Enhancement of the overall volumetric oxygen transfer coefficient in a stirred tank bioreactor using ethanol

Authors


Abstract

Ethanol was observed to improve the oxygen mass transfer rate into a well-mixed bioreactor. The effects of impeller speed and ethanol concentration on the oxygen transfer from air to the water phase and on the average bubble diameter in a stirred tank bioreactor are reported and modelled. The results show that the oxygen mass transfer coefficient (kLa) increases from 0.002 to 0.017 s−1 (for distilled water) due to the increase of impeller speed from 135 to 600 rpm. With increasing ethanol concentration from 0 to 8 g/L, the oxygen mass transfer coefficients increase from 0.015 to 0.049 s−1 and from 0.017 to 0.076 s−1, for impeller speeds of 450 and 600 rpm, respectively. The average bubble diameter decreased from 7.0 mm to 1.7 mm in pure distilled water as the impeller speed was increased from 135 to 600 rpm. When ethanol was present in the aqueous phase, the bubble diameter fell from 6.0 mm to 0.6 mm as the impeller speed was similarly increased.

Abstract

On a observé que l'éthanol améliorait la vitesse de transfert de matière de l'oxygène dans un bioréacteur bien mélangé. Les effets de la vitesse de la turbine et de la concentration en éthanol sur le transfert de l'oxygène de la phase air à la phase eau et sur le diamètre de bulle moyen dans un bioréacteur à réservoir agité sont indiqués et modélisés. Les résultats montrent que le coefficient de transfert de matière de l'oxygène (kLa) augmente de 0,002 à 0,017 s−1 (pour l'eau distillée) quand la vitesse de turbine passe de 135 à 600 tr/min. Avec l'augmentation de la concentration en éthanol de 0 à 8 g/L, les coefficients de transfert de matière de l'oxygène augmentent de 0,015 à 0,049 s−1 et de 0,017 à 0,076 s1 pour des vitesses de turbine de 450 et 600 tr/min, respectivement. Le diamètre de bulle moyen diminue de 7,0 mm à 1,7 mm dans l'eau distillée pure lorsque la vitesse de turbine est augmentée de 135 à 600 tr/min. En présence d'éthanol dans la phase aqueuse, le diamètre de bulle tombe de 6,0 mm à 0,6 mm lorsque la vitesse de turbine est également augmentée.

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