生化工程第六章传氧与通气搅拌

,传氧与通气搅拌,第六章,本章讲述的内容,第一节氧对微生物生长的影响第二节传氧速率方程第三节影响传氧速率的因素第四节溶氧系数及其测定第五节搅拌功率及溶氧系数的计算,一、影响kLa的因素搅拌空气流速空气分布管罐内液柱高度醪液性质,第三节影响传氧速率的因素,根据经验公式:kLa=k(Pg/V)(Vs)(n),（1）搅拌,作用形成小气泡，增大比表面积液体涡流运动，增加气液接触时间料液湍流运动，促进传质使菌体分散，避免结团,kLa(Pg/V)Pg：通气搅拌功率,（2）空气流速,Vs较小时，KLa随Vs的增加而增加；Vs增加至一定程度后，如不改变搅拌速度，则会降低搅拌功率，使KLa降低，甚至发生“过载”现象。,kLaVsVs：空气线速度(m/s),VS=Q/S=4Q/D2,（3）空气分布管,改变气泡的大小，从而改变气泡的比表面积。气泡直径越小，溶氧系数就越大,（4）罐内液柱高度,根据经验数据：H/D从1增加到2，KLa增加40%H/D从2增加到3，KLa增加20%,（5）醪液性质,黏度表面张力泡沫,二、影响传质推动力(C*-C)的因素,关键：如何提高C*？根据亨利定律：降低亨利常数H提高氧分压PO2,亨利常数H取决于温度、溶质浓度，改变余地不大,2.氧分压PO2,如何提高氧分压PO2？提高罐压通入纯氧,测定生物反应器的传氧性能。判断发酵过程的供氧情况。为通风罐的研究过程找出设备参数与溶氧系数的关系，以便进行运用发酵罐的放大和合理设计。,为什么测kLa？,第四节溶氧系数及其测定,亚硫酸盐氧化法极谱法溶氧电极法,第四节溶氧系数及其测定,如何测kLa？,亚硫酸盐氧化法,在Cu2+存在下，2SO32-+O22SO42-剩余的SO32-与碘作用（碘量法）SO32-+I2+H2OSO42-+2I-+2H+,反应原理：,第四节溶氧系数及其测定,(ChemicalSulfideMethod),Na2SO31mol/L，CuSO410-3mol/L开阀通气，准确记录氧化时间。试验前后各移取一定量样液。以淀粉作指示剂，以标准碘液滴定至终点。,亚硫酸盐氧化法,方法：,第四节溶氧系数及其测定,Glossary,DissolvedOxygenProbe溶氧电极Sulfide硫化物Endpoint滴定终点Ion离子CopperSulfate硫酸铜Titration滴定Flask细口瓶Iodine碘Buret滴定管Solution溶液,极谱法,自学,第四节溶氧系数及其测定,阳极：PbPb2+2e阴极：2e+1/2O2+H2O2OH-,原理：溶氧电极实际上是一种电解电池，有两个电极，由银丝组成的阴极和由铅皮组成的阳极。电流与氧浓度成正比。,溶氧电极法,第四节溶氧系数及其测定,DissolvedOxygenProbeMethod,溶氧电极法稳态法,第四节溶氧系数及其测定,供氧需氧供需平衡,Nv=r,发酵液中氧浓度的变化瞬值可表示为：,溶氧电极法动态法DynamicMethod重点,第四节溶氧系数及其测定,停止通气，积分得，C=-rt+C0恢复通气，积分得，,Air,Nitrogen,switch,MassFlowcontroller,FlowMeter,FermentaterSparger,DOMeter,Computer,Saturationwithair&strippingwithnitrogen,例：利用动态法，在纯水中测定设备的kLa值,（纯水中r=0）,Soluble可溶的