文档介绍：溶氧(DO)是需氧微生物生长所必需。在发酵过程中有多方面的限制因素,而溶氧往往是最易成为控制因素。
在28℃氧在发酵液中的100% -1左右,比糖的溶解度小7000倍。在对数生长期即使发酵液中的溶氧能达到100%空气饱和度,若此时中止供氧,发酵液中溶氧可在几分钟之内便耗竭,使溶氧成为限制因素。
第六章氧的供需及对发酵的影响
第一节微生物对氧的需求
一、描述微生物需氧的物理量
比耗氧速度或呼吸强度(QO2):单位时间内单位体积重量的细胞所消耗的氧气,mmol O2·g菌-1·h-1
摄氧率(r):单位时间内单位体积的发酵液所需要的氧量。mmol O2·L-1·h-1 。
r= QO2 .X
二、溶解氧浓度对菌体生长和产物形成的影响
CCr
QO2
CL
CCr: 临界溶氧浓度, 指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度。
一般对于微生物: CCr: =1~15%饱和浓度
例:酵母 *10-3 -1, %
产黄青霉 *10-2 -1, %
定义:氧饱和度=发酵液中氧的浓度/临界溶氧溶度
所以对于微生物生长,只要控制发酵过程中氧饱和度>1.
问题:一般微生物的临界溶氧浓度很小,是不是发酵过程中氧很容易满足。
例: mmol O2·L-1·S-1 计,
=
注意:由于产物的形成和菌体最适的生长条件,常常不一样:
头孢菌素卷须霉素
生长 5% (相对于饱和浓度) 13%
产物>13% >8%
三、影响需氧的因素
r= QO2 .X
菌体浓度
QO2
遗传因素
菌龄
营养的成分与浓度
有害物质的积累
培养条件
第二节反应器中氧的传递
一、发酵液中氧的传递方程
C
Ci
P
Pi
气膜
液膜
N:传氧速率 kmol/
kg: 气膜传质系数 kmol/
Kl: 液膜传质系数 m/h
C*=P/H, 与气相中氧分压相平衡的液体中氧的浓度
Kl: 以氧浓度为推动力的总传递系数(m/h)
再令:单位体积的液体中所具有的氧的传递面积为 a (m2/m3)
Nv:体积传氧速率 kmol/
Kla: 以(C*-C)为推动力的体积溶氧系数 h-1
二、发酵液中氧的平衡
发酵液中供氧和需氧始终处于一个动态的平衡中
传递:
消耗:
r= QO2 .X
氧的平衡最终反映在发酵液中氧的浓度上面
三、供氧的调节
C有一定的工艺要求,所以可以通过Kla 和C*来调节
其中C*=P/H
Nv
H
P
Kla
第六章氧的供需及对发酵的影响