氧的供需与传递.ppt

1、第三节 氧的供需与传递,一、工业发酵过程中氧的需求 二、培养过程氧的传递理论 三、影响氧传递速率的主要因素 四、控制溶氧的工艺手段 五、溶氧异常分析,一、工业发酵过程中氧的需求,（一）微生物对氧的需求量 （二）影响微生物需氧量的因素,（一）微生物对氧的需求量,1、比耗氧速率（呼吸强度） 2、摄氧率,1、比耗氧速率（呼吸强度）,2、摄氧率,（二）影响微生物需氧量的因素,1、微生物的种类和生长阶段 2、培养基的组成 3、培养液中溶解氧浓度 4、培养条件 5、培养液中CO2的积累,1、微生物的种类和生长阶段,2、培养基的组成,3、培养液中溶解氧浓度,4、培养条件,一般来说，温度愈高，培养基成分愈丰富

2、，微生物的呼吸强度愈高。当pH为最适pH时，微生物的需氧量最大。,5、培养液中CO2的积累,二、培养过程氧的传递理论,（一）氧传递过程 （二）氧传递过程的阻力 （三）氧传递过程的总传递阻力 （四）氧在传递过程的传递速率,图6-18 氧传递过程示意图,（一）氧传递过程,（二）氧传递过程的阻力,1、供氧方面阻力 2、耗氧方面阻力,1、供氧方面阻力,2、耗氧方面阻力,（三）氧传递过程的总传递阻力,（四）氧在传递过程的传递速率,三、影响氧传递速率的主要因素,（一）影响推动力（C*-CL）的因素 （二）影响气液表面积a的因素 （三）影响KL的因素 （四）影响KLa的因素,（一）影响推动力（C*-CL）的

3、因素,表6-11 25和1.01105Pa下纯氧在不同酸溶液中的溶氧度,（二）影响气液表面积a的因素,（三）影响KL的因素,（四）影响KLa的因素,1、搅拌 2、空气线速度 3、空气分布管 4、培养液性质 5、表面活性剂 6、离子强度 7、菌体浓度,1、搅拌,1、搅拌,1、搅拌,2、空气线速度,3、空气分布管,4、培养液性质,5、表面活性剂,6、离子强度,7、菌体浓度,四、控制溶氧的工艺手段,1、改变通风速率（增大通风量） 在低通气量情况下，增大通风量，从而改变KLa，提高溶氧浓度。 2、改变搅拌转速 增大转速可提高气液接触面积，降低了氧传递的阻力系数，延长了气泡在液体中的停留时间，从而使KL

4、a显著提高，提高了供氧能力。在搅拌转速较低时，增大搅拌转速，溶解氧浓度提高比较明显。 3、改变气体组成中的氧分压 用通入纯氧的方法来改变空气中的氧含量，因而提高了供氧能力。 4、改变罐压 增加罐压实际上是改变了氧的分压，从而提高了供氧能力。,四、控制溶氧的工艺手段,5、改变发酵液理化性质 当发酵液性质为限制氧传递的因素时，应根据具体情况对发酵液的某一物理性质进行改变，如：加消沫剂、补加无菌水、改变培养基成分等，来改善通气效果。 6、加入传氧中间介质 加入不溶于发酵液的中间液体介质，可以使发酵液呈乳化状态，使比表面积a增大，从而提高KLa，促进氧的传递。常用的传氧中间介质有血红蛋白、煤油、石蜡、甲苯、含氟碳化物等。 7、调节需氧方面 （1）控制培养基中营养物质浓度 主要通过减少菌体的生长速率，达到限制菌对氧的大量消耗，从而提高溶氧，有利于代谢产物的合成。 （2）通过降低培养温度得到较高溶氧值 降低培养温度，可减少菌的生长速率，从而提高溶氧。,五、溶氧异常分析,从发酵液中的溶氧变化可以了解微生物生长代谢是否正常，工艺控制是否合理，设备供氧能力是否充足等问题，为查找发酵不正常的原因、控制好发酵生长提供依据。 在发酵过程中引起溶氧异常下降的原因可能有以下几种情况：污染好气性杂菌；菌体代谢发生异常；某些设备或工艺控制发生故障或变化，如搅拌功率变小，搅拌转速减慢，消沫剂