自吸式发酵罐连续发酵生产酵母试验研究

发酵罐是酵母生产的主要设备,目前我国酵母工业中,多采用鼓泡式和半密闭机械搅拌通风式发酵罐,这些罐的鼓泡直径大至10毫米,溶氧效率低,生产能力低,功率消耗大.为了提高酵母产量、质量,降低成本,我们采用50米~3四弯叶自吸式发酵罐连续生产酵母,效果良好,不须要空压机或鼓风机等附属设备,可节省发酵罐设备基建投资约40%左右.这种发酵罐采用四弯叶形叶轮,叶轮小(直径仅为罐径的1/7～1/8),转速高,充气能力大,氧的利用率高,单位容积干酵母产量等于机械通风搅拌罐的2.5～2.8倍,每吨干酵母的电耗节约700度以上,节电率40%以上.设备结构严密,便于加压杀菌,空气又经高效过滤器净化处理,保证质量.叶轮小,由马达直接传动,结构紧凑,运转平稳.主轴与罐底之间采用双端而密封,密封效果良好、可靠.消泡器效果良好,适用于酵母连续发酵.     

氧和水蒸气浓度及升温速率对生物质燃烧的影响

采用热重实验法,实验研究了升温速率、氧浓度和水分浓度对生物质燃烧的影响.研究结果表明,升温速率过大时会发生热滞后现象,着火倾向发生在颗粒表面,对燃烧特征温度、失重速率和剩余质量百分数均有影响;当氧浓度较大时,氧向固体层的质量传递作用加强,使得挥发分与固体层同时发生燃烧,燃烧速率明显增大而燃烬温度降低;水分浓度影响了生物质的燃烧,湿空气燃烧不稳定的原因是水分的凝结与蒸发,湿空气燃烧会造成炉膛热负荷波动.     

自吸式导流筒反应器的气体带入输送机理和数学模型

根据实验观测,本文提出了在自吸式导流筒反应器中气体被带入导流筒的流动条件和气体带入输送机理。从所提出的机理出发,应用理论分析和实验数据,建立了相关导流筒底部带出气体量和设计操作参数的数学模型。应用所提出的模型计算自吸式导流筒反应器的气液体积传质系数,计算结果与实验结果基本一致。本文的结果为这种反应器的放大设计和操作及进一步的研究提供了理论依椐。     

双层桨结构自吸式反应器的气含率

根据单层桨自吸式反应器吸入的气体主要集中在反应器上部的缺陷,采用了4种桨型作为下层搅拌桨,并研究了下层桨桨径、桨间距和导流筒的影响.测定了釜内总气含率与釜下半部的气含率,发现下层桨不仅决定气含率在釜下部的分布情况,而且对自吸式桨的气体吸入量也有很大影响,与理论推导的结果完全吻合.找到了合适的搅拌浆组合形式,该组合符合流体力学理论,在工业装置上的应用取得成功.     

卡那霉素发酵过程专家控制节能系统

根据卡那霉素链霉菌的生长代谢特性、搅拌转速和通气速率对氧气液传递速率影响的显著性差别,以及搅拌转速调节和通气速率的改变的成本权重分布,构建了专家系统,以溶氧浓度为主控参数,对供氧速率进行调节．该系统运行稳定．节能效果显著．     

高活力碱性蛋白酶产生菌的选育与发酵放大

为了选育高活力碱性蛋白酶产生菌株.采用复合诱变(紫外照射、NTG、离子注入)方法,结合平板初筛与摇瓶复筛.获得一株高产突变株HAPN-169,其酶活力为3.5×10 u/mL.高产菌株HAPN-169根据气液接触中体积传氧系数kLa相同的原则发酵放大(7L,30L,200L),其发酵参数为:温度34℃,装液系数0.7,接种量5%,使溶氧维持在20～30%,控制发酵过程pH不低于7.0.在7L发酵罐,发酵时间为54小时,酶活力为3.6×104u/mL;在30L发酵罐,发酵时间为50小时,酶活力为3.86×104u/mL;在200L发酵罐,发酵时间为36小时,酶活力为4.2×104u/mL.发酵液pH在7.5左右时,酶活力在峰值,发酵终点一到,必须马上下罐.该结果对为我围碱性蛋白酶工业发展提供一定的基础.     

FCY-4型耐消毒溶氧电极的研制及应用

本文研制成功一种为小型国产或进口发酵罐配套的FCY-4型敞口式耐消毒溶氧电极。经测试,其各项性能指标接近或超过进口电极。通过应用于多种罐及品种的发酵,发现本电极与进口罐上的原配电极所走的溶氧曲线均具有很好的同步性和一致性。能正确反映发酵过程中的溶氧变化。     

苏芸金杆菌发酵水平与溶氧关系的研究

在对苏芸金杆菌(Bacillus thuringiensis,B.t)发酵生理特性研究的基础上,证实了B.t发酵过程中发酵液中溶氧(DO)浓度是影响发酵永平的关键因素。在12L玻璃发酵罐试验中,通过优化供氧条件,使发酵水平(活芽孢数)得以提高。如搅拌转速由300r/min增加至600r/min,菌数可提高47.1%;适当增加搅拌器直径,菌数可提高13.6%。发酵全过程采用变转速控制,菌数比300 r/min定速控制提高36%,轴功耗较600r/min定速控制节约50%。在20t发酵罐放大试验中,调整内部结构后,使溶氧水平提高,菌数比改造前增加了15.3%。     

鼓泡塔内气含率分布与流场的CFD模拟

采用CFD商业软件对单层分布器、双层分布器和带导流筒3种结构鼓泡塔内气液分散性能进行数值模拟。研究结果表明,随着通气量的增加,鼓泡塔内气含率增高,但其分布的均匀性变差。鼓泡塔内存在过渡流域和充分发展流域,在过渡流域,塔内水平截面平均气含率随轴向高度而增加,在充分发展流域,塔内水平截面平均气含率不随轴向高度变化,2种流域的分界线位置和鼓泡塔的结构有关,而几乎不受通气量大小的影响。在相同通气量下,双层分布器和带导流筒鼓泡塔内平均气含率比单层分布器鼓泡塔低,但双层分布器相对单层分布器鼓泡塔可改善在耗氧反应体系中氧气分布的均匀性,采用带导流筒鼓泡塔可改善液体在塔内循环,使气-液反应在塔内更加均匀。     

强化气液喷射搅拌反应器传质特性研究

气液界面的传质强化是设计高效节能反应器的重要目标.气泡大小是影响气液反应界面传质和最终反应速率的重要流体力学参数.就确定的体系而言,反应器的结构参数和操作参数会对气泡大小产生不同程度的影响,从而影响传质效果.利用溶氧法测定体积传质系数kLa,利用一种图像处理方法测定气液相界面积a,进而得到液相传质系数kL,对某型强化气液喷射搅拌反应器的传质特性进行了研究.探讨了反应器的结构参数和操作参数对于其传质特性的影响,从而更好地理解反应器的传质机理,为反应器的优化提供设计依据.     

不同参数对盒式筒中筒结构剪力滞后效应的影响分析

为研究空间钢网格盒式筒中筒结构的剪力滞后效应,利用SAP2000有限元软件建立不同几何尺寸的盒式筒中筒结构模型,并在水平地震作用下对其进行弹性分析。重新定义了剪力滞后效应系数,分析了连梁高度、高宽比、角柱刚度、窗裙梁刚度、钢网格式框架层间梁刚度对盒式筒中筒结构剪力效应的影响。结果表明:连梁高度、高宽比、角柱刚度、窗裙梁高度、层间梁的高度对结构剪力滞后效应影响较大,在结构设计时应该作为主要因素考虑;窗裙梁宽度、层间梁宽度对结构剪力滞后效应影响较小,在结构设计时应该作为次要因素考虑。     

水化学因素对集输管线腐蚀的影响

用电化学方法研究了水化学因素对套管钢在模拟油田水中腐蚀的影响，包括亚硫酸钠除氧效果、溶解氧浓度、氯离子浓度、介质温度对腐蚀的影响，得出了将腐蚀速率控制在石油部行业标准ＳＹ５３２９—８８中规定的腐蚀速率的临界溶氧浓度、氯离子浓度和温度值。     

基于多变量推理控制的氩氧精炼铬铁合金终点控制方法

为提升冶炼精度和效率,减少资源浪费.建立了氧气和氩气两种气体的供给速率与碳含量变化情况,以及二者供给速率与钢液温度变化的机理模型.构建了以终点碳含量与温度为输出,氧气和氩气供给速率为输入的多变量推理控制框架,设计了有效的V型多变量推理控制器.结合实际生产过程中的最大气体供给速率,用以限制系统的控制量输入,建立了基于多变量推理控制的氩氧精炼低碳铬铁合金终点控制系统.仿真结果表明:该系统能够消除外界不可测扰动对系统的影响,做出准确的冶炼精度控制,且将钢液温度控制在炉内最大承受温度以下,有利于延长炉役,避免出现喷溅现象产生,实现终点控制.     

动物细胞培养反应器的流体循环和氧传递规律

本文研究了Celligen细胞培养反应器的循环性能和氧传递规律,发现按几何比例放大,循环性能仅与转速有关。氧的传递速率受转速影响很小,是搅拌器丝网面积和通气量的函数。根据实验数据,建立了提升筒中的流动、氧的传递的关联式。     

溶氧控制对黄色短杆菌YILW合成L-异亮氨酸的影响

对黄色短杆菌YILW合成L-异亮氨酸的发酵溶氧条件进行了探索,构建了该菌合成上L-异亮氨酸的代谢网络和代谢流平衡模型.在30 L发酵罐中考察了不同溶氧浓度下L-异亮氨酸发酵过程.研究结果表明:高溶氧浓度有利于菌体生长,15%溶氧浓度下产酸速率高且维持的时间长,有利于L-异亮氨酸的积累.为此提出了分段控氧模式:在菌体生长...     

仿生涂层控制Mg-Zn-Sr合金的降解速率

镁合金作为生物医用材料面临最大的问题是降解速率过快,不能与骨愈合的速率配合.通过仿生法在Mg-Zn-Sr合金表面形成涂层,利用X射线衍射和扫描电子显微镜对涂层结构和形貌进行分析与观察;采用电化学和浸泡腐蚀实验,研究涂层对Mg-Zn-Sr合金在人体模拟液中降解速率的影响.实验结果表明:仿生法在合金表面形成的涂层为羟基磷灰石涂层;羟基磷灰石涂层提高了Mg-Zn-Sr合金在人体模拟溶液中的耐腐蚀性能.     

混凝土中钢筋腐蚀速率的基本理论模型

根据金属腐蚀极化理论推导了电化学极化控制和氧浓差极化控制2种条件下混凝土中钢筋腐蚀速率的基本理论模型。模型显示,电化学极化控制下,稳定腐蚀状态下能斯特扩散层以外孔隙液中Fe2+和OH- 的浓度对腐蚀速率的影响呈正指数关系,且影响随浓度降低而渐趋剧烈;温度对腐蚀速率有较大影响,约呈指数关系,在自然温度范围内,温度每升高10度,腐蚀速率约升高1倍;应力对腐蚀速率的影响接近正线性关系,对应力较低的普通钢筋影响较小,但对应力较高的预应力钢筋影响可观;氧浓差极化控制下,腐蚀速率与氧气在整个混凝土保护层内的等效扩散系数成正比,与混凝土保护层厚度及钢筋表面温度成反比。最终腐蚀速率取2个模型计算结果中的较小者。     

填埋场导排层最大渗滤液深度影响参数显著性分析

为确定填埋场导排层最大渗滤液深度及各影响因素的显著性,首先基于扩展Dupuit假定推导了导排层渗滤液深度解析解,分析了不同渗滤液入渗强度情况下导排层渗滤液深度分布规律;其次将导排层渗滤液入渗强度、渗透系数、水平排水距离、坡度以及排水盲沟处水头5个主要参数采用正交试验分析法水平组合,通过方差分析对比了各参数对最大渗滤液深度的影响程度.研究结果表明：（1）推求的渗滤液深度解析解考虑了排水盲沟的实际水力状态,准确描述了渗滤液深度沿程分布特征;（2）渗滤液入渗强度和水平排水距离对导排层最大渗滤液深度具有显著性影响.研究成果可为填埋场导排层设计参数优化和预防渗滤液水位过高导致的填埋场失稳破坏提供技术支持.     

自吸式反应器的数值模拟及在酵母发酵中的应用

采用计算流体力学(CFD)模拟和酵母发酵实验相结合的方法,研究自吸式反应器内的气液两相流动及传质。基于对自吸式反应器内流体流动、气液相际传质的研究,采用加置气体分布器的方法强化自吸式反应器内流体力学传递性能,并将数值模拟结果应用于酵母发酵。结果表明:在相同的培养条件下,加装气体分布器的自吸式反应器培养酵母比无气体分布器的自吸式反应器产率平均提高23.64%。     

高层组合框架-混凝土筒体混合结构静力数值分析

为研究高层组合框架-混凝土筒体混合结构的静力特性,以30层高组合框架-混凝土筒体混合结构为分析对象,建立整体空间有限元分析模型,研究外框架与筒体之间连接方式、楼板厚度对结构变形与内力的影响,发现外框架中存在一定剪力滞后现象;外框架与筒体之间铰接时,框架承担的层间剪力将增加,而由框架柱轴力形成的抗倾覆弯矩减小;楼板厚度的增加使结构内力沿结构高度具有不同变化规律等结论,可为高层混合结构设计提供参考.