文档介绍：14好天气和坏天气
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好氧生物反应器
Huang Yan
11721777
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发酵为例分析
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生物反应器：用酶或生物体（如微生物）所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置系统中，微生物的耗氧速率受到酵液中氧浓度影响，而发酵液中的氧浓度又受到诸多因素的影响。
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氧传递的双膜理论
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气液界面
气泡
液膜
液相主体
固液界面
细胞团
液膜
细胞膜
细胞
生物反应
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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/m2
Kl: 液膜传质系数 m/h
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以液相浓度为基准推导式
kL为液膜传质系数；
kG为气膜传质系数；
Ci为气液界面上的平衡浓度；
C为反应液主流中氧的浓度；
C*为与气相氧分压相平衡的氧浓度；
H为亨利常数；
KL为以液膜为基准的总传质系数。
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两边同乘a（单位体积反应液中气液比表面积）
Na——单位体积反应液中氧的传质速率mol/m3s；
kLa——体积传质系数s-1；
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体积传质系数kLa作为一个整体在发酵过程中被测量出来，其值对在发酵过程中评估通气效率，调节溶氧有十分重要的意义。
常用的测量kLa的方法有亚硫酸盐氧化法、取样极谱法、物料衡算法、动态法、排气法和电极法等。
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亚硫酸盐法测定容积氧传递系数
正常条件下，亚硫酸根离子的氧化反应非常快，远大于氧的溶解速度。~ ，温度在20~45℃时，反应速度几乎不变。所以，氧一旦溶解于Na2SO3溶液中立即被氧化，反应液中的溶解氧浓度为零。此时氧的溶解速度（氧传递速度）成为控制氧化反应速度的决定因素。
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过量的碘与反应剩余的Na2SO3反应，再用标准的Na2S2O3溶液滴定剩余的碘。根据Na2S2O3溶液消耗的体积数，可求出的Na2SO3浓度。
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a也可以单独计算出来
a的大小取决于所设计的空气分布器、空气流动速率、反应器的体积、空气泡的直径等。
如果由空气分布器出口流出的空气流动速率为Fa，气泡在发酵罐中的停留时间为t ，气泡平均直径为dB，那么a可由下式给出：
气液比表面积的计算
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由于Fat/VL是单位液体体积与所对应气泡体积之比，也是通气后液柱的增高值与不通气时液柱高度之比，即气体的滞留量H0 ，所以
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影响氧传递速率的主要因素
把通入的气体打碎，强化涡流程度，使空气与发酵液充分混合

比表面积越大，氧传递速率越大.

氧传递系数K Lα是随空气量的增加而增大的，当增加通风量时，空气的线速度也就相应地增大，从而增加了溶氧，氧传递系数K Lα相应地也增大。
粘度、表面张力、离子液度、密度、扩散系数等，从而影响到气泡的大小、气泡的稳定性，进而对氧传递系数K Lα带来很大的影响。
分布于气液界面，改变传质阻力，进而影响氧传递系数K Lα
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研究内容
包括菌体生长速率、基质消耗速率、产物生成速率的相互关系，环境对三者的影响，以及影响其反应速率的条件。
目的：
通过动力学，研究各种物理，化学因素的影响,为调控提供依据,优化发酵的工艺条件及调控方式；
建立反应过程的动力学模型来模拟最适当的工艺流程和工艺参数，预测反应的趋势；
控制发酵过程，以至实现用计算机来进行控制.
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发酵动力学涉及的常规参数
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常用到的参变量：
菌体生长速率∶指单位体积、单位时间里生长的菌体量。菌体量一般指其干重。
菌体的比生长速率：菌体生长速率与菌体浓度之比。
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基质消耗速率：
基质的比消耗速率：
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产物生成速率:
产物形成的比速率
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生长得率：菌体的生长量相对于基质消耗量的得率，也称为细胞对基质的得率。
产物得率：相对于基质消耗量的代谢产物得率。
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ATP生长得率
消耗1molATP得到的菌体量，用YATP表示。
根据观察发现，许多微生物的YATP大致相同，一般认为YATP=10g细胞/ molATP。这个数值已经被用做估算细胞理论得率的一个常数。
维持系数m
“维持”是指活细胞群体在没有实质性的生长（即细胞生长和死亡处于动态平衡状态）和没有胞外代谢产物合成情况下的生命活动。
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发酵类型
酒精发酵