流體黏度

黏度是流體的一種屬性，不同介質(zhì)的黏度是指流體對(duì)流動(dòng)的阻抗能力。液體以1cm/s的速度流動(dòng)時(shí)，在每1cm2平面上所需剪應(yīng)力的大小稱(chēng)為動(dòng)力黏度，以Pa·s為單位，有時(shí)也用泊或厘泊表示(1P= 10-1Pa·s，1cP=10-2P)。流體在管路中流動(dòng)時(shí)，有層流、過(guò)渡流和湍流三種狀態(tài)，攪拌設(shè)備中的自動(dòng)攪拌鍋同樣也存在這三種流動(dòng)狀態(tài)，而決定這些狀態(tài)的主要參數(shù)之一就是流體的黏度。

自動(dòng)攪拌鍋

一般認(rèn)為黏度小于5Pa·s的為低黏度流體，例如水、蓖麻油、飴糖、果醬、蜂蜜、潤(rùn)滑油重油和低黏乳液等;黏度為5~50Pa·s的為中黏度流體，例如油墨和牙膏等;黏度為50~500Pa ·?s的為高黏度流體，例如口香糖、增塑溶膠和固體燃料等;黏度大于 500Pa ·?s的為特高黏流體，例如橡膠混合物、塑料熔體和有機(jī)硅等。

對(duì)于低黏度介質(zhì)，用小直徑、高轉(zhuǎn)速的自動(dòng)攪拌鍋就能帶動(dòng)周?chē)牧黧w循環(huán)，而高黏度介質(zhì)則需要直接用攪拌器來(lái)推動(dòng)。適用于低黏度和中黏度流體的葉輪有槳式、開(kāi)啟渦輪式、推進(jìn)式、長(zhǎng)薄葉螺旋槳式、圓盤(pán)渦輪式、布魯馬金式、板框槳式、三葉后彎式和MIG式等;適用于高黏度和特高黏度流體的葉輪有螺帶式葉輪、螺桿式、錨式、框式和螺旋槳式等。有的流體黏度隨反應(yīng)進(jìn)行而變化，則就需要用能適合寬黏度領(lǐng)域的葉輪，如最大葉片式、泛能式葉輪和槳葉組合式等。

攪拌裝置的功能

攪拌裝置可以達(dá)到以下功能。 .

• ①易溶物料的混合。易溶物料大多為低中黏度，其混合可選用槳式、軸流型的推進(jìn)式或三葉變截面螺旋槳，槳式多應(yīng)用在儲(chǔ)罐中，推進(jìn)式多用于直徑小于2000mm的配液罐，直徑大于2000mm的配液罐常選用三葉變截面螺旋槳攪拌器。
• ②溶解。介質(zhì)的性質(zhì)決定最大溶解速度，當(dāng)溶解達(dá)到最大速度時(shí)，再提高攪拌轉(zhuǎn)速并不能提高溶解速度。對(duì)于易溶的物料攪拌以考慮離底懸浮為主，低濃度的小罐徑比配液罐多選用槳式攪拌器，低濃度的高罐徑比配液罐多選用推進(jìn)式攪拌器，高濃度的高罐徑比配液罐多選用三葉變截面螺旋槳或者四葉開(kāi)啟渦輪式攪拌器;若溶解過(guò)程中需要細(xì)分固體顆粒，則可選用分散效果懸浮效果俱佳的四葉開(kāi)啟渦輪式攪拌器。
• ③結(jié)晶。結(jié)晶攪拌時(shí)常伴隨著傳熱要求，低黏度、低濃度、小結(jié)晶顆粒的工況可選用軸流型攪拌器，如推進(jìn)式或三葉變截面螺旋槳式攪拌器;大結(jié)晶顆粒的工況需選用錨式攪拌器;高黏度且易粘壁的工況可選用帶上刮板的錨式攪拌器。
• ④懸浮。懸浮攪拌時(shí)多選用軸流型攪拌器，對(duì)于易懸浮且低濃度的工況，可選用槳式攪拌器;對(duì)于低濃度且不易懸浮的工況，可選用推進(jìn)式攪拌器;對(duì)于高濃度的懸浮工況，可選用三葉變截面螺 旋槳或者四葉開(kāi)啟渦輪式攪拌器。

攪拌目的及應(yīng)用

攪拌器的發(fā)展始終與攪拌目的及攪拌應(yīng)用密不可分，在生物制藥行業(yè)領(lǐng)域，對(duì)攪拌器的要求越來(lái)越專(zhuān)業(yè)化。例如細(xì)菌發(fā)酵罐需要中高速多層攪拌器，攪拌能使空氣或者氧氣快速混勻到液體里，以滿足細(xì)菌高需氧量;動(dòng)物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)用的生物反應(yīng)器卻需要低速、低剪切力的攪拌器，盡可能不損傷細(xì)胞，還需要使貼附有貼壁細(xì)胞的微載體或者巨載體不會(huì)在更換培養(yǎng)基時(shí)流走，籃式攪拌器則可以滿足此要求。

機(jī)械攪拌動(dòng)密封

機(jī)械攪拌對(duì)于軸密封油有較高的要求。軸密封的作用是防止染菌和泄漏，攪拌軸的密封為動(dòng)密封，這是由于攪拌軸是轉(zhuǎn)動(dòng)的，而頂蓋是固定靜止的，兩個(gè)構(gòu)件之間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)的密封要按照動(dòng)密封原理來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)動(dòng)密封的基本要求是密封要可靠并且機(jī)構(gòu)要簡(jiǎn)單，使用壽命要長(zhǎng)。發(fā)酵罐中使用最普遍的動(dòng)密封有填料函密封和機(jī)械密封兩種。

填料函密封的安裝原理為填料箱本體固定在發(fā)酵罐頂蓋的開(kāi)口法蘭上，將轉(zhuǎn)軸通過(guò)填料函，然后放置有彈性的密封填料，然后放上填料壓蓋、擰緊壓緊螺栓。填料受壓后，產(chǎn)生彈性變形堵塞了填料和軸之間的間隙，轉(zhuǎn)軸周?chē)a(chǎn)生一定的徑向壓緊力，從而起到密封介質(zhì)壓力的作用。填料函密封具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、填料拆裝方便的特點(diǎn)，同時(shí)具有死角多、很難徹底滅菌、容易滲漏及染菌、軸的磨損較嚴(yán)重、增加由于摩擦所損耗的功率、產(chǎn)生大量的摩擦熱、壽命較短和需經(jīng)常更換填料等缺點(diǎn)，因其容易磨損和滲漏，故在發(fā)酵罐中已經(jīng)很少使用。

機(jī)械密封也稱(chēng)端面密封，其工作原理為靠彈性元件(彈簧、波紋管)及密封介質(zhì)壓力在兩個(gè)精密的平面(動(dòng)環(huán)和靜環(huán))間產(chǎn)生壓緊力，相互貼緊，并作相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而達(dá)到密封。自動(dòng)攪拌鍋的機(jī)械密封的主要作用是將較易泄漏的軸面密封改變?yōu)檩^難滲漏的端面(徑向)密封。機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)由摩擦副(即動(dòng)環(huán)和靜環(huán))、彈簧加荷裝置和輔助密封圈(動(dòng)環(huán)密封圈和靜環(huán)密封圈)等元件組成。