发酵学 第6章 通气与搅拌

1、氧是生物体生存的重要元素细胞的组成成分和各种产物的构成元素细胞的组成成分和各种产物的构成元素生物能量代谢的必需元素生物能量代谢的必需元素v好氧微生物在新陈代谢过程中（基质的氧化、菌好氧微生物在新陈代谢过程中（基质的氧化、菌体的生长、产物的形成）需要氧气，而氧气本身体的生长、产物的形成）需要氧气，而氧气本身是难溶性的气体，在培养过程中不能像其它的可是难溶性的气体，在培养过程中不能像其它的可溶性营养物质一样，一次供应就满足要求，而只溶性营养物质一样，一次供应就满足要求，而只能维持很短的时间。能维持很短的时间。 难溶：难溶：2525、一个大气压，空气中的、一个大气压，空气中的O O2 2在纯水中的在

2、纯水中的溶解度仅溶解度仅0.25mol/m0.25mol/m3 3。发酵液中含有各种成分，其溶解。发酵液中含有各种成分，其溶解度更低。度更低。 对于菌体浓度为对于菌体浓度为10101515个个/m/m3 3的发酵液，假定每个菌体的的发酵液，假定每个菌体的体积为体积为1010-16-16 m m3 3，细胞的呼吸强度为，细胞的呼吸强度为2.62.61010-3 -3 molO molO2 2/(kgs)/(kgs)，菌体密度为菌体密度为1000 kg/m1000 kg/m3 3，含水量，含水量80%80%，则每立方米培养液的，则每立方米培养液的需氧量为：需氧量为： 1010-16-1610101

3、515100010000.2 0.2 2.6 2.61010-3 -3 =0.052 molO =0.052 molO2 2/(m/(m3 3s)s) 0.25 0.25 0.052 = 4.8 (s) 0.052 = 4.8 (s) 培养液中的溶解氧最多可用培养液中的溶解氧最多可用4.84.8秒，因此必须连续通气。秒，因此必须连续通气。v1.供给微生物生长和代谢所需的氧气。v 2. 使发酵液充分混合，以便形成均匀的微生物悬浮液，促使营养物质从发酵液向菌体内及代谢产物从菌体内向发酵液的传递。生化反应器通气与搅拌目的v第一节第一节 发酵罐发酵罐v第二节第二节 工业发酵过程中氧的需求工业发酵过程中

4、氧的需求v第三节第三节 氧在溶液中的传递氧在溶液中的传递v第四节第四节 影响供氧的因素影响供氧的因素v第五节第五节 溶解氧、摄氧率和溶解氧、摄氧率和K Kl la a的测定的测定v一、机械搅拌发酵罐v二、其他发酵罐第一节 发酵罐通风发酵罐的类型v机械搅拌发酵罐v自吸式发酵罐v气升式发酵罐v伍式发酵罐v文氏管发酵罐v罐身v轴封v消泡器v搅拌器v挡板v空气分布管v换热装置 一、机械搅拌发酵罐一、机械搅拌发酵罐1.罐体v罐体由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成，材料一般为不锈钢。v罐顶还装有视镜及灯镜。v在罐顶上的接管有：进料管、补料管、排气管、接种管和压力表接管。v在罐身上的接管有冷却水进出管、取样

5、管和测控仪表接口。2.搅拌器v搅拌的作用： 液体通风后进入的气泡在搅拌中随着液体旋转使之所走路程延长，使发酵液中保持的空气数量增加。 通过搅拌，大气泡被搅拌器打碎，使空气与溶液均匀接触，使氧溶解于发酵液中。v搅拌器有轴向式（桨叶式、螺旋桨式）和径向式（涡轮式）两种。轴向式搅拌器轴向式搅拌器桨叶式螺旋桨式 径向式（涡轮式）搅拌器径向式（涡轮式）搅拌器平直叶弯叶箭叶3.挡板v挡板的作用： 改变液流的方向，由径向流改为轴向流，促使液体激烈翻动，增加溶解氧。一般在容器内壁面均匀安装一般在容器内壁面均匀安装4块挡板块挡板宽度为容器直径的宽度为容器直径的1/121/10。4.消泡器消泡器的作用是将泡沫打破

6、。最常用的形式有锯齿式、梳状式及孔板式。5.空气分布装置单管式分布装置： 管口正对罐底中央，与罐底的距离约40mm，这样的空气分散效果较好。环形管的分布装置： 喷孔向下，喷孔的总截面积约等于通风管的截面积。轴封v 轴封的作用是使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄漏和污染杂菌。v 常用的轴封有填料函和端面轴封两种。 填料函式轴封是由填料箱体，填料底衬套，填料压盖和压紧螺栓等零件构成，使旋转轴达到密封的效果。 端面式轴封又称机械轴封。密封作用是靠弹性元件（弹簧、波纹管等）的压力使垂直于轴线的动环和静环光滑表面紧密地相互贴合，并作相对转动而达到密封。 发酵罐的换热装置发酵罐的换热装置换热装置换

7、热装置夹套夹套内盘管内盘管优先采用夹套，减少优先采用夹套，减少容器内构件，便于清容器内构件，便于清洗，不占有效容积。洗，不占有效容积。夹套结构夹套结构夹套夹套在容器外侧，用焊接或法兰连接方式装设各种形在容器外侧，用焊接或法兰连接方式装设各种形状的钢结构，使其与容器外壁形成密闭的空间。状的钢结构，使其与容器外壁形成密闭的空间。此空间内通入加热或冷却介质，可加热或冷却容此空间内通入加热或冷却介质，可加热或冷却容器内的物料。器内的物料。这种装置的优点是：结构简单；加工容易，罐内这种装置的优点是：结构简单；加工容易，罐内无冷却设备，死角少，容易进行清洁灭菌工作，无冷却设备，死角少，容易进行清洁灭菌工作

8、，有利于发酵。有利于发酵。其缺点是：传热壁较厚，冷却水流速低，发酵时其缺点是：传热壁较厚，冷却水流速低，发酵时降温效果差降温效果差内盘管内盘管当反应器的热量仅靠外夹套传热，换热面积不够时当反应器的热量仅靠外夹套传热，换热面积不够时常采用常采用内盘管内盘管结构特点结构特点浸没在物料中，热量损失小，传热效果好，检修较困难。浸没在物料中，热量损失小，传热效果好，检修较困难。分类分类螺旋形盘管螺旋形盘管竖式蛇管竖式蛇管 螺旋形盘管螺旋形盘管 dDdD对称布置的几组对称布置的几组竖式蛇管：竖式蛇管： 传热传热 挡板作用挡板作用竖式蛇管竖式蛇管v1.自吸式发酵罐自吸式发酵罐 自吸式发酵罐是一种不需要空气压

9、缩机，而在搅拌过程中自吸入空气的发酵罐。v应用： 医药工业、酵母工业、生产葡萄糖酸钙、维生素C、酵母、蛋白酶等。取得了良好的成绩。二、其他发酵罐二、其他发酵罐1）结构）结构自吸式发酵罐自吸式发酵罐罐体的结构大罐体的结构大致上与通用式致上与通用式发酵罐相同，发酵罐相同，主要区别在于主要区别在于搅拌器的形状搅拌器的形状和结构不同。和结构不同。2）自吸式发酵罐的充气原理）自吸式发酵罐的充气原理 搅拌器由罐底向上伸入的主轴带动。搅拌器由罐底向上伸入的主轴带动。 叶轮旋转时叶片不断排开周围的液叶轮旋转时叶片不断排开周围的液体使其背侧形成真空，由导气管吸体使其背侧形成真空，由导气管吸入罐外空气。吸入的空气

10、与发酵液入罐外空气。吸入的空气与发酵液充分混合后在叶轮末端排出，并立充分混合后在叶轮末端排出，并立即通过导轮向罐壁分散，经挡板折即通过导轮向罐壁分散，经挡板折流涌向液面，均匀分布。流涌向液面，均匀分布。 3）自吸式发酵罐特点）自吸式发酵罐特点优点： 节约空气净化系统中的空气压缩机、冷却器、油水分 离器、空气贮罐、总过滤器设备，减少厂房占地面积。 减少工厂发酵设备投资约30左右。 设备便于自动化、连续化，降低劳动强度，减少劳动力 设备结构简单，溶氧效率高，操作方便。缺点： 由于罐压较低，对某些产品生产容易造成染菌。1）工作原理：在罐内中央有一个导流筒，将发酵液分为上升区（导流筒内）和下降区（导流

11、筒外），在上升区的下部安装了空气喷嘴，空气喷咀以250300m/s的速度喷入上升管，借喷咀的作用使空气泡分割细碎，与上升管的发酵液密切接触。由于上升管内的发酵液轻，加上压缩空气的喷流动能，使导流筒内的液体上升，导流筒外液体下降而进入上升管，形成反复的循环，供给发酵液所耗的溶解气量，使发酵正常进行。2.气升式发酵罐气升式发酵罐v优点 无机械搅拌结构，最大限度的减少了染菌率，减少了机械剪切力，对长菌丝的各种真菌尤为适宜。 无搅拌传动设备，节约动力约50。 气体提升，充分的气液混合，使氧气的传递利用极大提高，特别适合对于溶氧要求高的产品。 结构简单，操作和维修方便。v缺点 不能代替好气量较小的发酵罐

12、。2）气生式发酵罐特点3.伍式发酵罐伍式发酵罐主要部件是套筒、搅拌器。 工作原理工作原理v 这种发酵罐多应用纸浆废液发酵生产酵母。v 设备的缺点是结构复杂，清洗套筒较困难，消耗功率较高。搅拌时液体沿着套筒外向上升至液面，然后由套筒内返回罐底，搅拌器是用六根弯曲的空气管子焊于圆盘上，兼作空气分配器。空气由空心轴导入，经过搅拌器的空心管吹出，与被搅拌器甩出的液体相混合，发酵液在套筒外侧上升，由套筒内部下降，形成循环。4.文氏管发酵罐工作原理： 用泵将发酵液压入文氏管中，由于文氏管的收缩段中液体的流速增加，形成真空将空气吸入，并使气泡分散与液体混合，增加发酵液中的溶解氧。优点：吸氧的效率高，气、液、

13、固三相均匀混合，设备简单，无须空气压缩机及搅拌器，动力消耗省。缺点：气体吸入量与液体循环量之比降低，对于耗氧量较大的微生物发酵不适宜。v一、微生物对氧的需求一、微生物对氧的需求v二、氧在液体中的溶解特性二、氧在液体中的溶解特性v三、影响微生物需氧量的因素三、影响微生物需氧量的因素第二节工业发酵过程中氧的需求第二节工业发酵过程中氧的需求1）微生物摄氧率（微生物摄氧率（OUR; Oxygen Utilization Ratio) 单位体积培养液每小时消耗的氧量单位体积培养液每小时消耗的氧量mmolO2/(Lh)，记作，记作，因因微生物微生物种类、代谢途径、菌体浓度、温度、培养液成分及浓度的不同而异

14、。种类、代谢途径、菌体浓度、温度、培养液成分及浓度的不同而异。 2）呼吸强度呼吸强度(QO2) 单位重量的干菌体每小时消耗的氧量单位重量的干菌体每小时消耗的氧量mmolO2/(gh)，也称比耗氧速率，也称比耗氧速率1.耗氧速率微生物的耗氧速率可用两个物理量表示：微生物的耗氧速率可用两个物理量表示：二者关系：二者关系： QO2XX：每升培养液中菌体干重，：每升培养液中菌体干重，g/L一、微生物对氧的需求在溶氧浓度低时，呼吸强度随溶解氧浓度的增加而增加，当溶氧浓度达到某一值后，呼吸强度不再随溶解氧浓度的增加而变化，此时的溶氧浓度称为呼吸临界氧浓度，C临界2.呼吸临界氧浓度 作为环境因素对微生物反应

15、有直接影响；作为环境因素对微生物反应有直接影响； 被好氧性微生物吸收消耗，并直接参与生长代谢过程，被好氧性微生物吸收消耗，并直接参与生长代谢过程，可视为一种营养性底物。可视为一种营养性底物。1、溶解氧（DO; Dissolved Oxygen)二、氧在液体中的溶解特性二、氧在液体中的溶解特性2、饱和浓度气体和溶液接触一定时间后，气体分子在气气体和溶液接触一定时间后，气体分子在气-液二相中液二相中的浓度，就会达到动态平衡，此时溶解到溶液中的气的浓度，就会达到动态平衡，此时溶解到溶液中的气体分子数等于逸出溶液的气体分子数。若外界条件不体分子数等于逸出溶液的气体分子数。若外界条件不变，气体在溶液中的

16、浓度就不再随时间而变化，此浓变，气体在溶液中的浓度就不再随时间而变化，此浓度为饱和浓度或平衡浓度度为饱和浓度或平衡浓度3.影响饱和浓度值的因素1）温度 随着温度升高，气体分随着温度升高，气体分子运动加快，使饱和浓子运动加快，使饱和浓度下降。度下降。在1个大气压及不同温度 下纯氧在水中的溶解度（mmol/L)2） 溶液的性质溶质种类：溶质种类：气体在不同性质的溶液中的溶解度是不同的。气体在不同性质的溶液中的溶解度是不同的。溶质浓度：溶质浓度：通常浓度越高，溶解度越低通常浓度越高，溶解度越低在25、一个大气压下纯氧在不同溶液中的溶解度 (mmol/L)发酵液中的发酵液中的DODO比纯水中的比纯水中

17、的 DODO要小要小 在系统总分压小于在系统总分压小于5 5个大气压的情况下，氧的溶解度与总个大气压的情况下，氧的溶解度与总压和其他气体的分压无关，只与氧分压成直线相关，可用压和其他气体的分压无关，只与氧分压成直线相关，可用HenryHenry定律表示：定律表示： C* = PO2/H3）氧分压C C* * 与气相与气相P PO2O2达平衡时溶液中的氧浓度，达平衡时溶液中的氧浓度，mmolOmmolO2 2/L/LP PO2 O2 氧分压，氧分压， PaPaH H Henry Henry常数（与溶液性质、温度等有关），常数（与溶液性质、温度等有关），PaL/mmolOPaL/mmolO2 2气

18、相中氧浓度增加，溶液中溶氧浓度亦随之增加，必气相中氧浓度增加，溶液中溶氧浓度亦随之增加，必要时可向发酵液中通入纯氧以提高溶氧。要时可向发酵液中通入纯氧以提高溶氧。三、影响微生物需氧量的因素三、影响微生物需氧量的因素菌体处于对数生长阶段的呼吸强度较高，生长阶菌体处于对数生长阶段的呼吸强度较高，生长阶段的摄氧率大于产物合成期的摄氧率。段的摄氧率大于产物合成期的摄氧率。 1.1.微生物种类和生长阶段微生物种类和生长阶段2.2.培养基组成培养基组成3.3.培养液中溶解氧浓度培养液中溶解氧浓度C CL L的影响的影响碳源浓度在一定范围内，需氧量随碳源浓度的增加而增加。碳源浓度在一定范围内，需氧量随碳源浓

19、度的增加而增加。 当培养液中的溶解氧浓度当培养液中的溶解氧浓度CL高于菌体的高于菌体的C长临长临时，菌体的时，菌体的呼吸就不受影响。呼吸就不受影响。 温度越高，营养成分越丰富，其呼吸强度的临界值也增加温度越高，营养成分越丰富，其呼吸强度的临界值也增加 4.4.培养条件培养条件5.5.二氧化碳的影响二氧化碳的影响 二氧化碳是菌体代谢产生的气态终产物，它的生成与菌体二氧化碳是菌体代谢产生的气态终产物，它的生成与菌体的呼吸作用有关。的呼吸作用有关。在水中的溶解度是氧溶解度的在水中的溶解度是氧溶解度的30倍倍 。因而发酵过程中不及。因而发酵过程中不及时将培养液中的时将培养液中的CO2排出，势必影响菌的

20、呼吸，进而影响排出，势必影响菌的呼吸，进而影响菌的代谢。菌的代谢。v一、氧传递的阻力v二、氧的传递方程第三节氧在溶液中的传递第三节氧在溶液中的传递 在好氧发酵中，气态氧必须先溶解于发酵液中，然后在好氧发酵中，气态氧必须先溶解于发酵液中，然后才能传递到细胞表面，再经过简单的扩散作用进入细胞内，才能传递到细胞表面，再经过简单的扩散作用进入细胞内，参与菌体内的生物化学反应。参与菌体内的生物化学反应。 这是一系列的传递过程，这些传递过程需要克服供氧这是一系列的传递过程，这些传递过程需要克服供氧方面和需氧方面的各种阻力才能完成。方面和需氧方面的各种阻力才能完成。一、氧传递的阻力一、氧传递的阻力氧传递过程

21、中各项阻力的示意图1 1、供氧方面的阻力、供氧方面的阻力1）气膜阻力（ 1/k1 ）：为气体主流及气为气体主流及气- -液界面的气膜阻力，液界面的气膜阻力，与空气情况有关。与空气情况有关。2） 气液界面阻力（1/k2）：与空气情况有关，只有具备高与空气情况有关，只有具备高能量的氧分子才能透到液相中去，而其余的则返回气相。能量的氧分子才能透到液相中去，而其余的则返回气相。3）液膜阻力（1/k3）：为从气为从气- -液界面至液体主流间的液膜阻液界面至液体主流间的液膜阻力，与发酵液的成分和浓度有关。力，与发酵液的成分和浓度有关。4）液流阻力（1/k4）：液体主流中传递的阻力；也与发酵液液体主流中传递

22、的阻力；也与发酵液的成分和浓度有关。的成分和浓度有关。2、耗氧方面的阻力1）细胞周围液膜阻力（1/k5） 与发酵液的成分和浓度有关。与发酵液的成分和浓度有关。2）菌丝丛或团内的扩散阻力（1/k6） 与微生物的种类、生理特性状态有关，单细胞的细菌和酵与微生物的种类、生理特性状态有关，单细胞的细菌和酵母菌不存在这种阻力；对于菌丝，这种阻力最为突出。母菌不存在这种阻力；对于菌丝，这种阻力最为突出。3）细胞膜的阻力（1/k7）： 与微生物的生理特性有关。与微生物的生理特性有关。4）细胞内反应阻力（1/k8） 氧分子与细胞内呼吸酶系反氧分子与细胞内呼吸酶系反 应时的阻力；与微生物的种应时的阻力；与微生物

23、的种类、生理特性有关。类、生理特性有关。 由于氧很难溶于水，所以供氧方面的由于氧很难溶于水，所以供氧方面的液膜阻力（1/1/k k3 3 ）是）是氧溶于水时的限制因素。氧溶于水时的限制因素。 良好的搅拌使气泡和液体充分混合而产生湍流，可减少良好的搅拌使气泡和液体充分混合而产生湍流，可减少1/1/k k3 3、1/1/k k4 4，加速氧的传递。，加速氧的传递。 实验和计算证实，细胞壁上与液体主流中氧的浓度差很小，实验和计算证实，细胞壁上与液体主流中氧的浓度差很小，即即1/1/k k5 5很小很小；而；而菌丝丛（或菌丝团）的阻力（或菌丝团）的阻力（1/1/k k6 6）对菌丝体）对菌丝体的摄氧能

24、力影响显著。的摄氧能力影响显著。 在耗氧方面的主要阻力是在耗氧方面的主要阻力是1/1/k k6 6、1/1/k k7 7、1/1/k k8 8。 在搅拌和合理的在搅拌和合理的 工艺条件下，结团现象减少，因而能降低工艺条件下，结团现象减少，因而能降低1/1/k k6 6。 1/1/k k8 8与微生物生长及代谢的条件有关，若生长条件合适，与微生物生长及代谢的条件有关，若生长条件合适，代谢产物能及时移去，则代谢产物能及时移去，则1/1/k k8 8就会减少，否则就会增大。就会减少，否则就会增大。 微生物发酵过程中，通入发酵罐内的氧不断的溶解于微生物发酵过程中，通入发酵罐内的氧不断的溶解于培养液中，

25、以供菌体细胞代谢之用。这种由气态氧转变培养液中，以供菌体细胞代谢之用。这种由气态氧转变成液态氧的过程与液体吸收气体的过程相同，所以可以成液态氧的过程与液体吸收气体的过程相同，所以可以用描述气体溶解于液体的双膜理论中的传质公式表示用描述气体溶解于液体的双膜理论中的传质公式表示:N = KL a ( C* CL )kLa ，称为称为液相体积氧传递系数液相体积氧传递系数。二、氧传递方程式二、氧传递方程式 在发酵过程中，当溶氧浓度不变时，氧溶于液相的速在发酵过程中，当溶氧浓度不变时，氧溶于液相的速率等于微生物对溶氧的需求速率，则：率等于微生物对溶氧的需求速率，则：KLa (C* - CL) = QO2

26、 X = r 若供氧速率大于需氧速率，即若供氧速率大于需氧速率，即K KL La (a (C C* * - - C CL L) ) r r，此，此时发酵液中溶解氧浓度时发酵液中溶解氧浓度C CL L会不断增加，趋近于会不断增加，趋近于C C* * 。 若需氧速率大于供氧速率，则若需氧速率大于供氧速率，则C CL L 逐渐下降而趋向逐渐下降而趋向于零（尽管此时通气和搅拌可能仍在进行）于零（尽管此时通气和搅拌可能仍在进行） 由上式可看出，当微生物的摄氧率不变时（假定由上式可看出，当微生物的摄氧率不变时（假定C C* * 在在一定条件下也不变），一定条件下也不变）， K KL La a 越大，发酵液

27、中溶解氧浓度越大，发酵液中溶解氧浓度C CL L也越大；也越大；所以可用所以可用K KL La a的大小来衡量发酵设备的通气效的大小来衡量发酵设备的通气效率。率。 KLa =rC* - CL 实验室用的摇瓶和无搅拌的鼓泡装置，其实验室用的摇瓶和无搅拌的鼓泡装置，其KL La a值值约为约为1 1100 h100 h-1 -1； 带搅拌的发酵罐，其带搅拌的发酵罐，其K KL La a值约为值约为2002001000 h1000 h-1 -1。第四节影响供氧的因素第四节影响供氧的因素影响发酵过程中供氧的主要因素有推动力和液相体积氧传递系数。v一、影响氧传递推动力的因素一、影响氧传递推动力的因素v二

28、、影响液相体积氧传递系数二、影响液相体积氧传递系数KL的因素的因素一、影响氧传递推动力的因素一、影响氧传递推动力的因素2.降低发酵液中溶解氧浓度降低发酵液中溶解氧浓度CL1）温度：降低培养温度，但不能改变微生物的最适生长温度2）溶质含量：降低培养基中营养物质的含量，但不能改变最优培养基的配方3）氧分压：提高发酵罐内的氧分压（可行）减少通气量或降低搅拌转速（CL不能低于C临界）1.提高饱和溶氧浓度提高饱和溶氧浓度C二、影响液相体积氧传递系数二、影响液相体积氧传递系数KL的因素的因素影响因素：影响因素：搅拌功率搅拌功率空气流速空气流速发酵液的物理化学性质发酵液的物理化学性质泡沫状态泡沫状态空气分布

29、器形状空气分布器形状发酵罐结构发酵罐结构v 1.1.把空气分割成小气泡把空气分割成小气泡，增加气液接触面积，而且小气泡的上升的速，增加气液接触面积，而且小气泡的上升的速度要比大气泡慢，因此接触时间也增长。度要比大气泡慢，因此接触时间也增长。v 2.2.搅拌使液体作搅拌使液体作涡流运动涡流运动，使气泡不是直线上升，而是做螺旋运动上，使气泡不是直线上升，而是做螺旋运动上升，延长了气泡的运动路线，即增加了气液的接触时间。升，延长了气泡的运动路线，即增加了气液的接触时间。v 3.3.搅拌使发酵液呈湍流运动，从而搅拌使发酵液呈湍流运动，从而减少了气泡周围液膜的厚度减少了气泡周围液膜的厚度，减少，减少液膜

30、阻力，因而增大了液膜阻力，因而增大了K KL La av 4.4.减少菌丝结团减少菌丝结团，利于对氧的吸收，利于对氧的吸收v 5.5.尽快尽快排除废气排除废气，有利于细胞代谢，有利于细胞代谢1.搅拌功率对搅拌功率对KL的影响的影响搅拌提高溶氧系数的机制：但搅拌速度过快，剪切速度增大，菌体会受到损伤，且浪费动力但搅拌速度过快，剪切速度增大，菌体会受到损伤，且浪费动力2.2.空气流速空气流速气泛现象：气泛现象：在特定条件下，通入发酵罐内的空气流速达在特定条件下，通入发酵罐内的空气流速达到某一值时，使搅拌功率下降，当空气流速再增加时，搅到某一值时，使搅拌功率下降，当空气流速再增加时，搅拌功率不再下降

31、。此时的空气流速称为拌功率不再下降。此时的空气流速称为“气泛点气泛点”。提高发酵罐供氧能力：提高发酵罐供氧能力：提高搅拌功率，适当降低空气流速提高搅拌功率，适当降低空气流速KL随空气流速的增加而增加。但空气流速过随空气流速的增加而增加。但空气流速过大，搅拌器会出现大，搅拌器会出现“气泛气泛”现象。现象。 一般来说，用一组搅拌器时，过载空气流速为一般来说，用一组搅拌器时，过载空气流速为90m/h90m/h；用二组搅拌器时则可增加到用二组搅拌器时则可增加到150m/h150m/h。3.发酵液理化性质的影响发酵液理化性质的影响v菌体的生长和代谢导致发酵液的性质（表面张力、菌体的生长和代谢导致发酵液的

32、性质（表面张力、黏度、离子强度）发生改变，因而改变培养液中黏度、离子强度）发生改变，因而改变培养液中气泡的大小、稳定性以及液体的流动和界面液膜气泡的大小、稳定性以及液体的流动和界面液膜阻力进而影响阻力进而影响K KL La a 。发酵液粘度菌浓v在较稠厚的发酵液中形成流态性泡沫是难以自行消除的 其中的气体很难得到及时更新，影响呼吸 如气泡包围搅拌叶轮，导致气液不能充分混合4.4.泡沫的影响泡沫的影响5 5、空气分布器和发酵液高度对通气效率的影响、空气分布器和发酵液高度对通气效率的影响空气分布器有分散空气的作用空气分布器有分散空气的作用环形空气分布器的直径要环形空气分布器的直径要小于小于搅拌器的

33、直径搅拌器的直径高位发酵罐增加发酵罐的高度增加发酵罐的高度(D:H=1:7) (D:H=1:7) ；增加了气；增加了气- -液接触时间，提高液接触时间，提高了氧的利用率。了氧的利用率。v目的：随时了解发酵过程的供氧、需氧情目的：随时了解发酵过程的供氧、需氧情况和判断设备的供氧效果，从而有效的控况和判断设备的供氧效果，从而有效的控制发酵过程制发酵过程第五节第五节 溶解氧、摄氧率和溶解氧、摄氧率和K Kla la的测定的测定v1、溶解氧电极、溶解氧电极 覆膜溶解氧电极：主要由两个电极、电解质和覆膜溶解氧电极：主要由两个电极、电解质和一张能透气的塑料薄膜组成一张能透气的塑料薄膜组成一、溶解氧浓度的测定一、溶解氧浓度的测定v2、溶氧电极的标定、溶氧电极的标定C* I Iv3、溶解氧的测定、溶解氧的测定CL =I C*I I 当温度降至培养温度且未接种时的电流值定当温度降至培养温度且未接种时的电流值定为溶氧为溶氧100%。 v4、相对溶解氧浓度的测定、