[工學(xué)]第七章發(fā)酵工業(yè)中氧的供需-文庫(kù)吧在線文庫(kù)
【正文】 攪拌緩和，通氣緩和 表面通氣，膜透析（擴(kuò)散） 搖瓶水平：轉(zhuǎn)速快，裝量少 通無(wú)菌空氣并攪拌 氣升式 發(fā)酵罐水平 需氧量小 發(fā)酵罐 需氧量大 氣升式發(fā)酵罐 ? 利用空氣噴嘴噴出高速的空氣，空氣以氣泡式分散于液體中，在通氣的一側(cè)，液體平均密度下降，在不通氣的一側(cè)，液體密度較大，因而產(chǎn)生與通氣側(cè)的液體產(chǎn)生密度差，從而形成發(fā)酵罐內(nèi)液體的環(huán)流。 ?根據(jù)亨利定律，與溶解濃度達(dá)到平衡的氣體分壓與該氣體被溶解的分子分?jǐn)?shù)成正比，即： ?H—— 亨利常數(shù)，表示氣體溶解于液體的難易程度，與氣體、溶劑種類及溫度有關(guān) 。 ? kLa亦 可稱為 “ 通氣效率 ” , 可用來(lái)衡量發(fā)酵罐的通 氣狀況，高值表示通氣條件富裕，低值表示通氣條 件貧乏。 — 液體粘度 ， Pa即可以讓試件沿某個(gè)方向切斷的力。 ? 數(shù)值越低，傳氧效率越高。 氧濃度與擴(kuò)散電流的關(guān)系 ? i擴(kuò)散電流， A； ? FFaraday常數(shù)； ? A陰極表面表面積； ? Cc陰極表面氧濃度， mol/m3 ? L液膜厚度， m ? DL擴(kuò)散系數(shù)， m2/s ADFLiCCLCL ?????2 ADFLiCLL ????2（ 2） 極譜法 ? 陰極表面極易被污染，影響重現(xiàn)性，所以一般采用滴汞電板作為陰極，陽(yáng)極則可用甘汞電極。 ? 缺點(diǎn) ? 不及極譜法準(zhǔn)確； ? 只能評(píng)價(jià)發(fā)酵罐的傳氧性能，且工作容積在 480L以內(nèi)才較準(zhǔn)確可靠； ? 不能對(duì)發(fā)酵過(guò)程實(shí)測(cè)， ∵ Na2SO3對(duì)微生物生長(zhǎng)有影響，且發(fā)酵液的性質(zhì)影響氧的傳遞。 （ 4） 動(dòng)態(tài)法 （ 5） 排氣法 ? 原理 在被測(cè)定的發(fā)酵罐中先用氮?dú)廒s去液體中的溶解氧或裝入已除去溶解氧的 ，當(dāng)開始通氣及攪拌后，定時(shí)取樣用極譜儀或其它溶氧測(cè)定儀測(cè)出溶氧濃度 CL， 同時(shí)通過(guò)將 CL對(duì) t作圖求出溶液中飽和的溶氧濃度 C*. 以 對(duì) t標(biāo)繪即可得一直線 ， KLa= 斜率 taKC CC LL ???? **ln )( * LL CCaKdtdC ??**lgC CC L?排氣法測(cè)定溶氧系數(shù)的曲線 （ 5） 排氣法（續(xù)） ? 缺點(diǎn) ? 結(jié)果不真實(shí)，不能代表發(fā)酵過(guò)程中的實(shí)際情況，也不能反映當(dāng)時(shí)發(fā)酵液的特性，同時(shí)也沒(méi)有考慮到氧濃度差 △ C對(duì) KLa的影響 。 LLOLL CCCCXQCCaK ??????? ** 2*斜率?極譜法工作曲線 (3)物料衡算法 ? 對(duì)發(fā)酵液中的氧進(jìn)行物料衡算 ???? )( * LLL CCaKdtdC0?dtdC L穩(wěn)態(tài)時(shí) )/( * LL CCaK ?? ?于是 對(duì)大型發(fā)酵罐，可用平均推動(dòng)力 )()(ln)()()(*****LoLiLoLimLCCCCCCCCCC???????（ 4） 動(dòng)態(tài)法 ? 原理 發(fā)酵過(guò)程中停止通氣片刻，人為制造一個(gè)不穩(wěn)定狀態(tài)來(lái)求 KLa。 （ 2） 物料衡算法 0?dtdC L 穩(wěn)態(tài)時(shí) ， LOoooiiiLL XVQRTpQRTpQdtdCV2???)(12oooiiiLO RTpQRTpQVXQ ????（ 3） 氧電極法 ? 如果在某一時(shí)刻停止向發(fā)酵液通氣，而維持原來(lái)的攪拌轉(zhuǎn)速，則 （ CLCcr） ????? XQdtdC OL 2 KLa的測(cè)定原理與方法 ? 亞硫酸鹽氧化法 ? 取樣極譜法 ? 物料衡算法 ? 動(dòng)態(tài)法 ? 排氣法 ? 復(fù)膜電極法 （ 1） 亞硫酸鹽氧化法 ? 原理 ? 利用亞硫酸根在銅或鎂離子作為催化劑時(shí)被氧迅速氧化的特性來(lái)測(cè)定發(fā)酵設(shè)備的氧傳遞系數(shù)。 MnSO4+2NaOH→ Mn(OH)2十 Na2SO4 2Mn(OH)2+O2→MnO(OH)2↓ MnO(OH)2+Mn(OH)2→MnMnO3+2H2O MnMnO3+3H2SO4+2KI→2MnSO4+I2+3H2O+H2SO4 I2+2Na2S2O3→2NaI十 Na2S4O6 （ 1） 化學(xué)法（續(xù)） ? 優(yōu)點(diǎn)：測(cè)定較準(zhǔn)確，且能得到氧的濃度值。 C. 通氣 、 攪拌的關(guān)聯(lián)對(duì) KLa的影響 sGL WVPKaK lg)(lglg ?? ??表觀空氣速度與 KLa的關(guān)系 A. 設(shè)備規(guī)模的影響 ? 單位體積的液體的攪拌功率的指數(shù) α隨培養(yǎng)裝置的規(guī)模而相應(yīng)變化 如 : 小試 9L→α= 中試 500L→α= 生產(chǎn)規(guī)模 27T～ 54T→α= 可見 , 在放大過(guò)程中 , KLa在相同條件下會(huì)減小 . （ 2） 設(shè)備參數(shù)的影響 B. 設(shè)備形狀結(jié)構(gòu)的影響 : ? 如 20T的伍式發(fā)酵罐 : α=, 223。 Ws— 表觀線速度 ， m/s 。 ? 保持空氣總壓不變，提高氧分壓，即改變空氣中氧的組分濃度，如：進(jìn)行富氧通氣等。 ? 供氧與耗氧至少必須平衡 ， 此時(shí)可用下式表示： 2OQx???LLmOOLL CKxCQxQCCaKO T R?????? ?)()( 22*傳遞 消耗 *)(2CKxQDLamOa ?** , CCyCK L?? ??令 0)1(1 2 ????????? ??? yDyyyD y aa則 12422?????????aDBBByLLLmOLCKCaCKxQCC??????**)()1(2變換 ?無(wú)因次數(shù) Da為 Damk246。
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