QS氣升式發(fā)酵罐是現(xiàn)代生物工程中一項高效且應用廣泛的核心設備。它以其特殊的無機械攪拌設計、杰出的傳質效率和較低的剪切力，在抗生素、氨基酸、酶制劑乃至單細胞蛋白的大規(guī)模生產中扮演著關鍵角色。
 

　　一、核心工作原理：密度差驅動循環(huán)

　　QS氣升式發(fā)酵罐的工作核心在于利用氣體噴射產生的密度差來驅動發(fā)酵液循環(huán)，從而實現(xiàn)混合與傳質。

　　其過程始于罐底部的氣體分布器（或噴嘴）。無菌壓縮空氣通過此處被高速噴入發(fā)酵液中，形成大量細小的氣泡（直徑通常在0.5-1.2mm）。這些氣泡在導流筒（或上升管）內密集上升。氣泡的存在使得導流筒內的氣液混合物密度顯著降低。

　　與此同時，發(fā)酵罐環(huán)隙區(qū)域（導流筒與外壁之間）的液體不含或含有較少氣泡，因此密度相對較大。這種密度差形成了強大的推動力，就像自然界中的對流一樣：密度較小的混合物在導流筒內向上流動，而密度較大的液體在環(huán)隙區(qū)向下流動，從而構成了一個持續(xù)、穩(wěn)定的液體循環(huán)流。

　　二、特殊優(yōu)勢與性能特點

　　基于上述原理，QS氣升式發(fā)酵罐展現(xiàn)出諸多優(yōu)勢：

　　1.高效溶氧與混合：循環(huán)流動確保了營養(yǎng)物質、微生物和溶解氧在罐內均勻分布。氣泡在上升過程中不斷與液體混合并提供氧氣，其氧傳遞能力在同等能耗下比機械攪拌罐高得多。數(shù)據(jù)顯示，其溶氧效率可比機械攪拌提升20%-30%。

　　2.低剪切與低能耗：由于沒有高速旋轉的機械攪拌槳，罐內流體剪切力很小，這對保護對剪切力敏感的細胞至關重要。同時，無需驅動攪拌電機也使其能耗顯著降低，較機械攪拌式發(fā)酵罐可節(jié)電70%-80%。

　　3.結構簡單與無菌高可靠性：結構相對簡單，更易于清洗和滅菌（在位滅菌），設備內無衛(wèi)生死角。由于沒有動密封裝置，從根本上避免了因此帶來的泄露和染菌風險，無菌操作可靠性較高。

　　三、廣泛應用領域

　　QS氣升式發(fā)酵罐的特性使其非常適合用于大規(guī)模生產單細胞蛋白質、抗生素、氨基酸、酶制劑、維生素、有機酸等好氧性發(fā)酵過程。在化工方面可用于氣-液、氣-液-固反應過程，在環(huán)保方面可用于污水處理。

　　但其也有局限性，例如不適用于高黏度或含大量固體的培養(yǎng)液，且需要較大的空氣吞吐量。

　　四、總結

　　QS氣升式發(fā)酵罐通過其巧妙的氣提循環(huán)原理，實現(xiàn)了高效、溫和、節(jié)能的生物發(fā)酵過程。它是生物技術產業(yè)中連接實驗室研究與工業(yè)化大規(guī)模生產的重要橋梁，特別是在需要高效供氧和低剪切環(huán)境的發(fā)酵應用中展現(xiàn)出不可替代的價值。