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Instabilities when using a standard (T/3) rushton turbine for stirring as foam disruption (SAFD)

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Abstract

The concept of using the upper stirrer for foam disruption in a bioreactor agitated by multiple impellers has recently been published by Hoeks et al. (1997). This concept, stirring as foam disruption (SAFD), was shown by them to be effective with a range of impellers. However, the commonly used (so-called) standard Rushton turbine of one-third the fermenter diameter was not included. This paper fills that important gap. By measuring the foam height, the holdup, the power draw and the velocities of the liquid in the dispersion just below its top surface, it is concluded that the SAFD concept does not work well with the standard Rushton turbine. This is because the amount of broth for which foam can be disrupted is less than that found with all the other impellers tested to date; and even when foam disruption occurs, significant flow instabilities and torque fluctuations are found. Perhaps the poor performance of this impeller, which has been used so frequently in industry and in academic studies, explains why the concept of SAFD was not developed earlier.

Abstract

Le concept qui consiste à utiliser l'agitateur supérieur pour désintégrer la mousse dans un bioréacteur agité par des turbines multiples a été publié récemment par Hoeks et al. (1997). Ceux-ci ont montré que ce concept d'agitation comme moyen de désintégrer la mousse (concept SAFD) était efficace avec différentes turbines. Cependant, la turbine Rushton standard communément utilisée dont le diamètre correspond à un tiers de celui du fermenteur, n'est pas incluse. Cet article vise à combler cette lacune importante. En mesurant la hauteur de mousse, la rétention, la consommation de puissance et les vitesses du liquide dans la dispersion juste en dessous de sa surface supérieure, on conclut que le concept de SAFD ne marche pas bien avec la turbine Rushton standard. Cela est dû au fait que la quantité de bouillon pour laquelle la mousse peut être désintégrée est inférieure à la quantité qu'on trouve dans toutes les autres turbines testées jusqu'à ce jour; et même lorsqu'il y a désintégration de la mousse, des instabilités d'écoulement et des fluctuations de couple importantes sont observées. Sans doute la piètre performance de cette turbine, qui est si fréquemment utilisée dans l'industrie et les études scientifiques, explique pourquoi le concept de SAFD n'a pas été développé plus tôt.

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