مطالعه ی تجربی و شبیه سازی بیوراکتور هم زن دار مورد استفاده در فرایند کشت با تراکم سلولی بالا به وسیله ی دینامیک سیالات محاسباتی

در این پژوهش شبیه سازی سه بعدی بیوراکتور هم زن دار مورد استفاده در فرایند کشت با تراکم سلولی بالا (hcdc) با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) جفت شده با معادلات موازنه جمعیت (pbe) انجام شده است. شبیه سازی جریان 3 فازی گاز-مایع-جامد با استفاده از مدل های اولر و آشفتگی استاندارد انجام شد. یکی از چالش های عمده ی فرایند کشت با تراکم سلولی بالا افزایش گرانروی محیط کشت به دلیل افزایش چگالی سلولی است. در نتیجه افزایش گرانروی اثر محدودکننده روی کارایی بیوراکتور دارد. بنابراین تاثیر گرانروی بر عوامل هیدرودینامیکی و انتقال جرم اکسیژن بررسی شد. به منظور بررسی هیدرودینامیک و توانایی تولید زیست توده شدت اتلاف انرژی، نگه داشت حجمی گاز، الگوی جریان، قطر متوسط حباب، ضریب انتقال جرم حجمی اکسیژن و واکنش تولید زیست توده برای سه نوع پره ی هم زن متفاوت با استفاده از روش قاب مرجع چندگانه (mrf) مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر شدت هوادهی و سرعت چرخش هم زن روی نگه داشت حجمی گاز و ضریب انتقال جرم حجمی اکسیژن بررسی شد. برای تعیین ثوابت سینتیکی واکنش تولید زیست توده، همچنین اعتبارسنجی شبیه سازی به وسیله نگه داشت حجمی گاز، بررسی های تجربی بر روی سامانه انجام شد. نتایج به دست آمده نشان داد که هم زن اسکابا نسبت به دو نوع هم زن دیگر باعث ایجاد ضریب انتقال جرم حجمی اکسیژن و غلظت زیست توده ی بیشتری در بیوراکتور شده است. همچنین نتایج به دست آمده بیانگر اثر نامطلوب افزایش گرانروی بر ضریب انتقال جرم حجمی اکسیژن است به-طوری که کمترین مقدار kla در گرانروی 6 میلی پاسکال در ثانیه و برابر با 055/0 s-1 مشاهده شد.