阿维菌素发酵过程优化与放大的方法与装置

摘要

本发明提供一种阿维菌素发酵过程优化与放大的方法与装置。所述方法包括步骤：(a)采用流体力学计算(CFD)方法，模拟测定在所述发酵过程中所用的生物反应器装置中的流场；(b)确定所述流场对应的传气参数、能耗参数、生理代谢参数或其组合；(c)参照预定值的传气参数、能耗参数、生理代谢参数或其组合，校验或修正生物反应器装置的流场，从而确定优化的生物反应器装置。

主权项

一种对使用生物反应器装置的发酵过程进行优化的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：(a)采用流体力学计算(CFD)方法，模拟测定在所述发酵过程中所用的生物反应器装置中的流场；所述生物反应器装置选自丝状微生物发酵装置；步骤(a)采用流体力学计算(CFD)方法的模拟测定过程中，采用的流体力学计算方法为多参考坐标内外迭代滑移网格法，其计算公式根据下式IIτ=μ·γ    II其中τ为剪切力，单位：Pa，μ为黏度，单位：Pa·s，γ为剪切应变率，单位：s‑1，可通过下式III计算得到： γ = 2 { ( ∂ u ∂ x ) 2 + ( ∂ v ∂ y ) 2 + ( ∂ w ∂ x ) 2 } + ( ∂ u ∂ y + ∂ w ∂ x ) 2 + ( ∂ u ∂ z + ∂ w ∂ x ) 2 + ( ∂ v ∂ z + ∂ w ∂ z ) 2 - - - III 其中，x、y、z分别为直角坐标系中三个方向的坐标，u、v、w则分别为三个方向上的速度分量；(b)确定所述流场对应的传气参数、能耗参数、生理代谢参数的组合；在步骤(b)确定所述传气参数、能耗参数、生理代谢参数的组合时，所述传气参数选自气含率、氧传质系数KLa或其组合；其中，所述气含率的含义是通气情况下单位体积的反应液中所含空气的体积百分比；所述氧传质系数KLa为KL和a的值的求积，所述KL通过如下式IV计算得到； k L = 2 π D L ( ϵρ μ ) 1 / 4 - - - IV 其中DL为氧气在水中的扩散系数，ε为湍动能扩散速率，单位为W/kg，ρ为水的密度，单位kg/m3；μ为水的黏度，单位：Pa·s，所述a通过下式V计算得到： a = 6 φ d b - - - V 其中φ为局部气含率，无量纲，db为平均气泡直径，单位：m；所述能耗参数选自搅拌轴的轴功率，所述搅拌轴的轴功率通过如下式VI计算得到：轴功率=∑（桨叶受到的扭矩×搅拌转速）    VI；所述生理代谢参数选自菌丝形态学参数、碳氮代谢参数或其组合；(c)参照预定值的传气参数、能耗参数、生理代谢参数或其组合，校验或修正生物反应器装置的流场，从而确定优化的生物反应器装置。