【正文】 馬上上去了， 達(dá)到 8%左右。這是因?yàn)楹谇箤Ω咿D(zhuǎn)速攪拌所產(chǎn)生的剪切力敏感所致。又如， VB12發(fā)酵當(dāng)溶氧系數(shù)較高時(shí)反而使產(chǎn)率下降，亦可 ?因此 ， 如果微生物菌種對剪切作用特別敏感 ， 可采用適當(dāng)增大通風(fēng)量 ， 同時(shí) 降低攪拌功率 (轉(zhuǎn)速 )的辦法來減小 nDi值 ， 也可采用適當(dāng) 減小攪拌器直徑 的辦法減小 nDi值 。 對于特別需要快速混合的發(fā)酵生產(chǎn) ， 則可采用適當(dāng)提高攪拌轉(zhuǎn)速 ， 同時(shí)降低通風(fēng)量的辦法來增大 F/V值 。 ?以 nDi（ 攪拌末端線速度 ） 相等進(jìn)行放大 ， 除 Re值之外 ，表征反應(yīng)器性能的各項(xiàng)指標(biāo)都低于小型試驗(yàn)罐 。 由于單位體積功率消耗 P/V隨放大比的增加而顯著減小 ， Kd值隨之降低 ， 這不滿足溶氧的要求 。 就是說 ， 對于剪切作用敏感的絲狀菌類發(fā)酵 ， 也不宜采用攪拌器末端線速度相等進(jìn)行放大 ， 若采用此法進(jìn)行放大 ， 必須采用適當(dāng)加大通風(fēng)量和提高操作壓力等辦法來提高溶氧速率 。 ?以雷諾準(zhǔn)數(shù) Re相等進(jìn)行放大，所得各項(xiàng)數(shù)據(jù)都與小罐相差很大，可見在一般情況下是不宜采用動力學(xué)相似 (即 Re相等 )的方法進(jìn)行放大的。 Re相等的放大準(zhǔn)則，只是在容積或直徑接近的反應(yīng)器中有一定的借鑒作用。 (第 17張片子 ) 混合時(shí)間的影響 —— 逐級放大的必要性 ? 罐內(nèi)液體完全均勻混合所需要的時(shí)間叫 混合時(shí)間 。 混合時(shí)間越短 ， 表示攪拌愈激烈 。 因此 ， 混合時(shí)間也可作為衡量液體攪拌雷諾準(zhǔn)數(shù) Re大小的依據(jù) 。 在湍流情況下 ， 按等 P/V放大的概念 ， 可推出下式： t2/t1=(D2/D1)11/18 ? 按照此式計(jì)算，如果直徑放大比 D2/D1=10(體積放大倍數(shù) V2/V1=1000)，那么混合時(shí)間就要比小罐大 4 ? 混合時(shí)間的延長使空氣中 O2的溶解和微生物對營養(yǎng)的攝取以及代謝物的排泄都變得緩慢 ， 尤其是某些需要中間補(bǔ)料和連續(xù)發(fā)酵的串聯(lián)罐更應(yīng)注意混合時(shí)間的影響 。 因?yàn)?放大比愈大 ， 混合時(shí)間愈長 ， 所以不宜將在過分小的設(shè)備上所取得的結(jié)果立即放大到容積很大的設(shè)備上去 ，這樣就看不出混合時(shí)間的延長所產(chǎn)生的影響 (攪拌圓周速度 nDi也是同樣的情況 )， 由此說明了逐級放大的必要性 。 有時(shí)放大比很大時(shí) (甚至D2/D1=20或 V2/V1=8000)， 采用等 P/V放大法仍有成功的例子 ， 這是因?yàn)榇朔N情況的發(fā)酵 ， 其混合時(shí)間不是主要因素或是該種菌體對混合時(shí)間的影響并不敏感之故 。 罐體材料金屬離子的影響 ?在某些發(fā)酵罐中 ， 罐體材料的金屬離子有一定的影響 。 在搖瓶試驗(yàn)階段 ， 可在瓶中懸掛一小塊金屬片觀察其影響程度 。影響程度可用 單位體積液體所接觸的材料表面積 A/V為指標(biāo) ，對圓柱形發(fā)酵罐在放大時(shí)可推出下式： (A/V)2/(A/V)1=D1/D2 ?由此可知 ， 罐體材料金屬離子對發(fā)酵的影響與 放大比成反比 。如果這種金屬離子對發(fā)酵有抑制作用 ， 那么放大時(shí)這種抑制作用可以相應(yīng)減小是有利的 。 反之 ， 如果金屬離子有促進(jìn)作用那就是不利的 。 攪拌槳末端線速度的影響 ?幾何相似的發(fā)酵罐 ， 在罐內(nèi)液體湍流條件下 ， 根據(jù)等 P/V的放大方法 ， 攪拌槳末端線速度 nDi之間存在下列關(guān)系： (nDi)2 /(nDi)1=大罐攪拌圓周速度 /小罐攪拌圓周速度 =(Di2/Di1)1/3=(D2/D1)1/3 ?由此可見 ， 按等 P/V方法放大時(shí) ， 大罐圓周速度 (即攪拌槳末端線速度 )比小罐圓周速度大了放大比 (D2/D1)的 1/3次方倍 ， 這在前面比較各種比擬放大方法時(shí)曾已指出 。 例如 D2/D1=10， 則大罐的 nDi比小罐 nDi大 101/3= 。 ?速度愈大，對發(fā)酵液的切剪作用愈大。過大的速度可能使某些菌類遭致?lián)p傷，從而影響菌體活性使產(chǎn)率下降。按溶氧系數(shù)相等放大時(shí)，經(jīng)驗(yàn)表明也可能出現(xiàn)攪拌槳末端線速度過高的情況。一般可通過適當(dāng)調(diào)整攪拌槳直徑 Di和轉(zhuǎn)速 n， 或在降低 n的同時(shí)采用多組攪拌器等途徑來改變這種情況。 混合均勻度問題 ?加大攪拌器直徑 Di(相應(yīng)地減小轉(zhuǎn)速 n)， 就能提高混合均勻度 ?例如某些強(qiáng)呼吸菌種的發(fā)酵，如果中斷供氧，則發(fā)酵液中的O2只能維持 15s， 混合均勻度不夠就會形成局部區(qū)域溶氧速率高而某些部分缺氧的現(xiàn)象。在這種情況下采用等 P/V放大方法時(shí) (此法考慮的只是 Q攪 、 H攪 這一綜合指標(biāo)，而未把它們分開考慮 )，就不宜采用按幾何比例放大的方法，而應(yīng)適當(dāng)加大攪拌器直徑 Di并相應(yīng)地降低攪拌轉(zhuǎn)速 (∵ n∝Di 5/3)， 以改善大罐的混合均勻度。 ? 在比擬放大過程中，要考慮的因素很多，但分析歸納起來，主要變量是攪拌轉(zhuǎn)速 n、 攪拌器直徑 Di、 攪拌功率 P、 溶氧系數(shù) Kd等。要根據(jù)具體情況，抓住主要矛盾，對其它因素，諸如攪拌器組數(shù)、組間距離、罐的其它尺寸，以及通風(fēng)線速度、通風(fēng)量等也都必須加以重視，使它們之間的相互關(guān)系協(xié)調(diào)起來。由于按 Kd相等放大，從計(jì)算例子可知Pg/V就要降低，又因 Kd值較實(shí)際發(fā)酵的溶氧系數(shù)為高，故為了保證發(fā)酵過程溶氧系數(shù)，主張以單位體積功率 P/V相等為準(zhǔn)則放大，而以溶氧系數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算，確保足夠的實(shí)際 Kd值。 ? ： “ 成功地比擬放大發(fā)酵過程的關(guān)鍵在于對其全部的生物化學(xué)反應(yīng)的更全面的了解，只有當(dāng)控制著生成預(yù)期產(chǎn)物的機(jī)理被掌握之后，才能把比擬放大建立在正確地實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上。 ”這句話直到現(xiàn)在仍然具有現(xiàn)實(shí)的意義。 本章復(fù)習(xí)思考題 什么是比擬放大 ?其一般放大依據(jù)準(zhǔn)則有哪些 ? 對幾何相似的發(fā)酵罐 ， 普遍采用什么方法放大 ?目前趨向于哪 種放大法 ?為什么 ? 按溶氧系數(shù)相等放大的主要步驟如何 ? 從罐內(nèi)混合時(shí)間的影響，說明逐級放大的必要性。 5. 例題