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Keywords:

  • bioreactor;
  • fermentation;
  • model fluids;
  • oxygen mass transfer coefficient

Abstract

To characterize the oxygen mass transfer in a fermentation system and to study the efficiency of mixing devices, model fluids are often used so that experimental conditions can be better controlled. In this study, wood pulp suspensions were used in an attempt to mimic the rheological properties of fermentation broths of Aspergillus niger. Two different types of bioreactor were used: a reciprocating plate bioreactor and a stirred (Rushton) bioreactor. The oxygen mass transfer coefficient (KLa) was measured for various mixing intensities, airflow rates and wood pulp concentrations, and a correlation of KLa as a function of the power input per unit volume and the superficial gas velocity was derived for each bioreactor and each pulp concentration. KLa was found to increase with agitation and air flow rate, and was adversely affected by an increase in pulp concentration in the case of the reciprocating plate bioreactor.

Dans le but de caractériser le transfert de matière de l'oxygène dans un système de fermentation et d'étudier l'efficacité des dispositifs de mélange, des fluides modèles sont souvent utilisés de façon à mieux contrôler les conditions expérimentales. Dans cette étude, on a utilisé des suspensions de pâte de bois afin d'imiter les propriétés rhéologiques des bouillons de fermentation de Aspergillus Niger. Deux types de bioréacteurs ont été utilisés : un bioréacteur à plateaux réciproques et un bioréacteur agité (Rushton). Le coefficient de transfert de matière de l'oxygène (KLa) a été mesuré pour divers intensités de mélange, débits d'air et concentrations de pâte de bois, et une corrélation de KLa en fonction de l'apport d'énergie spécifique et de la vitesse de gaz superficielle a été établie pour chaque bioréacteur et chaque concentration de pâte. On a trouvé que KLa augmentait avec l'agitation et le débit d'air et qu'il était inversement affecté par une augmentation de la concentration de pâte dans le cas du bioréacteur à plateaux réciproques.