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Keywords:

  • filamentous fermentations;
  • rheology;
  • model fluids;
  • friction factor;
  • impeller power

Abstract

Transport phenomena studies on single phase “model” fluids are of limited value in biochemical engineering if they cannot be translated to the heterogeneous systems encountered in real fermentation processes. In this paper we discuss the utility of polymer solutions as models of filamentous fermentation broths for evaluation of: pipeline friction factors and impeller power numbers (turbine and helical ribbon). To a first approximation, polymer solutions can serve as suitable models for the prediction of laminar flow pressure drop in pipelines and turbulent power consumption in stirred tanks. However, results obtained on polymer solutions do not directly apply to filamentous fermentation broths for predictions of laminar flow impeller power consumption and the transition point for turbulent flow in stirred tanks. These discrepancies are believed to result from the existence of a time dependent yield stress in filamentous fermentation broths.

Les études des phénomènes de transfert sur des fluides “modèles” uniphasiques sont d'une valeur limitée en génie biochimique si elles ne peuvent ětre traduites en systèmes hétédrogènes trouvés dans les processus réels de fermentation. Dans cet article, nous analysons l'utilité des solutions de polymères comme modèles de bouillons de fermentation filamenteux pour l'évaluation des facteurs de friction des conduites et des nombres de puissance de la turbine (turbine et ruban hélicoïdal). En première approximation, les solutions de polymères peuvent servir de modèles convenables pour la prédiction de la perte de charge de l'écoulement laminaire dans des conduites et de la consommation d'énergie en régime turbulent dans des réservoirs agités. Cependant, les résultats obtenus avec des solutions de polyméres ne s'appliquent pas directement aux bouillons de fermentation filamenteux pour les prédictions de la consommation d'énergie de la turbine en écoulement laminaire et du point de transition pour l'écoulement turbulent dans les réservoirs agitès. On pense que ces différences viennent de l'existence d'une contrainte-seuil dépendant du temps dans les bouillons de fermentation filamenteux.