Nozel udara, atau pipa distribusi udara melingkar, dipasang di bagian bawah area naik, dan ada banyak lubang nosel di bawah pipa distribusi udara. Udara steril bertekanan disuntikkan ke dalam kaldu fermentasi melalui nozel atau lubang nosel, dan kecepatan udara yang disuntikkan dari nosel udara bisa mencapai 250~300 (m/s). Udara aseptik disemprotkan ke dalam pipa yang naik dengan kecepatan tinggi, dan gelembung udara dibagi menjadi potongan-potongan kecil oleh aksi turbulen dari campuran gas-cair, yang bersentuhan dekat dengan cairan fermentasi dalam tabung pemandu untuk memasok oksigen terlarut dalam cairan fermentasi.
Karena berkurangnya densitas campuran gas-cair yang terbentuk dalam tabung pemandu dan energi kinetik pancaran udara terkompresi, cairan dalam tabung pemandu bergerak ke atas; setelah mencapai tingkat cairan atas reaktor, sebagian gelembung gas pecah, dan karbon dioksida dibuang ke ruang atas reaktor. Cairan fermentasi yang mengeluarkan sebagian gas mengalir dari bagian atas tabung pemandu ke bagian luar tabung pemandu. Cairan fermentasi di luar tabung pemandu memiliki kandungan gas yang kecil dan densitasnya meningkat, sedangkan cairan fermentasi berkurang. Masuk ke riser lagi untuk membentuk aliran sirkulasi untuk mewujudkan pencampuran dan transfer massa oksigen terlarut.
Fitur Tangki Fermentasi:
Sifat-sifat reaktor loop airlift telah disebutkan secara singkat di atas. Karena tidak ada agitator dalam reaktor loop airlift dan ada aliran sirkulasi terarah, ia memiliki banyak keuntungan, yang akan dijelaskan secara rinci di bawah ini.
(1) Larutan reaksi terdistribusi secara merata: Pencampuran seragam gas-cair-padat tiga fase dan pencampuran yang baik dan dispersi komponen larutan adalah persyaratan umum bioreaktor, karena aliran, pencampuran dan distribusi waktu tinggal semuanya terpengaruh. Untuk banyak fermentasi aerasi dengan pengumpanan intermiten atau terus menerus, substrat dan oksigen terlarut tersebar secara seragam mungkin untuk memastikan bahwa konsentrasi substrat di mana-mana di dalam fermentor berada dalam kisaran 0,1% hingga 1%, dan oksigen terlarut adalah 10 % sampai 30%.
Ini bermanfaat untuk pertumbuhan dan produksi produk sel biologis aerobik. Selain itu, perlu untuk menghindari pembentukan lapisan busa yang stabil pada permukaan cairan fermentor, sehingga dapat menghindari akumulasi sel-sel biologis bioreaktor di atasnya dan kerusakan atau bahkan kematian. Ada juga komponen sedang, terutama bahan granular bertepung yang mudah mengendap, dan harus dapat disuspensikan dan didispersikan. Reaktor loop airlift dapat memenuhi persyaratan ini dengan baik.
(2) Tingkat oksigen terlarut yang lebih tinggi dan efisiensi oksigen terlarut: Reaktor pengangkutan udara memiliki penyimpanan gas yang tinggi dan antarmuka kontak gas-cair yang spesifik, sehingga memiliki laju perpindahan massa yang tinggi dan efisiensi oksigen terlarut. Efisiensi oksigen volumetrik biasanya lebih tinggi daripada tangki pengaduk mekanis, kLd dapat mencapai 2000 jam, dan konsumsi daya oksigen terlarut relatif rendah.
(3) Gaya geser kecil, dan kerusakan sel biologis kecil: Karena bioreaktor pengangkutan udara tidak memiliki impeller pengaduk mekanis, kerusakan geser pada sel dapat dikurangi, dan sangat cocok untuk budidaya sel tanaman dan tisu.