योगिक किण्वन क्षेत्र.

निष्क्रिय वायवीय प्रणालियों के विपरीत, एक एसटीआर एक या एक से अधिक इंजीनियर इम्पेलरों से लैस एक केंद्रीय घूर्णी शाफ्ट पर निर्भर करता है। इन ब्लेडों का यांत्रिक घूर्णन सक्रिय रूप से पोषक तत्वों को वितरित करता है,वॉल्यूमेट्रिक ऑक्सीजन ट्रांसफर गुणांक (k_L a) को अनुकूलित करने के लिए गैस के बुलबुले को बारीक फैलाव में तोड़ता है, और थर्मल स्तरीकरण या सेल जमावट को रोकता है। यह सक्रिय मिश्रण प्रोफ़ाइल यह सुनिश्चित करता है कि टैंक के भीतर प्रत्येक क्षेत्र में समान तापमान, पीएच, सब्सट्रेट एकाग्रता,और विघटित ऑक्सीजन स्तर.

जैविक उत्प्रेरक को नष्ट किए बिना समान मिश्रण प्राप्त करने के लिए, इंजीनियरों को पात्र के आंतरिक हार्डवेयर घटकों को सटीक रूप से कैलिब्रेट करना चाहिएः

इम्पेलर गतिज ऊर्जा का प्राथमिक स्रोत है। चयन संस्कृति के कतरन सहिष्णुता और चिपचिपाहट पर बहुत निर्भर करता हैः

• रश्टन टर्बाइन (रेडियल फ्लो):एक डिस्क पर लंबवत रूप से लगाए गए फ्लैट ब्लेड, टैंक की दीवारों की ओर तरल पदार्थ को बाहर की ओर ले जाते हैं, जिससे उच्च कतरनी वाले क्षेत्र बनते हैं।यह उन्हें अत्यधिक मांग वाले एरोबिक किण्वन के लिए गैस धाराओं को सूक्ष्म बुलबुले में काटने में असाधारण रूप से कुशल बनाता है (eजीवाणु और खमीर) ।

• समुद्री प्रोपेलर और हाइड्रोफॉइल (अक्षीय प्रवाह):कोणीय ब्लेड जो शाफ्ट के समानांतर नीचे तरल पंप करते हैं, कम कतरनी वाले, मैक्रो-मिश्रण लूप उत्पन्न करते हैं। ये कतरनी-संवेदनशील सेल लाइनों के लिए अत्यधिक विशिष्ट हैं, जैसे कि स्तनधारियों की संस्कृतियां।

बिना सुधार के, एक तेजी से घूमने वाला केंद्रीय इम्पेलर एक विशाल तरल भंवर बनाता है, जिससे द्रव एक ठोस शरीर के रूप में घूमता है और वास्तविक मिश्रण दक्षता को कम करता है।इस घूर्णन प्रवाह को बाधित करने के लिए, निर्माता आंतरिक दीवार के साथ सममित रूप से स्थित 4 ऊर्ध्वाधर प्लेटों को स्थापित करते हैं, जिन्हें बैफल्स कहा जाता है। बैफल्स घूर्णन ऊर्जा को अशांत अक्षीय और रेडियल फोल्डिंग धाराओं में परिवर्तित करते हैं।मृत क्षेत्रों को समाप्त करना.

सबसे निचले इम्पेलर के सीधे नीचे स्थित, एक स्पार्जर रिंग या सूक्ष्म छिद्रित नोजल बाँझ हवा या ऑक्सीजन को प्रवेश करता है।निचले इम्पेलर के हिंसक कार्रवाई तुरंत आने वाली गैस धारा काटता है, गैस-तरल सतह सीमा क्षेत्र को अधिकतम करना।

बेंचटॉप पायलट यूनिट से मल्टी-टन इंडस्ट्रियल एरे में एक हलचल टैंक को स्केल करने के लिए द्रव गतिशीलता और पावर इनपुट को प्रबंधित करने की आवश्यकता होती है।पूर्ण उथल-पुथल वाली स्थिति में काम करने वाले एक एसटीआर की गैर-गॅस्ड बिजली की खपत (पी) की गणना आयाम रहित शक्ति संख्या का उपयोग करके की जाती है।

स्केल-अप चुनौती:चूंकि बिजली की खपत इम्पेलर व्यास (D_i ^ 5) की पांचवीं शक्ति तक बढ़ जाती है, इसलिए इम्पेलर के आकार को दोगुना करने के लिए समान घूर्णन गति पर 32 गुना अधिक शक्ति की आवश्यकता होती है।औद्योगिक इंजीनियरों को घातक कतरनी तनाव से बचने के लिए टॉप स्पीड को संतुलित करना चाहिए जबकि यह सुनिश्चित करना चाहिए कि ऑक्सीजन की कमी को रोकने के लिए पोत पर्याप्त उच्च k_L a बनाए रखे।.

मैकेनिकल एसटीआर के पूंजीगत व्यय को सही ठहराने के लिए, इंजीनियरिंग खरीद टीम निष्क्रिय टॉवर डिजाइनों के खिलाफ इसके प्रदर्शन का संतुलन रखती हैः

भारी इम्पेलरों और उच्च टोक़ वाले मोटर्स द्वारा उत्पन्न यांत्रिक तनाव के लिए पोत निर्माण के मजबूत मानकों की आवश्यकता होती हैः

• निष्क्रिय ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील (एसएस 316 एल):फार्मास्युटिकल और अल्ट्रा-शुद्ध नैदानिक जैव प्रौद्योगिकी के लिए अनिवार्य चयन। आंतरिक सतहों को अल्ट्रा चिकनी खत्म (R_a le 0.) तक इलेक्ट्रोपोलिश किया जाता है।4,mutext{m}) जैविक आसंजन बिंदुओं को समाप्त करने और पूर्ण Clean-In-Place (CIP) प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए।

• ग्लास-फ्यूज्ड-टू-स्टील (जीएफएस) तकनीकःबड़े पैमाने पर औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए अत्यधिक पसंद किया जाता है जहां यांत्रिक हलचल भारी मात्रा के साथ जोड़ी जाती है। उदाहरणों में औद्योगिक एनेरोबिक पाचन शामिल हैंबड़े पैमाने पर नगरपालिका अपशिष्ट जल सीएसटीआर संयंत्रजीएफएस पैनल बड़े पैमाने पर आंतरिक मिश्रण के गतिशील हाइड्रोलिक तनाव का सामना करने के लिए आवश्यक विशाल तन्यता शक्ति प्रदान करते हैं,एक निष्क्रिय ग्लास अस्तर के साथ संयुक्त है जो रासायनिक जंग और निलंबित ठोस से घर्षण पहनने को रोकता है.

• इंजीनियरिंग मानक:सभी वाणिज्यिक एसटीआर इकाइयों को सख्त डिजाइन कोड के अनुरूप होना चाहिए,आंतरिक गैस दबाव और गतिशील मिश्रण भार के तहत सुरक्षित संचालन सुनिश्चित करने के लिए एएसएमई सेक्शन VIII डिवीजन 1 (या स्थानीय समकक्ष जैसे पीईडी या जीबी/टी 150) सहित.

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