Gli ugelli dell'aria, o tubi di distribuzione dell'aria anulari, sono installati nella parte inferiore dell'area di salita e sono presenti molti fori per gli ugelli sotto i tubi di distribuzione dell'aria. L'aria sterile pressurizzata viene iniettata nel brodo di fermentazione attraverso ugelli o fori degli ugelli e la velocità dell'aria iniettata dall'ugello dell'aria può raggiungere 250 ~ 300 (m/s). L'aria asettica viene spruzzata nel tubo ascendente ad alta velocità e le bolle d'aria vengono divise in piccoli pezzi dall'azione turbolenta della miscela gas-liquido, che è a stretto contatto con il liquido di fermentazione nel tubo guida per fornire ossigeno disciolto nel liquido di fermentazione.
A causa della ridotta densità della miscela gas-liquido formata nel tubo guida e dell'energia cinetica del getto dell'aria compressa, il liquido nel tubo guida si sposta verso l'alto; dopo aver raggiunto il livello del liquido superiore del reattore, una parte delle bolle di gas si rompe e l'anidride carbonica viene scaricata nello spazio superiore del reattore. Il liquido di fermentazione che scarica parte del gas scorre dalla parte superiore del tubo guida all'esterno del tubo guida. Il liquido di fermentazione all'esterno del tubo guida ha un piccolo contenuto di gas e la sua densità aumenta, mentre il liquido di fermentazione diminuisce. Entra di nuovo nel montante per formare un flusso circolante per realizzare la miscelazione e il trasferimento di massa dell'ossigeno disciolto.
Caratteristiche dei serbatoi di fermentazione:
Le caratteristiche del reattore ad anello del ponte aereo sono state brevemente menzionate sopra. Poiché non c'è un agitatore nel reattore del circuito del ponte aereo e c'è un flusso di circolazione direzionale, presenta molti vantaggi, che verranno spiegati in dettaglio di seguito.
(1) La soluzione di reazione è distribuita uniformemente: la miscelazione uniforme della trifase gas-liquido-solido e una buona miscelazione e dispersione dei componenti della soluzione sono requisiti comuni dei bioreattori, poiché il flusso, la miscelazione e la distribuzione del tempo di permanenza sono tutti influenzati. Per molte fermentazioni aerate con alimentazione intermittente o continua, il substrato e l'ossigeno disciolto vengono dispersi il più uniformemente possibile per garantire che la concentrazione del substrato ovunque nel fermentatore rientri nell'intervallo dallo 0,1% all'1% e l'ossigeno disciolto sia 10 % al 30%.
Ciò è benefico per la crescita e la produzione di prodotti di cellule biologiche aerobiche. Inoltre, è necessario evitare la formazione di uno strato di schiuma stabile sulla superficie liquida del fermentatore, così da evitare l'accumulo di cellule biologiche bioreattore su di esso e danni o addirittura la morte. Ci sono anche componenti medi, in particolare materiali granulari amidacei che sono facili da depositare e dovrebbero poter essere sospesi e dispersi. I reattori ad anello del ponte aereo possono soddisfare bene questi requisiti.
(2) Maggiore tasso di ossigeno disciolto ed efficienza dell'ossigeno disciolto: il reattore del ponte aereo ha un'elevata ritenzione di gas e un'interfaccia di contatto gas-liquido specifica, quindi ha un'elevata velocità di trasferimento di massa e un'efficienza dell'ossigeno disciolto. L'efficienza volumetrica dell'ossigeno è solitamente superiore a quella del serbatoio di agitazione meccanica, il kLd può raggiungere le 2000 ore e il consumo energetico dell'ossigeno disciolto è relativamente basso.
(3) La forza di taglio è piccola e il danno alle cellule biologiche è piccolo: poiché il bioreattore del ponte aereo non ha una girante di agitazione meccanica, il danno da taglio alle cellule può essere ridotto ed è particolarmente adatto per la coltivazione di cellule vegetali e tessuti.