Empirical correlation of volumetric mass transfer coefficient for a rectangular internal-loop airlift bioreactor


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Abstract

An empirical correlation of volumetric mass transfer coefficient was developed for a pilot-scale internal-loop rectangular airlift bioreactor that was designed for biotechnology. The empirical correlation combines classic turbulence theory, Kolmogorov's isotropic turbulence theory with Higbie's penetration theory. The simulation results based on the correlation suggested that the loading of polyethylene granules (for microbial colony support) in the bioreactor had little effect on the mass transfer coefficient of oxygen gas in the reactor, however, the gas superficial velocity was shown to affect the mass transfer coefficient substantially. These simulation results are comparable to the experimental results from a similar, albeit smaller in volume, three-phase internal-loop rectangular reactor in the literature.RésuméUne corrélation empirique du coefficient de transfert de masse volumétrique a été développée pour un bioréacteur de section rectangulaire à agitation par bullage d'air à boucle interne à l'échelle pilote; ce bioréacteur avait été conçu pour la biotechnologie. La corrélation empirique combine la théorie classique de la turbulence, la théorie de turbulence isotrope de Kolmogorov et la théorie de pénétration de Higbie. Les résultats de la simulation basés sur cette corrélation suggèrent que l'introduction de granules de polyéthylène (pour soutenir les colonies microbiennes) dans le bioréacteur a peu d'effet sur le coefficient de transfert de masse de l'oxygène gazeux dans le réacteur; toutefois, la vitesse superficielle des gaz affectait beaucoup le coefficient de transfert de masse. Ces résultats de simulation sont comparables aux résultats expérimentaux dans la littérature provenant d'un réacteur rectangulaire à boucle interne à trois phases, similaire mais de plus faible volume.

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