Torre de destilação atmosférica de aço inoxidável para separação de óleo bruto de tamanho personalizado com pressão de projeto de 0,1-10 Mpa

Um fermentador de coluna de bolhas (ou biorreator de coluna de bolhas) é um recipiente cilíndrico alongado e orientado verticalmente projetado para realizar mistura, transferência de massa,e conversões biológicas através da única ação da injecção contínua de gásClassificado como um reator puramente pneumático, não contém absolutamente nem rotores mecânicos, nem eixos internos, nem defletores físicos.

O núcleo operacional do recipiente depende de um distribuidor de gás, ou sparger, posicionado na base absoluta da coluna.Gera uma nuvem contínua de bolhas de ar em movimento ascendente.O aumento da flutuabilidade destas bolhas impulsiona a mistura cinética da fase líquida, coordena a transferência de calor uniforme e fornece substratos cruciais de fase gasosa (como oxigénio, monóxido de carbono,ou hidrogénio) à suspensão de célula líquidaComo não possui partes mecânicas móveis complexas, a coluna de bolhas oferece uma estrutura altamente fiável e econômica para o processamento bioquímico industrial em ultra-grande escala.

O desempenho, a eficiência de mistura e as capacidades de transferência de massa de uma coluna de bolhas são inteiramente ditados pela sua hidrodinâmica.A principal variável de projeto controlada pelos engenheiros é a velocidade do gás superficial (u_g), definido como o caudal volumétrico do gás dividido pela área da secção transversal da coluna

Dependendo da magnitude do caudal de gás, a coluna opera dentro de regimes hidrodinâmicos distintos que alteram a distribuição física das bolhas de ar:

• Regime de fluxo homogêneo (bolhas): desencadeado a baixas velocidades superficiais (normalmente menos de 0,04 a 0,05 m/s).e subir verticalmente com colisão lateral mínimaA mistura é suave, e a taxa de coalescência da bolha é próxima de zero.
• Regime de fluxo heterogêneo (Churn-Turbulent): desencadeado em velocidades superficiais mais altas (normalmente superiores a 0,06 m/s).causando pequenas bolhas a fundir-se em grandesIsto cria redemoinhos violentos e caóticos, ciclos de macromixão intensos e padrões de circulação de líquidos altamente turbulentos.

Uma métrica sem dimensões crítica para o projeto de colunas de bolhas é a retenção de gás, a fração do volume total do reator ocupada pela fase de gás em qualquer instante.Uma maior retenção de gás traduz-se diretamente numa área de interface gás-líquido elevada, o que aumenta drasticamente o coeficiente volumétrico de transferência de massa (kL a).

Os engenheiros de processo avaliam colunas de bolhas em relação a alternativas, analisando como a simplicidade mecânica se opõe ao controle de fluidos:

Os recipientes de coluna de bolhas são altamente favorecidos em operações industriais onde a simplicidade e a otimização de energia dominam os financiamentos do projeto:

• Despesas operacionais ultra-baixas (OPEX): ao remover grandes motores mecânicos e caixas de velocidades, a fábrica paga apenas a energia necessária para operar os compressores de gás.Os custos de manutenção são igualmente reduzidos, uma vez que não há vedações mecânicas dinâmicas propensas a vazamentos.
• Excelente escalabilidade: The structural simplicity allows fabricators to build towering columns with immense volumes (reaching up to hundreds of thousands of liters) that would be physically impossible to mix uniformly with a single mechanical shaft.
• Fermentação industrial a gás: são a escolha principal para as fermentações modernas de gás de síntese (CO/H2) e captura de carbono (CO2).,enquanto o fluxo de gases de resíduos industriais é continuamente lançado pelo fundo para conduzir a conversão biológica em biocombustíveis ou bioplásticos.

As equipas de aquisição devem avaliar cuidadosamente os parâmetros estruturais e metalúrgicos durante o projeto do recipiente:

O design do sparger dita o tamanho inicial da bolha. Enquanto as placas de sinter porosas produzem micro-bolhas que produzem excelente transferência inicial de massa, elas são altamente propensas a bio-fouling e plugging.Para fabrico contínuo a longo prazo, anéis de tubulação perfurados ou "espinha" spargers com orifícios perfurados com precisão a laser são escolhidos para a longevidade operacional.

Como as colunas de bolhas são frequentemente utilizadas para fermentações microbianas altamente exotérmicas ou de gás para líquido, e porque não possuem partes móveis internas para distribuir o calor rapidamente,A casca do recipiente deve ter configurações de arrefecimento altamente otimizadas.São especificadas jaquetas externas de covinhas ou matrizes internas de bobinas de arrefecimento verticais para regular a temperatura do núcleo.

• Aço inoxidável de alta qualidade (SS316L): a escolha obrigatória da indústria para linhas de células farmacêuticas, produção de proteínas unicelulares e fermentações químicas finas.Todas as superfícies internas requerem um alto polido mecânico (Ra 0.4um) seguido de uma passivação completa do ácido nítrico ou do ácido cítrico para eliminar os vetores de adesão bacteriana.
• Tecnologia de vidro fundido em aço (GFS): altamente projetada e econômica para biotecnologia industrial em mega escala, digestores de lama aeróbica municipal em grande escala,e enormes colunas de depuração de gases ambientaisAs torres GFS com parafusos fornecem a imensa resistência à tração vertical necessária para conter enormes cabeças de pressão hidrostáticas.Combinado com uma barreira impermeável de vidro de sílica que resiste completamente ao desgaste de partículas abrasivas e à degradação química ácida.
• Normas de concepção: Todas as colunas de bolhas pressurizadas devem ser construídas, certificadas e estampadas em plena conformidade com as regulamentações industriais internacionais,como os mandatos ASME Secção VIII Divisão 1 ou PED europeus.

Está actualmente a dimensionar uma linha de fermentação de gás ou precisa de assistência para determinar a relação de aspecto ideal (H/D) e os limites de velocidade do gás superficial para evitar transições de fluxo de lesma no seu recipiente?