搅拌过程就是在流动场中进行单一的动量传递或者是包括动量、热量、质量传递及化学反应的过程，而搅拌器就是使搅拌介质获得适宜的流动场而向其输入机械能量的装置[1]。因此流动场问题和搅拌器选择问题一直是搅拌过程所研究的主要课题。不同操作目的的搅拌过程需要什么样的流动场，需要供给多大的能量以及各种类型桨叶的搅拌器能提供什么样的流动场、供给多大的能量，这些都是需要考虑的问题。

以乙肝疫苗生产中为扩大生产用的1 500 L配制罐为例，在配制生产的灭活过程中，需要向配制罐中加入甲醛溶液，而甲醛溶液要达到一定的浓度条件，灭活的效果才是最佳的，因此配制罐搅拌类型的选择尤为重要。由于工业化生产罐体较大，因此在甲醛加入的初期，罐内溶液的甲醛浓度并不均匀，这就需要用搅拌进行充分混匀。在配制生产的灭活过程中，搅拌速度过快产生的剪切力会造成蛋白质结构的变化，因此需要选择搅拌效果好且不能以过快的速度进行搅拌。这里我们选择了锚式搅拌。在生产中要求初始装量在350 Kg到550 Kg，所以我们对390 Kg、420 Kg、460 Kg、500 Kg装量进行建模分析[2]，具体情况如下：

图1 单搅拌390 Kg装量的配制罐

如图1所示，在390 Kg装量的配制罐中单桨搅拌能够充分的发挥作用，达到相应的要求。但是在单桨的情况下在制品超过一定量时搅拌效果就不理想，如下图所示

图2 单桨搅拌420 kg装量的配制罐

如图2所示，在420 Kg时，单桨搅拌的情况下，罐底部能够满足搅拌要求，但是制品上层不能使制品和甲醛充分的混合，所有单桨搅拌并不合适再420 Kg及以上装量。

在这种情况下，我们想到在下层单搅拌的基础上在中间增加一个副搅拌。但是副搅拌的安装位置对于原料液的装量也有一定影响，对此选择460 kg装量和520 kg装量的配制罐进行分析。

图3 双搅拌460 kg装量的配制罐

如图3所示，在460 Kg时双搅拌条件下上层桨仅有很小部分的桨叶浸于液区，其不仅不能起到增强轴向循环的作用，反而部分破坏了下层桨形成的轴向流场，罐内中间区域几乎形成固体回转区，搅拌效果不佳。

图4 双搅拌500 kg装量的配制罐

如图4，在使用双层搅拌后能够满足500 Kg及以上制品及甲醛的充分混合，能够满足要求。

在日常生产过程中，对360 Kg到550 Kg的原料装量进行配置，所产生的体外相对效力[3]见表1。

表1 360 Kg到550 Kg装量的生产效果

体外相对效力是乙肝疫苗生产中的一个重要指标，能够直接体现疫苗的表面抗原(HBsAg)含量，所有体外相对效力数值越高，搅拌效果越好。根据表1所示，在400 Kg以下的装量，单搅拌所产生的体外相对效力比较高，能满足搅拌效果。超过400 Kg的装量，单搅拌的效果不能满足要求，在460 Kg左右的装量，由于增加的副搅拌不能完全没过液面，所以体外相对效力比较低，搅拌效果不理想。480 Kg以上的装量，增加的副搅拌完全没过液面，搅拌效果较好，尤其在540 Kg装量的时候，搅拌效果最好。

综上所述，在日常生产过程中，应该避开400 Kg - 480 Kg装量的原料液，如果需要用单搅拌生产，所需的原料液应该低于400 Kg，如果需要双搅拌进行生产，所需要的原料液应高于480 Kg装量，所以双搅拌的上搅拌桨应放于460 Kg处，能够最好的满足生产要求。

参考文献：

[1]徐锦康.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2004.4

[2]钱志锋，刘苏工程图学基础教程[M].北京：科学出版社，2001.9

[3]李津、何钢红、周永东等，《重组酵母乙型肝炎疫苗生产过程的质量控制与成品质量评估》，北京市科学技术协会，1996.10

备注：

本文作者供职于北京天坛生物制品股份有限公司