第七章氣質(zhì)量傳遞ppt課件

1、第第 七七 章章 氣氣 液液 質(zhì)質(zhì) 量量 傳傳 遞遞 微生物反應(yīng)體系中氣液傳質(zhì)舉例 需氧培養(yǎng)中的氧傳遞 以氣態(tài)烴為碳源的微生物的培養(yǎng) 光合微生物培養(yǎng)中O2和CO2 的傳遞 氫利用菌中H2、O2、CO2的傳遞 固氮微生物對(duì)N2的利用 在好氣性微生物反應(yīng)中，傳質(zhì)的關(guān)鍵性問(wèn)題是氧的傳遞。第一節(jié)第一節(jié) 氧的溶解和微生物的耗氧氧的溶解和微生物的耗氧一、一、 氧在液體中的溶解氧在液體中的溶解1、溶解氧DO; Dissolved Oxygen) 作為環(huán)境因素對(duì)微生物反應(yīng)有直接影響；作為環(huán)境因素對(duì)微生物反應(yīng)有直接影響； 被好氧性微生物吸收消耗，并直接參與生長(zhǎng)代謝過(guò)程，被好氧性微生物吸收消耗，并直接參與生長(zhǎng)代謝

2、過(guò)程，可視為一種營(yíng)養(yǎng)性底物?？梢暈橐环N營(yíng)養(yǎng)性底物。 難溶：難溶：25C、一個(gè)大氣壓，空氣中的、一個(gè)大氣壓，空氣中的O2在純水在純水中的溶解度僅中的溶解度僅0.25mol/m3。發(fā)酵液中含有各種成分，。發(fā)酵液中含有各種成分，其溶解度更低。其溶解度更低。 對(duì)于菌體濃度為對(duì)于菌體濃度為1015個(gè)個(gè)/m3的發(fā)酵液，假定每個(gè)菌體的的發(fā)酵液，假定每個(gè)菌體的體積為體積為10-16 m3，細(xì)胞的呼吸強(qiáng)度為，細(xì)胞的呼吸強(qiáng)度為2.610-3 molO2/(kgs)，菌體密度為菌體密度為1000 kg/m3，含水量，含水量80%，則每立方米培養(yǎng)液，則每立方米培養(yǎng)液的需氧量為：的需氧量為： 10-1610151000

3、0.2 2.610-3 =0.052 molO2/(m3s) 0.25 0.052 = 4.8 (s) 培養(yǎng)液中的溶解氧最多可用培養(yǎng)液中的溶解氧最多可用4.8秒，因此必須連續(xù)通氣。秒，因此必須連續(xù)通氣。氧的飽和濃度單位：氧的飽和濃度單位：mmol O2/L, mg O2/L, ppm mmol O2/L, mg O2/L, ppm 或大氣壓或大氣壓 氣體和溶液接觸一定時(shí)間后，氣體分子在氣氣體和溶液接觸一定時(shí)間后，氣體分子在氣-液二相中的液二相中的濃度，就會(huì)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)溶解到溶液中的氣體分子濃度，就會(huì)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)溶解到溶液中的氣體分子數(shù)等于逸出溶液的氣體分子數(shù)。若外界條件不變，氣體在

4、數(shù)等于逸出溶液的氣體分子數(shù)。若外界條件不變，氣體在溶液中的濃度就不再隨時(shí)間而變化，此濃度為飽和濃度或溶液中的濃度就不再隨時(shí)間而變化，此濃度為飽和濃度或平衡濃度平衡濃度2、飽和濃度3、影響飽和濃度值的因素1溫度 隨著溫度升高，氣體分子運(yùn)動(dòng)加快，使飽和濃度下降。 在1個(gè)大氣壓及不同溫度 下純氧在水中的溶解度mmol/L)溫度 （C） 溶解度 0 2.18 10 1.70 15 1.54 20 1.38 25 1.26 30 1.16 35 1.09 40 1.03 當(dāng)純水與一個(gè)大氣壓的空氣相平衡時(shí)，溫度對(duì)氧當(dāng)純水與一個(gè)大氣壓的空氣相平衡時(shí)，溫度對(duì)氧飽和濃度的影響也可用下列經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算適用飽和濃度

5、的影響也可用下列經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算適用濃度為濃度為4 433C)33C)C* = 14.68/ (31.6 + t)C C* * - -與與1 1個(gè)大氣壓空氣相平衡的水中氧的飽和濃度，個(gè)大氣壓空氣相平衡的水中氧的飽和濃度，mol/m3mol/m3t- t- 溶液的溫度，溶液的溫度，C C 2） 溶液的性質(zhì)溶質(zhì)種類：氣體在不同性質(zhì)的溶液中的溶解度是不同的。溶質(zhì)種類：氣體在不同性質(zhì)的溶液中的溶解度是不同的。溶質(zhì)濃度：通常濃度越高，溶解度越低溶質(zhì)濃度：通常濃度越高，溶解度越低溶液濃度mol/L 鹽酸 硫酸 氯化鈉 0 1.26 1.26 1.26 0.5 1.21 1.21 1.07 1.0 1.16

6、1.12 0.89 2.0 1.12 1.02 0.71在25、一個(gè)大氣壓下純氧在不同溶液中的溶解度 (mmol/L)發(fā)酵液中的發(fā)酵液中的DODO比純水中的比純水中的 DODO要小要小 在系統(tǒng)總分壓小于在系統(tǒng)總分壓小于5個(gè)大氣壓的情況下，氧的溶解度與總個(gè)大氣壓的情況下，氧的溶解度與總壓和其他氣體的分壓無(wú)關(guān)，只與氧分壓成直線相關(guān)，可用壓和其他氣體的分壓無(wú)關(guān)，只與氧分壓成直線相關(guān)，可用Henry定律表示：定律表示： C* = PO2/H3氧分壓C C* * 與氣相與氣相PO2PO2達(dá)平衡時(shí)溶液中的氧濃度，達(dá)平衡時(shí)溶液中的氧濃度，mmolO2/LmmolO2/LPO2 PO2 氧分壓，氧分壓， Pa

7、PaH HenryH Henry常數(shù)與溶液性質(zhì)、溫度等有關(guān)），常數(shù)與溶液性質(zhì)、溫度等有關(guān)），PaL/mmolO2PaL/mmolO2氣相中氧濃度增加，溶液中溶氧濃度亦隨之增加，必氣相中氧濃度增加，溶液中溶氧濃度亦隨之增加，必要時(shí)可向發(fā)酵液中通入純氧以提高溶氧。要時(shí)可向發(fā)酵液中通入純氧以提高溶氧。二、微生物的攝氧率二、微生物的攝氧率攝氧率OUR; Oxygen Utilization Ratio) - 單位時(shí)間內(nèi)單位體積培養(yǎng)液中微生物攝取氧的量。記作 rO2 (mmol/Lh)rO2rO2因微生物種類、代謝途徑、菌體濃度、溫度、因微生物種類、代謝途徑、菌體濃度、溫度、培養(yǎng)液成分及濃度的不同而異。

8、培養(yǎng)液成分及濃度的不同而異。rO2rO2值的范圍一般在值的范圍一般在 2525100 mmol/Lh100 mmol/Lh比耗氧速率-相對(duì)于單位質(zhì)量的干菌體在單位時(shí)間內(nèi)所消耗的氧量。也稱呼吸強(qiáng)度；用QO2表示 (mmol O2 /g h) dtDOdXXrQOO122因菌種和反應(yīng)條件而異，一般在因菌種和反應(yīng)條件而異，一般在1.51.515 15 mmol /g h mmol /g h 在分批培養(yǎng)中，在分批培養(yǎng)中，rO2和和X隨時(shí)間而變化，隨時(shí)間而變化，QO2也隨時(shí)間變也隨時(shí)間變化。在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的后期，化。在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的后期，rO2達(dá)到最大值達(dá)到最大值rO2max。由。由rO2max和穩(wěn)態(tài)下的和

9、穩(wěn)態(tài)下的Xst可求得可求得QO2max。 在恒化器連續(xù)培養(yǎng)的定常態(tài)下，在恒化器連續(xù)培養(yǎng)的定常態(tài)下，rO2可表示為：可表示為： rO2=QO2X 由于由于QO2是是的函數(shù)，而的函數(shù)，而是底物如是底物如O2)的函的函數(shù)，因此微生物的數(shù)，因此微生物的QO2與培養(yǎng)液中的與培養(yǎng)液中的DO的函數(shù)關(guān)的函數(shù)關(guān)系可表示為系可表示為 QO2= QO2max DO/(Ko+DO)QO2QO2隨隨DODO的增加而升高；當(dāng)?shù)脑黾佣撸划?dāng)DODO增加增加 到一定值時(shí)，到一定值時(shí)，QO2QO2不再增加不再增加臨界溶氧濃度 -當(dāng)不存在其他限制性基質(zhì)時(shí)，如果溶氧濃度高于某定值，細(xì)胞的比耗氧速率保持恒定；如果溶氧濃度低于該值，

10、細(xì)胞的比耗氧速率就會(huì)大大下降；則該值即為臨界溶氧濃度。DOcri 在好氧微生物反應(yīng)中，一般取在好氧微生物反應(yīng)中，一般取 DO DOcri以保證反應(yīng)的正常進(jìn)行。以保證反應(yīng)的正常進(jìn)行。 微生物的臨界氧濃度大約是飽和濃度的微生物的臨界氧濃度大約是飽和濃度的1%25%微生物 臨界氧濃度 溫度（）固氮菌固氮菌 1.8-4.91.8-4.91010-2 -2 30 30大腸桿菌大腸桿菌 8.28.21010-3 -3 37 37粘質(zhì)沙雷氏菌粘質(zhì)沙雷氏菌 1.51.51010-2 -2 31 31假單胞菌假單胞菌 9 91010-3 -3 30 30酵母酵母 4.64.61010-3 -3 34.5 34.

11、5產(chǎn)黃青霉產(chǎn)黃青霉 2.22.21010-2 -2 24 24米曲霉米曲霉 2.02.01010-3 -3 30 30一些微生物的呼吸臨界氧濃度三、影響微生物需氧量的因素三、影響微生物需氧量的因素1、微生物種類種類不同，其生理特性不同，代謝活動(dòng)中的需氧量也不同種類不同，其生理特性不同，代謝活動(dòng)中的需氧量也不同2、培養(yǎng)基的組成與濃度培養(yǎng)基的組成對(duì)菌種的需氧量有顯著的影響，碳源的種培養(yǎng)基的組成對(duì)菌種的需氧量有顯著的影響，碳源的種類和濃度影響尤為顯著。類和濃度影響尤為顯著。一般而說(shuō)，碳源濃度在一定范圍內(nèi)，需氧量隨碳源濃度一般而說(shuō)，碳源濃度在一定范圍內(nèi)，需氧量隨碳源濃度的增加而增加。的增加而增加。3、

12、菌齡 不同菌種需氧量情況各異；同一菌種不同菌齡，其需氧程不同菌種需氧量情況各異；同一菌種不同菌齡，其需氧程度也不同；一般菌齡低者，呼吸強(qiáng)度高。度也不同；一般菌齡低者，呼吸強(qiáng)度高。 例如；菌齡為例如；菌齡為2424小時(shí)的產(chǎn)黃青霉呼吸強(qiáng)度最高小時(shí)的產(chǎn)黃青霉呼吸強(qiáng)度最高4、培養(yǎng)條件 pH、溫度等、溫度等 一般溫度愈高，營(yíng)養(yǎng)越豐富，臨界值也相應(yīng)越高一般溫度愈高，營(yíng)養(yǎng)越豐富，臨界值也相應(yīng)越高 5、有毒產(chǎn)物的形成及積累CO2CO2是菌體代謝產(chǎn)生的氣態(tài)終產(chǎn)物，它的生成與菌體的呼是菌體代謝產(chǎn)生的氣態(tài)終產(chǎn)物，它的生成與菌體的呼吸作用密切相關(guān)。吸作用密切相關(guān)。CO2CO2在水中的溶解度是氧的在水中的溶解度是氧的3

13、030倍，因而發(fā)酵過(guò)程中不及時(shí)倍，因而發(fā)酵過(guò)程中不及時(shí)將培養(yǎng)液中的將培養(yǎng)液中的CO2CO2排出，勢(shì)必影響菌的呼吸，進(jìn)而影響菌排出，勢(shì)必影響菌的呼吸，進(jìn)而影響菌的代謝。的代謝。第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)液中氧的傳遞培養(yǎng)液中氧的傳遞 在好氧發(fā)酵中，對(duì)微生物的供氧過(guò)程，首先是氣相中在好氧發(fā)酵中，對(duì)微生物的供氧過(guò)程，首先是氣相中的氧溶解在發(fā)酵液中，然后傳遞到細(xì)胞內(nèi)的呼吸酶位置上的氧溶解在發(fā)酵液中，然后傳遞到細(xì)胞內(nèi)的呼吸酶位置上而被利用。而被利用。 這是一系列的傳遞過(guò)程，這些傳遞過(guò)程又可分為供氧這是一系列的傳遞過(guò)程，這些傳遞過(guò)程又可分為供氧及耗氧兩個(gè)方面。及耗氧兩個(gè)方面。一、氧傳遞的阻力一、氧傳遞的阻力氧傳遞的

14、各種阻力示意圖供氧阻力耗氧阻力氧傳遞過(guò)程中各項(xiàng)阻力的示意圖供氧方面 包括通過(guò)氣膜、氣-液界面、液膜及液體主流的擴(kuò)散耗氧方面 包括氧分子自液體主流通過(guò)液膜、菌絲叢、細(xì)胞膜及細(xì)胞內(nèi)的擴(kuò)散。氧傳遞可分供氧和耗氧兩個(gè)方面：氧分子在一系列的擴(kuò)散中，各步均有一推動(dòng)力氧的分氧分子在一系列的擴(kuò)散中，各步均有一推動(dòng)力氧的分壓或濃度差來(lái)克服各自的阻力。壓或濃度差來(lái)克服各自的阻力。1 1、供氧方面的阻力、供氧方面的阻力1氣膜阻力（ 1/k1 ; 1/KG）：為氣體主流及氣-液界面的氣膜阻力，與空氣情況有關(guān)。2） 氣液界面阻力1/k2；1/KI）：與空氣情況有關(guān)，只有具備高能量的氧分子才能透到液相中去，而其余的則返回

15、氣相。3液膜阻力1/k3; 1/KL ）：為從氣-液界面至液體主流間的液膜阻力，與發(fā)酵液的成分和濃度有關(guān)。4液流阻力1/k4; 1/KLB）：液體主流中傳遞的阻力；也與發(fā)酵液的成分和濃度有關(guān)。2、耗氧方面的阻力1細(xì)胞周圍液膜阻力1/k5; 1/KLC） 與發(fā)酵液的成分和濃度有關(guān)。2菌絲叢或團(tuán)內(nèi)的擴(kuò)散阻力1/k6; 1/KA） 與微生物的種類、生理特性狀態(tài)有關(guān)，單細(xì)胞的細(xì)菌和酵母菌不存在這種阻力；對(duì)于菌絲，這種阻力最為突出。3細(xì)胞膜的阻力1/k7; 1/KW）： 與微生物的生理特性有關(guān)。4細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)阻力1/k8; 1/KR） 氧分子與細(xì)胞內(nèi)呼吸酶系反 應(yīng)時(shí)的阻力；與微生物的種類、生理特性有關(guān)。1

16、/k1 1/k1 、1/k21/k2與空氣情況有關(guān)與空氣情況有關(guān)1/k3 1/k3 、1/k4 1/k4 、1/k51/k5與發(fā)酵液成分、濃度有關(guān)與發(fā)酵液成分、濃度有關(guān)1/k6 1/k6 、1/k7 1/k7 、1/k81/k8與微生物的種類、特性、生理狀態(tài)有關(guān)與微生物的種類、特性、生理狀態(tài)有關(guān)氧在傳遞過(guò)程中，需損失推動(dòng)力以克服上述阻力，過(guò)程氧在傳遞過(guò)程中，需損失推動(dòng)力以克服上述阻力，過(guò)程中需克服的中需克服的 總阻力等于供氧阻力和耗氧阻力之和，即：總阻力等于供氧阻力和耗氧阻力之和，即：R = 1/k1 +1/k2 +1/k3 +- +1/k8R = 1/k1 +1/k2 +1/k3 +- +1

17、/k81/Kt = 1/KG + 1/KI + 1/KL + 1/KLB + 1/KLC + 1/KIS1/Kt = 1/KG + 1/KI + 1/KL + 1/KLB + 1/KLC + 1/KIS + 1/KA + 1/KW + 1/KR + 1/KA + 1/KW + 1/KR 供氧方面供氧方面 由于氧很難溶于水，所以供氧方面的液膜阻力由于氧很難溶于水，所以供氧方面的液膜阻力1/k3 ; 1/KL ）是氧溶于水時(shí)的限制因素。）是氧溶于水時(shí)的限制因素。 良好的攪拌使氣泡和液體充分混合而產(chǎn)生湍流，可減少良好的攪拌使氣泡和液體充分混合而產(chǎn)生湍流，可減少1/k3、1/k4，加速氧的傳遞。，加速

18、氧的傳遞。耗氧方面耗氧方面 實(shí)驗(yàn)和計(jì)算證實(shí)，細(xì)胞壁上與液體主流中氧的濃實(shí)驗(yàn)和計(jì)算證實(shí)，細(xì)胞壁上與液體主流中氧的濃度差很小，即度差很小，即1/k5很?。欢z叢或菌絲團(tuán)的很??；而菌絲叢或菌絲團(tuán)的阻力阻力1/k6對(duì)菌絲體的攝氧能力影響顯著。對(duì)菌絲體的攝氧能力影響顯著。 在耗氧方面的主要阻力是在耗氧方面的主要阻力是1/k6、1/k7、1/k8。 在攪拌和合理的在攪拌和合理的 工藝條件下，結(jié)團(tuán)現(xiàn)象減少，因工藝條件下，結(jié)團(tuán)現(xiàn)象減少，因而能降低而能降低1/k6。 1/k8與微生物生長(zhǎng)及代謝的條件有關(guān)，若生長(zhǎng)條與微生物生長(zhǎng)及代謝的條件有關(guān)，若生長(zhǎng)條件合適，代謝產(chǎn)物能及時(shí)移去，則件合適，代謝產(chǎn)物能及時(shí)移去，則

19、1/k8就會(huì)減少，就會(huì)減少，否則就會(huì)增大。否則就會(huì)增大。 當(dāng)氧的傳遞達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，總的傳遞速率與串聯(lián)的各步當(dāng)氧的傳遞達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，總的傳遞速率與串聯(lián)的各步傳遞速率相等，這時(shí)通過(guò)單位體積的傳遞速率為：傳遞速率相等，這時(shí)通過(guò)單位體積的傳遞速率為：nO2 = =推動(dòng)力阻力 Pi1/K inO2 nO2 氧的傳遞通量氧的傳遞通量 ( (傳遞速率傳遞速率) ) ，mol/(m3s)mol/(m3s)Pi Pi 各階段的推動(dòng)力分壓差），各階段的推動(dòng)力分壓差），PaPa1/K i 1/K i 各階段的傳遞阻力，各階段的傳遞阻力，Ns/molNs/molnO2 = = = = = C C 1 C 2 C 8 K

20、1/k1 1/k2 1/k8二、氣液相間的氧傳遞和氧傳質(zhì)方程式二、氣液相間的氧傳遞和氧傳質(zhì)方程式氧傳遞的主要阻力存在于氣膜和液膜中氧傳遞的主要阻力存在于氣膜和液膜中氣液界面附近的氧分壓或溶解氧濃度變化當(dāng)氣液傳遞過(guò)程處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，通過(guò)液膜和氣膜的傳遞速率相當(dāng)氣液傳遞過(guò)程處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，通過(guò)液膜和氣膜的傳遞速率相等，即：等，即：nO2 = = = = ppI1/KGpp*1/KGCICL1/KLC*CL1/KLp 氣體主體氧分壓，氣體主體氧分壓，Pa ; pI 氣液界面氧分壓，氣液界面氧分壓， PaCI 氣液界面氧濃度，氣液界面氧濃度， mol/m3 ; CL 液相主體氧濃度，液相主體氧濃度， mol/

21、m3 p* 與與CL平衡的氣相氧分壓，平衡的氣相氧分壓， Pa ; C* 與與p平衡的液相氧濃度，平衡的液相氧濃度， mol/m3 KG 以氧分壓為推動(dòng)力的總傳遞系數(shù)以氧分壓為推動(dòng)力的總傳遞系數(shù), mol/(m2sPa)KL 以氧濃度為推動(dòng)力的總傳遞系數(shù)，以氧濃度為推動(dòng)力的總傳遞系數(shù)，m/s在穩(wěn)定情況下，氧分子從氣體主體擴(kuò)散到液體主體的傳在穩(wěn)定情況下，氧分子從氣體主體擴(kuò)散到液體主體的傳遞速率可表示為：遞速率可表示為：OTR = KL a ( C* CL ) OTR 單位體積培養(yǎng)液中的氧傳遞速率，單位體積培養(yǎng)液中的氧傳遞速率， mol/(m3s) a 比表面積，比表面積， m2/m3 KL 以氧

22、濃度為推動(dòng)力的傳遞系數(shù)，以氧濃度為推動(dòng)力的傳遞系數(shù)，m/sG/ = KLa V (C* - CL)G -溶解于液體中的氧量，mmol - 氣-液接觸時(shí)間，h V - 培養(yǎng)液的體積，LCL - 液相中氧的濃度，mmol/LC* - 與氣相中氧分壓相平衡的液相中的氧飽和濃度，mmol/LKL - 以濃度差表示推動(dòng)力的傳質(zhì)系數(shù)氧傳質(zhì)系數(shù)），m/ha- 比表面積即單位體積的液體中所含的氣-液接觸面積），m2/m3 氧傳質(zhì)方程：氧傳質(zhì)方程：G/ = KLa V (C* - CL)OTR = KL a ( C* CL )由于由于“a a不易測(cè)得，因此常將不易測(cè)得，因此常將 KLaKLa作為一項(xiàng)來(lái)處理，作為

23、一項(xiàng)來(lái)處理，稱為體積氧傳遞系數(shù)或供氧系數(shù)，單位為稱為體積氧傳遞系數(shù)或供氧系數(shù)，單位為 h-1h-1微生物對(duì)氧的需求速率，也即使氧不成為發(fā)酵的限制因微生物對(duì)氧的需求速率，也即使氧不成為發(fā)酵的限制因素而必須滿足的供氧速率：素而必須滿足的供氧速率：G/ = QO2XV = r V OTR = rQO2 - 微生物的呼吸強(qiáng)度，微生物的呼吸強(qiáng)度，mmol O2/g(干菌體干菌體)hX - 菌體濃度，菌體濃度，g/LV - 培養(yǎng)液體積，培養(yǎng)液體積，L r - 培養(yǎng)物的攝氧率，培養(yǎng)物的攝氧率，mmolO2/Lh 在發(fā)酵過(guò)程中，當(dāng)溶氧濃度不變時(shí)，氧溶于液相的速在發(fā)酵過(guò)程中，當(dāng)溶氧濃度不變時(shí)，氧溶于液相的速率等

24、于微生物對(duì)溶氧的需求速率，那么：率等于微生物對(duì)溶氧的需求速率，那么：KLa (C* - CL) = QO2 X = rKLa =rC* - CL 若供氧速率大于需氧速率，即若供氧速率大于需氧速率，即KLa (CKLa (C* * - CL) - CL) r r，此時(shí)發(fā)酵液中溶解氧濃度，此時(shí)發(fā)酵液中溶解氧濃度CLCL會(huì)不斷增會(huì)不斷增加，趨近于加，趨近于C C* * 。 若需氧速率大于供氧速率，則若需氧速率大于供氧速率，則CL CL 逐漸下降而趨向于零盡管此時(shí)通氣和攪拌可能仍在逐漸下降而趨向于零盡管此時(shí)通氣和攪拌可能仍在進(jìn)行）進(jìn)行） 由上式可看出，當(dāng)微生物的攝氧率不變時(shí)假定由上式可看出，當(dāng)微生物的

25、攝氧率不變時(shí)假定C* 在在一定條件下也不變），一定條件下也不變）， KLa 越大，發(fā)酵液中溶解氧濃度越大，發(fā)酵液中溶解氧濃度CL也越大；所以可用也越大；所以可用KLa的大小來(lái)衡量發(fā)酵設(shè)備的通氣的大小來(lái)衡量發(fā)酵設(shè)備的通氣效率。效率。 KLa =rC* - CL 實(shí)驗(yàn)室用的搖瓶和無(wú)攪拌的鼓泡裝置，其實(shí)驗(yàn)室用的搖瓶和無(wú)攪拌的鼓泡裝置，其KLaKLa值約為值約為1 1100 h-1100 h-1； 帶攪拌的發(fā)酵罐，其帶攪拌的發(fā)酵罐，其KLaKLa值約為值約為2002001000 h-11000 h-1。第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)酵液的流變特性發(fā)酵液的流變特性 微生物發(fā)酵液是由三個(gè)體系組成的，即液相、固相和氣相微

26、生物發(fā)酵液是由三個(gè)體系組成的，即液相、固相和氣相 液相中有可溶性的營(yíng)養(yǎng)物、可溶性鹽類和微生物代謝產(chǎn)物；液相中有可溶性的營(yíng)養(yǎng)物、可溶性鹽類和微生物代謝產(chǎn)物；固相包括單個(gè)菌絲體或菌絲團(tuán)菌絲叢）、不溶性營(yíng)養(yǎng)物和某些特殊的微生物代謝物；固相包括單個(gè)菌絲體或菌絲團(tuán)菌絲叢）、不溶性營(yíng)養(yǎng)物和某些特殊的微生物代謝物；氣相包括通入的無(wú)菌空氣包括未溶解的氧）、微生物代謝產(chǎn)生的氣相包括通入的無(wú)菌空氣包括未溶解的氧）、微生物代謝產(chǎn)生的CO2CO2等氣體、某些低分子等氣體、某些低分子量易揮發(fā)的物質(zhì)等量易揮發(fā)的物質(zhì)等 由于微生物的代謝作用，發(fā)酵液中各種物質(zhì)的組成不斷變化，表現(xiàn)為發(fā)酵液的理化性質(zhì)由于微生物的代謝作用，發(fā)酵液

27、中各種物質(zhì)的組成不斷變化，表現(xiàn)為發(fā)酵液的理化性質(zhì)的不斷變化，如固形物質(zhì)的含量、發(fā)酵液的黏度、表面張力、離子強(qiáng)度等。的不斷變化，如固形物質(zhì)的含量、發(fā)酵液的黏度、表面張力、離子強(qiáng)度等。 這些變化對(duì)三相體系之間的混合、氧的溶解速度、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)移等均產(chǎn)生影響。這些變化對(duì)三相體系之間的混合、氧的溶解速度、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)移等均產(chǎn)生影響。一、流體類型一、流體類型在切向力作用下平行板內(nèi)液體速度分布 在兩塊相互靠近的平行板在兩塊相互靠近的平行板之間充滿液體，下板固定不之間充滿液體，下板固定不動(dòng)，給上板施加一作用力動(dòng)，給上板施加一作用力F F，使上板以一定的速度使上板以一定的速度運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。其中與上板接觸的流體層

28、以其中與上板接觸的流體層以與上板相同的速度一起運(yùn)動(dòng)，與上板相同的速度一起運(yùn)動(dòng)，與下板接觸的流體則保持靜與下板接觸的流體則保持靜止，中間各層因流體的內(nèi)摩止，中間各層因流體的內(nèi)摩擦產(chǎn)生速度不等的平行運(yùn)動(dòng)，擦產(chǎn)生速度不等的平行運(yùn)動(dòng)，在流體層中產(chǎn)生速度在流體層中產(chǎn)生速度 梯度。梯度。剪應(yīng)力 (shear stress) 單位流體面積上的切向力；F/A當(dāng)剪應(yīng)力與速度梯度成正比時(shí)，可用牛頓黏性定律來(lái)表示：當(dāng)剪應(yīng)力與速度梯度成正比時(shí)，可用牛頓黏性定律來(lái)表示： 剪應(yīng)力，剪應(yīng)力， N/m2 N/m2 或或 PaPad d /dx = /dx = 速度梯度或切變率速度梯度或切變率(shear rate)(shea

29、r rate)，s s1 1 液體黏度，液體黏度，(kgs)/m2(kgs)/m2 = （d /dx）= = / 牛頓型與非牛頓型流體剪應(yīng)力與切變率的關(guān)系1- 牛頓型流體2-平漢塑性流體3-擬塑性流體4-漲塑性流體5-凱松流體牛頓型流體非牛頓型流體平漢塑性流體 擬塑性流體漲塑性流體 凱松流體一）一） 牛頓型牛頓型 (Newtonian) (Newtonian) 流體流體 1 1服從牛頓黏性定律；服從牛頓黏性定律；2 2剪應(yīng)力與剪切速率之間呈直線關(guān)系；直線的斜剪應(yīng)力與剪切速率之間呈直線關(guān)系；直線的斜率即為黏度率即為黏度 ；3 3黏度黏度 只是溫度的函數(shù)，與流變狀態(tài)無(wú)關(guān)，只是溫度的函數(shù)，與流變狀態(tài)

30、無(wú)關(guān)，因此是一常數(shù)。因此是一常數(shù)。 也即意味著發(fā)酵罐中攪拌轉(zhuǎn)速的快慢對(duì)黏度沒(méi)也即意味著發(fā)酵罐中攪拌轉(zhuǎn)速的快慢對(duì)黏度沒(méi)有影響，且在發(fā)酵罐的全培養(yǎng)液中的任何局部的有影響，且在發(fā)酵罐的全培養(yǎng)液中的任何局部的黏度相同。黏度相同。二非牛頓型流體二非牛頓型流體1不服從牛頓黏性定律不服從牛頓黏性定律2其黏度其黏度不是常數(shù)，它不僅是溫度的函數(shù)，而不是常數(shù)，它不僅是溫度的函數(shù)，而且隨流動(dòng)狀態(tài)而異，因此沒(méi)有固定的黏度值。且隨流動(dòng)狀態(tài)而異，因此沒(méi)有固定的黏度值。平漢塑性流體 擬塑性流體漲塑性流體 凱松流體3 3根據(jù)剪應(yīng)力與切變率根據(jù)剪應(yīng)力與切變率間的關(guān)系，分為：間的關(guān)系，分為：1、擬塑性pseudoplastic流

31、體 主要特征是黏度隨著剪應(yīng)速率的增主要特征是黏度隨著剪應(yīng)速率的增高而降低。高而降低。 流體的剪應(yīng)力與剪切速率間不呈直線關(guān)系，而呈凸形曲線關(guān)流體的剪應(yīng)力與剪切速率間不呈直線關(guān)系，而呈凸形曲線關(guān)系，表明剪切速率的增加，剪應(yīng)力的增加隨之減小，即增加流速系，表明剪切速率的增加，剪應(yīng)力的增加隨之減小，即增加流速會(huì)降低流體的粘性阻力。會(huì)降低流體的粘性阻力。K 均勻度常數(shù)稠度系數(shù)），均勻度常數(shù)稠度系數(shù)）， Pas n 流態(tài)指流態(tài)指數(shù)數(shù) 流態(tài)指數(shù)流態(tài)指數(shù)n n 表示非牛頓流體性質(zhì)的顯著程度，表示非牛頓流體性質(zhì)的顯著程度， n = 1n = 1為牛為牛頓型流體；頓型流體； n n 值偏離值偏離1 1愈遠(yuǎn)，非牛頓

32、型流體性質(zhì)愈顯著。愈遠(yuǎn)，非牛頓型流體性質(zhì)愈顯著。 = K n其流變特性可表示為：其流變特性可表示為：0n1 擬塑性流體，在不同攪拌轉(zhuǎn)速下，所顯示出的黏度不同；在同一攪拌轉(zhuǎn)速下，培養(yǎng)液中擬塑性流體，在不同攪拌轉(zhuǎn)速下，所顯示出的黏度不同；在同一攪拌轉(zhuǎn)速下，培養(yǎng)液中的剪應(yīng)速率隨著離開(kāi)攪拌渦輪的徑向距離，按指數(shù)倍數(shù)降低，故離開(kāi)渦輪的徑向距離越遠(yuǎn)，的剪應(yīng)速率隨著離開(kāi)攪拌渦輪的徑向距離，按指數(shù)倍數(shù)降低，故離開(kāi)渦輪的徑向距離越遠(yuǎn)，黏度越高。黏度越高。 許多高分子化合物如黃原膠、聚丙烯酸鈉、羧甲基纖維素許多高分子化合物如黃原膠、聚丙烯酸鈉、羧甲基纖維素等的水溶液，許多絲狀菌如青霉、曲霉、鏈霉菌等的培養(yǎng)液等的水

33、溶液，許多絲狀菌如青霉、曲霉、鏈霉菌等的培養(yǎng)液都表現(xiàn)出擬塑性。都表現(xiàn)出擬塑性。2、漲塑性dilatant流體 主要特征是黏度隨著剪應(yīng)速率的增加而增高。主要特征是黏度隨著剪應(yīng)速率的增加而增高。 流體的剪應(yīng)力與剪切速率間不呈直線關(guān)系，而呈凹形流體的剪應(yīng)力與剪切速率間不呈直線關(guān)系，而呈凹形曲線關(guān)系，表明剪切速率的增加，剪應(yīng)力也隨之增加，流曲線關(guān)系，表明剪切速率的增加，剪應(yīng)力也隨之增加，流體的流動(dòng)阻力隨之加大。體的流動(dòng)阻力隨之加大。 = K n 其流變特性可表示為：其流變特性可表示為：n 1值越大，非牛頓特性就越顯著。 鏈霉素、四環(huán)素、慶大霉素的前期發(fā)酵液，很稀的酵鏈霉素、四環(huán)素、慶大霉素的前期發(fā)酵液

34、，很稀的酵母懸浮液呈漲塑性。母懸浮液呈漲塑性。3、平漢bingham塑性流體 主要特征是當(dāng)剪應(yīng)力小于屈服應(yīng)力時(shí)，液體不發(fā)生流動(dòng)，主要特征是當(dāng)剪應(yīng)力小于屈服應(yīng)力時(shí)，液體不發(fā)生流動(dòng)，只有當(dāng)剪應(yīng)力超過(guò)屈服應(yīng)力時(shí)才發(fā)生流動(dòng)。只有當(dāng)剪應(yīng)力超過(guò)屈服應(yīng)力時(shí)才發(fā)生流動(dòng)。 它的流態(tài)曲線也呈直線，但不通過(guò)原點(diǎn)。它的流態(tài)曲線也呈直線，但不通過(guò)原點(diǎn)。 = 0 + 0 屈服應(yīng)力屈服應(yīng)力(在縱軸上的截距在縱軸上的截距) ，Pa 剛性系數(shù)，剛性系數(shù)， Pas 其流變特性可用下式表示其流變特性可用下式表示: :黑曲霉、產(chǎn)黃青霉、灰色鏈霉菌等絲狀菌的發(fā)酵液呈平漢黑曲霉、產(chǎn)黃青霉、灰色鏈霉菌等絲狀菌的發(fā)酵液呈平漢塑性。塑性。4、

35、凱松(Casson)流體 其流變特性可表示為：其流變特性可表示為： 1/2 = C1/2 + KC 1/2 C1/2 C1/2 屈服應(yīng)力，屈服應(yīng)力，PaPaKC KC 凱松黏度凱松黏度, Pa1/2 s1/2, Pa1/2 s1/2有研究表明青霉素發(fā)酵液為凱松流體有研究表明青霉素發(fā)酵液為凱松流體 剪應(yīng)力與剪切速率的關(guān)系表現(xiàn)為一不通過(guò)原剪應(yīng)力與剪切速率的關(guān)系表現(xiàn)為一不通過(guò)原點(diǎn)的曲線。點(diǎn)的曲線。非牛頓流體沒(méi)有確定的黏度值，通常把一定切變率下剪非牛頓流體沒(méi)有確定的黏度值，通常把一定切變率下剪應(yīng)力與此切變率之比稱為表觀黏度應(yīng)力與此切變率之比稱為表觀黏度( (a) a) 。 a = / 平漢塑性流體、擬

36、塑性流平漢塑性流體、擬塑性流體和凱松流體的表觀黏度體和凱松流體的表觀黏度隨切變率的增大而減??；隨切變率的增大而減?。粷q塑性流體的表觀黏度則漲塑性流體的表觀黏度則隨切變率的增大而增大。隨切變率的增大而增大。發(fā)酵罐中的非牛頓流體的平均切變率與攪拌轉(zhuǎn)速成正比：發(fā)酵罐中的非牛頓流體的平均切變率與攪拌轉(zhuǎn)速成正比： = N 平均切變率，平均切變率，s s1 1N N 攪拌器轉(zhuǎn)速，攪拌器轉(zhuǎn)速，s s1 1 無(wú)因次常數(shù)無(wú)因次常數(shù) 對(duì)于不同的非牛頓流體，采用不同型式和大小的攪拌器，常數(shù)對(duì)于不同的非牛頓流體，采用不同型式和大小的攪拌器，常數(shù) 值在值在10-1310-13之間；之間； 對(duì)于兩層的渦輪漿式攪拌器對(duì)于兩

37、層的渦輪漿式攪拌器可取可取11.511.5。 產(chǎn)生菌 產(chǎn)物 流變學(xué)性質(zhì)產(chǎn)黃青霉產(chǎn)黃青霉 青霉素青霉素 擬塑性擬塑性盾殼霉盾殼霉 甾類羥化甾類羥化 平漢塑性平漢塑性諾爾斯氏鏈霉菌諾爾斯氏鏈霉菌 制霉菌素制霉菌素 牛頓型牛頓型雪白鏈霉菌雪白鏈霉菌 新生霉素新生霉素 平漢塑性平漢塑性灰色鏈霉菌灰色鏈霉菌 鏈霉素鏈霉素 平漢塑性平漢塑性內(nèi)孢霉內(nèi)孢霉 葡萄糖糖化酶葡萄糖糖化酶 平漢塑性平漢塑性部分絲狀菌發(fā)酵液的流變學(xué)性質(zhì)二、發(fā)酵液的流變學(xué)二、發(fā)酵液的流變學(xué)不同的發(fā)酵液可呈不同的流體類型不同的發(fā)酵液可呈不同的流體類型 發(fā)酵液，特別是含有固形物數(shù)量較多的發(fā)酵液，往往表現(xiàn)發(fā)酵液，特別是含有固形物數(shù)量較多的發(fā)酵

38、液，往往表現(xiàn)為非牛頓流體特性。為非牛頓流體特性。 一般每升含有一般每升含有2020克或更克或更多的菌體和固形物的培養(yǎng)多的菌體和固形物的培養(yǎng)液，均呈現(xiàn)非牛頓型流體液，均呈現(xiàn)非牛頓型流體中的平漢塑性流體性質(zhì)。中的平漢塑性流體性質(zhì)。放線菌搖瓶發(fā)酵菌絲球霉菌、放線菌的菌絲體在發(fā)酵中雖不呈典型的顆粒狀，但錯(cuò)霉菌、放線菌的菌絲體在發(fā)酵中雖不呈典型的顆粒狀，但錯(cuò)綜復(fù)雜交織的網(wǎng)狀菌絲叢和松散結(jié)構(gòu)的菌絲球狀體可看作是綜復(fù)雜交織的網(wǎng)狀菌絲叢和松散結(jié)構(gòu)的菌絲球狀體可看作是固形物。固形物。 在發(fā)酵過(guò)程中，培在發(fā)酵過(guò)程中，培養(yǎng)液流動(dòng)模型參數(shù)會(huì)養(yǎng)液流動(dòng)模型參數(shù)會(huì)隨著細(xì)胞濃度、形態(tài)隨著細(xì)胞濃度、形態(tài)的變化，培養(yǎng)基物質(zhì)的變化

39、，培養(yǎng)基物質(zhì)的消耗，代謝產(chǎn)物的的消耗，代謝產(chǎn)物的積累以及補(bǔ)料等發(fā)生積累以及補(bǔ)料等發(fā)生明顯的變化，表現(xiàn)出明顯的變化，表現(xiàn)出時(shí)變性。時(shí)變性。發(fā)酵液的流變類型也可發(fā)生變化。如有人測(cè)得：鏈霉素發(fā)酵在24小時(shí)為塑性流體，發(fā)酵液黏度達(dá)90Pas；在48小時(shí)和96小時(shí)為牛頓性流體，其黏度為18Pas和38Pas。第四節(jié)第四節(jié) 影響供氧的因素影響供氧的因素?fù)?jù)氧傳質(zhì)方程據(jù)氧傳質(zhì)方程OTR = KL a (C* - CL) 或或 G/ = KLa V (C* - CL) 影響供氧的主要因素是推動(dòng)力影響供氧的主要因素是推動(dòng)力(C* - CL) 和體積和體積氧傳遞系數(shù)氧傳遞系數(shù)KLa。一、一、 影響氧傳遞推動(dòng)力的因素

40、影響氧傳遞推動(dòng)力的因素要提高推動(dòng)力，只能設(shè)法提高要提高推動(dòng)力，只能設(shè)法提高C C* *或減少或減少CLCL1、提高氧飽和濃度（ C*）要提高要提高C C* *，可降低培養(yǎng)溫度、提高氧分壓和降低培養(yǎng)，可降低培養(yǎng)溫度、提高氧分壓和降低培養(yǎng)基濃度等?；鶟舛鹊?。但這幾方面局限性都很大2、降低溶氧濃度 （CL） 降低降低CLCL可通過(guò)減少空氣流量等方法來(lái)達(dá)到，但溶氧可通過(guò)減少空氣流量等方法來(lái)達(dá)到，但溶氧濃度不能低于臨解氧濃度。另外，減少空氣流量本身濃度不能低于臨解氧濃度。另外，減少空氣流量本身會(huì)使會(huì)使KLaKLa下降。下降。二、影響體積吸收系數(shù)二、影響體積吸收系數(shù)KLaKLa的因素的因素1、攪拌作用：1

41、 1把從空氣管中引入發(fā)酵罐的空氣打成碎泡，增加氣把從空氣管中引入發(fā)酵罐的空氣打成碎泡，增加氣- -液液接觸面積接觸面積“a”,a”,亦即增加氧的傳遞面積。亦即增加氧的傳遞面積。2 2使液體形成渦流，從而延長(zhǎng)氣泡在液體中的停留時(shí)間。使液體形成渦流，從而延長(zhǎng)氣泡在液體中的停留時(shí)間。3 3增加液體的湍流程度，降低氣泡周圍的液膜阻力和液體增加液體的湍流程度，降低氣泡周圍的液膜阻力和液體主流中的流體阻力，從而增大主流中的流體阻力，從而增大KLaKLa值。值。4) 4) 減少菌絲結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，降低細(xì)胞壁表面的液膜阻力，改減少菌絲結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，降低細(xì)胞壁表面的液膜阻力，改變細(xì)胞對(duì)氧和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，同時(shí)降低細(xì)胞周圍

42、變細(xì)胞對(duì)氧和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，同時(shí)降低細(xì)胞周圍“廢物廢物和和“廢氣的濃度，有利于微生物的代謝。廢氣的濃度，有利于微生物的代謝。幾種微生物在不同攪拌轉(zhuǎn)速下發(fā)酵時(shí)的KLa、r和C*值 微生物微生物 攪拌器轉(zhuǎn)速攪拌器轉(zhuǎn)速 空氣流速空氣流速 KLa r C* r/min L/Lmin 1/h mg/Lh mg/LPs.ovalis 300 1.0 95 288 5.9 500 1.0 153 360 5.9 700 1.0 216 432 5.9啤酒酵母啤酒酵母 300 1.0 90 576 6.7 500 1.0 169 720 6.7 700 1.0 219 864 6.7 從上表可見(jiàn)，攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)從

43、上表可見(jiàn)，攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)KLa的影響很大，對(duì)微生物的影響很大，對(duì)微生物的攝氧率也有影響，但對(duì)的攝氧率也有影響，但對(duì)C*無(wú)影響。無(wú)影響。 但過(guò)高的攪拌速度不但浪費(fèi)動(dòng)力，還會(huì)損傷菌體，引但過(guò)高的攪拌速度不但浪費(fèi)動(dòng)力，還會(huì)損傷菌體，引起菌體自溶及減產(chǎn)等。起菌體自溶及減產(chǎn)等。攪拌與通氣效率之間的關(guān)系可用經(jīng)驗(yàn)式表示：攪拌與通氣效率之間的關(guān)系可用經(jīng)驗(yàn)式表示：KLa = K(P/V)(Vs)(app)-K -K -經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，與設(shè)備的形狀、幾何比例尺寸、通風(fēng)裝經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，與設(shè)備的形狀、幾何比例尺寸、通風(fēng)裝置的型式等有關(guān)置的型式等有關(guān)P/V - P/V - 單位體積液體實(shí)際消耗的功率指通氣情況下單位體積液體實(shí)際消耗的

44、功率指通氣情況下的功率），的功率），KW/m3KW/m3Vs -Vs -空氣直線速率，空氣直線速率， m/hm/happ - app - 液體的表觀黏度，液體的表觀黏度，Pa SPa S、為指數(shù)，與攪拌器和空氣分布器的型式等有為指數(shù)，與攪拌器和空氣分布器的型式等有關(guān)，一般通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得關(guān)，一般通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得2、空氣流速KLa = K(P/V)(Vs)(app)- 從上式可見(jiàn)，從上式可見(jiàn)，KLaKLa隨空氣速度的增加而增大。隨空氣速度的增加而增大。VsVs為氣流的直線速度；其指數(shù)為氣流的直線速度；其指數(shù)約為約為 0.40.40.720.72，隨攪拌器型式而異。，隨攪拌器型式而異。 若空氣速度過(guò)大，將

45、使葉輪發(fā)生若空氣速度過(guò)大，將使葉輪發(fā)生“過(guò)載過(guò)載”，即葉輪不能分散空氣，此時(shí)氣流形成，即葉輪不能分散空氣，此時(shí)氣流形成大氣泡在軸的周圍逸出。大氣泡在軸的周圍逸出。當(dāng)空氣速度超過(guò)當(dāng)空氣速度超過(guò)“過(guò)載速度后，過(guò)載速度后，K La K La 并不隨之而增加。并不隨之而增加。 一般來(lái)說(shuō)，用一組攪拌器時(shí)，過(guò)載空氣流速為一般來(lái)說(shuō)，用一組攪拌器時(shí)，過(guò)載空氣流速為90m/h90m/h；用二組攪拌器時(shí)則可增加；用二組攪拌器時(shí)則可增加到到150m/h150m/h。3、培養(yǎng)液的物理性質(zhì) 在發(fā)酵過(guò)程中，菌本身的繁殖及其代謝可引起發(fā)酵液物理性質(zhì)的不斷變化，如改變培養(yǎng)在發(fā)酵過(guò)程中，菌本身的繁殖及其代謝可引起發(fā)酵液物理性質(zhì)

46、的不斷變化，如改變培養(yǎng)液的表面張力、黏度和離子濃度等；而這些變化會(huì)影響氣體的溶解度、發(fā)酵液中氣泡的直液的表面張力、黏度和離子濃度等；而這些變化會(huì)影響氣體的溶解度、發(fā)酵液中氣泡的直徑和穩(wěn)定性及其合并為大氣泡的速度等。發(fā)酵液的性質(zhì)還影響液體的湍動(dòng)以及界面或液膜徑和穩(wěn)定性及其合并為大氣泡的速度等。發(fā)酵液的性質(zhì)還影響液體的湍動(dòng)以及界面或液膜的阻力，因而顯著地影響氧的傳遞效率。的阻力，因而顯著地影響氧的傳遞效率。 發(fā)酵過(guò)程中添加糖、花生餅粉等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、前體或無(wú)菌水、消泡劑等均可改變培養(yǎng)液的發(fā)酵過(guò)程中添加糖、花生餅粉等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、前體或無(wú)菌水、消泡劑等均可改變培養(yǎng)液的理化性質(zhì)；在生產(chǎn)上也可利用這些手段來(lái)改善

47、發(fā)酵液的物理性質(zhì)。理化性質(zhì)；在生產(chǎn)上也可利用這些手段來(lái)改善發(fā)酵液的物理性質(zhì)。4、空氣分布器和發(fā)酵液高度對(duì)通氣效率的影響 生產(chǎn)實(shí)踐證明，多孔環(huán)狀鼓泡器的效果并不比單孔鼓生產(chǎn)實(shí)踐證明，多孔環(huán)狀鼓泡器的效果并不比單孔鼓泡器好。且多孔鼓泡器易堵。泡器好。且多孔鼓泡器易堵。高位發(fā)酵罐增加發(fā)酵罐的高度(D:H=1:7) ；增加了氣-液接觸時(shí)間，提高了氧的利用率。5、其它因素 影響發(fā)酵罐溶氧的主要因素是：?jiǎn)挝惑w積液體的攪拌功率影響發(fā)酵罐溶氧的主要因素是：?jiǎn)挝惑w積液體的攪拌功率P/V，攪拌轉(zhuǎn)數(shù)和空氣的截面流速。，攪拌轉(zhuǎn)數(shù)和空氣的截面流速。另有些因素也在一定程度上影響溶氧另有些因素也在一定程度上影響溶氧1攪拌器組數(shù)和間距對(duì)溶氧的影響 據(jù)徑高比和發(fā)酵液的特性決定據(jù)徑高比和發(fā)酵液的特性決定 一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)H/D = 2. 5 H/D = 2. 5 時(shí)，用多組攪拌器可提高溶氧系數(shù)時(shí)，用多組攪拌器可提高溶氧系數(shù)10%10%， 當(dāng)當(dāng)H/D = 4H/D = 4并采用較并