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类型的桨具有与搅拌轴呈一定角度的平面桨叶,能同时产生轴向流和径向流。这种组合流能够实现较好的混合效果,而且产生的剪切力也较小,工作时的转速一般不高,为 1~100rpm左右,用于低粘度流体。当扇面宽度为120°、桨叶与轴间夹角为45°和桨叶直径与罐体内径比为1:3 时,Elephant Ear 桨叶流场混合性能较好,对细胞的损伤也较小,适于动物细胞的培养。
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在设计生物反应器中,桨叶的具有双重的作用,一方面转动的桨叶能够带动反应器内液体运动,进而实现液体内物质的混合,利于整个反应器内细胞吸收营养物质。另一方面桨叶转动导致流体内部速度梯度的形成,螺旋搅拌器防腐,进而产生剪切力,当剪切力到达一定值时会造成细胞损伤,不利于细胞培养。桨叶的结构和转速决定了反应器内的混合效果和产生的剪切力大小,这两个因素往往互相矛盾,即混合效果好时产生的剪切力大,混合效果差时产生的剪切力小,如何在保证混合效果的情况下,使搅拌产生的剪切力是生物反应器桨叶设计的关键所在。
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现今Rushton搅拌桨已成为平叶或碟式涡轮搅拌桨的代称。这种搅拌桨的叶片是平的,并且沿搅拌轴垂直分布,在有挡板存在的时候可以自桨叶为界形成上下两个循环的流场,产生的剪切力较大,由于只是产生单向流,所以混合效果也较差,可处理料液的粘度范围广,通常使用时转速范围为100~600rpm。基于以上优点,且气体吸收过程,圆盘的下面可以存住些气体,并使气体的分散更平稳,Rushton以及其他 Rushton类型的搅拌桨广泛用于对剪切力不敏感的需氧条件下细胞系培养,如酵母、细菌、植物细胞以及某些霉菌。
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