以氧分壓差作為動力的傳質(zhì)系數(shù)課件

第六章發(fā)酵供氧第六章發(fā)酵供氧第一節(jié)

微生物的需氧和溶解氧的控制

一、供氧與微生物呼吸代謝產(chǎn)物的關(guān)系呼吸強度：QO2（mmolO2/g干菌體·h）耗氧速率：r（mmolO2/L·h）第一節(jié)

微生物的需氧和溶解氧的控制

一、供氧與微生物呼二、微生物的臨界氧濃度（C臨界）菌體進(jìn)行某種生理活動時，對發(fā)酵液中溶氧濃度的最低要求；不同菌種、同種菌在不同生理期具有不同的C臨界值；

三、發(fā)酵過程溶解氧的變化四、溶解氧控制的意義二、微生物的臨界氧濃度（C臨界）第二節(jié)

傳質(zhì)理論

一、氧的傳遞途徑與傳質(zhì)阻力分為供氧和耗氧供氧：空氣中的氧從空氣泡里通過氣膜、氣液界面和液膜擴(kuò)散到液體主流中。耗氧：氧分子自液體主流通過液膜、菌絲叢、細(xì)胞膜擴(kuò)散到細(xì)胞內(nèi)第二節(jié)

傳質(zhì)理論

一、氧的傳遞途徑與傳質(zhì)阻力1.傳遞途徑O2氣膜氣液界面細(xì)胞膜菌絲團(tuán)發(fā)酵液液膜O2O2細(xì)胞液膜1.傳遞途徑O2氣膜氣液界面細(xì)胞膜菌絲團(tuán)發(fā)酵液液膜O2O2細(xì)2.供氧方面的阻力氣膜；氣液界面；液膜；發(fā)酵液是該過程的主要阻力3.耗氧方面的阻力胞外液膜；菌絲叢；細(xì)胞膜；胞內(nèi)傳遞；是該過程的主要的耗氧阻力2.供氧方面的阻力氣膜；氣液界面；液膜；發(fā)酵液是該過程的主要

二、氣體溶解過程：雙膜理論氣—液界面氣膜動力：P-Pi液膜動力：Ci-CL阻力：1/kG阻力：1/kL氣體擴(kuò)散方向氣膜液膜CiCL空氣泡PO2PPi發(fā)酵液二、氣體溶解過程：雙膜理論氣—液界面氣膜動力：P-Pi液膜NA：氧傳遞速率；p，pi氣相中和氣、液界面處氧的分壓；CL，Ci：液相中和氣、液界面處氧的濃度；kG：氣膜傳質(zhì)系數(shù)；kL：液膜傳質(zhì)系數(shù)；KG：以氧分壓差為推動力的總傳質(zhì)系數(shù)；KL：以氧濃度差為推動力的總傳質(zhì)系數(shù)；p*：與液相中氧濃度c相平衡時的氧分壓；C*：與氣相中氧分壓p達(dá)平衡的氧的溶解度；上式使用不便，改用總傳質(zhì)系數(shù)、總推動力表示：NA：氧傳遞速率；p，pi氣相中和氣、液界面處氧的分根據(jù)亨氏定律，有：則NA的表達(dá)式可以寫為：根據(jù)亨氏定律，有：則NA的表達(dá)式可以寫為：對易溶氣體來講：對難溶氣體來講：同樣的方法可得出KL的表達(dá)式：對易溶氣體來講：對難溶氣體來講：同樣的方法可得出KL的表達(dá)式

三、氧傳質(zhì)方程內(nèi)界面面積：a；單位：m2/m3K·a：體積溶氧系數(shù)，溶氧速率方程為：N：氧的傳遞速率[kmol/（m3·h）]；

KLa：以濃度差為動力的體積溶氧系數(shù)（h-1）；KGa：以分壓差為動力的體積溶氧系數(shù)[kmol/（m3·h·Mpa）]；cL：發(fā)酵液中氧濃度（kmol/m3）；c*：與氣相中氧分壓p平衡的發(fā)酵液氧濃度（kmol/m3）；p：氣相中氧分壓（MPa）；p*：與液相中氧濃度c平衡的氧分壓（MPa）；H：亨利常數(shù)（m3·MPa/kmol）三、氧傳質(zhì)方程內(nèi)界面面積：a；單位：m2/m3K·a：供氧與耗氧至少必須平衡供氧與耗氧至少必須平衡第三節(jié)影響氧傳遞速率的因素

一、攪拌目的：增加溶氧、促進(jìn)微生物懸浮混合（1）攪拌改善溶氧速率①打碎氣泡，增加接觸面積②液體做渦流運動，增加接觸時間③發(fā)酵呈湍流，減少液膜阻力，KLa增加④打散菌體，使推動力均一第三節(jié)影響氧傳遞速率的因素

一、攪拌（2）、攪拌器的形式、直徑大小、轉(zhuǎn)速、組數(shù)、攪拌器間距、在罐內(nèi)的相對位置①攪拌器形式：軸向式:漿式、錨式、框式、推進(jìn)式徑向式：渦輪式渦輪式的特點：直徑小，轉(zhuǎn)速快，攪拌效率高，功率消耗較低（2）、攪拌器的形式、直徑大小、轉(zhuǎn)速、組數(shù)、攪拌器間距、在罐②攪拌轉(zhuǎn)速P∝H攪Q攪H攪:液流速度壓頭

Q攪:攪拌循環(huán)量在湍流狀態(tài)下，P∝H攪Q攪∝n3d5而

Q攪∝nd3H攪∝n2d2③攪拌組數(shù)對溶氧的影響②攪拌轉(zhuǎn)速二、空氣線速度KLa與空氣線速度Vs的關(guān)系KLa∝Vs?Β在0.4～0.72之間二、空氣線速度三、空氣分布管空氣分布管的形式、噴口直徑、管口與罐底距離空氣分布裝置：單管、多孔環(huán)管、多孔分支環(huán)管d/D＞0.3～0.4時，管口距罐底20～40mmd/D＝0.25～0.3時，管口距罐底40～60mm三、空氣分布管四、氧分壓平衡狀態(tài)時液體中氧的溶解度五、發(fā)酵罐內(nèi)液體柱高度四、氧分壓六、發(fā)酵罐體積發(fā)酵罐大罐氣液接觸時間長、氧的溶解度高，攪拌和通風(fēng)小些七、發(fā)酵液的物理性質(zhì)粘度、表面張力、離子濃度六、發(fā)酵罐體積第四節(jié)

溶氧系數(shù)的測定

一、亞硫酸鹽氧化法1.原理

利用亞硫酸根在銅或鎂離子作為接觸劑時被氧迅速氧化的特性來估計發(fā)酵設(shè)備的通氣效果。

當(dāng)亞硫酸鹽濃度為0.018～0.47mol/L，溫度20～45℃之間時，與氧反應(yīng)的速度幾乎不變，用碘量法測定未經(jīng)氧化的亞硫酸鈉，便可根據(jù)亞硫酸鈉的氧化量來求得氧的溶解量。第四節(jié)

溶氧系數(shù)的測定

一、亞硫酸鹽氧化法2.操作反應(yīng)原理：剩余的亞硫酸根與過量的碘反應(yīng)：再用Na2S2O3滴定剩余的碘：

①將一定溫度（20～45℃）的自來水加入實驗罐，加入化學(xué)純的Na2SO3晶體，使亞硫酸根約為1M，再加化學(xué)純的CuSO4晶體，使Cu2+濃度約為10-9M，待完全溶解后，開閥通氣，空氣閥一開就接近預(yù)定流量。當(dāng)氣泡從噴管中冒出的同時，立即計時,氧化時間控制在5～20min.2.操作反應(yīng)原理：剩余的亞硫酸根與過量的碘反應(yīng)：再用Na2S3.計算方法:N：體積溶氧系數(shù)S：取樣量C：硫代硫酸鈉濃度mol/Lt：兩次取樣的時間間隔P：發(fā)酵罐的罐壓②實驗前后各用移液管取10～100mL樣液，立即移入新吸取的過量標(biāo)準(zhǔn)碘液中，以淀粉為指示劑，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點3.計算方法:N：體積溶氧系數(shù)S：取樣量C：硫代硫酸鈉濃度m優(yōu)點：氧溶解和亞硫酸鹽濃度無關(guān)，反應(yīng)速度快，不需要特殊儀器缺點：影響因素多，工作容積只能在4～80L以內(nèi)測定才比較可靠優(yōu)點：氧溶解和亞硫酸鹽濃度無關(guān)，反應(yīng)速度快，不需要特殊儀器二、取樣極譜法

原理：當(dāng)電壓為0.6~1.0V時，其擴(kuò)散電流的大小隨液體中溶解氧的濃度呈正比變化。二、取樣極譜法操作：將從發(fā)酵罐中取出的樣品置入極譜儀的電池中，并記下隨時間而下降的發(fā)酵液中的氧濃度CL的數(shù)值KLa=Qo2X/C*-CL=斜率/C*-CLC*操作：將從發(fā)酵罐中取出的樣品置入極譜儀的電池中，并記下隨時間

驅(qū)出溶解氧，開始通氣后，在被測定的發(fā)酵罐中用氮氣定時取樣，用極譜儀測出溶氧濃度dc/dt=KLa(C*-CL)Ln(C*-CL)=-KLa×t+常數(shù)KLa＝－2.303×斜率三、排氣法C*驅(qū)出溶解氧，開始通氣后，在被測定的發(fā)酵罐中用氮氣定時取四、復(fù)膜電極測定ＫＬα

和氧分析儀測定ＫＧα

原理：用能透過氧分子的薄膜將電極系統(tǒng)與被測定溶液分離開來，避免外界溶液的性質(zhì)及通風(fēng)攪拌所引起的湍動對測定的影響四、復(fù)膜電極測定ＫＬα和氧分析儀測定ＫＧα測定發(fā)酵液中溶解氧濃度、菌的好氧率r及溶氧系數(shù)該式可寫成:測定發(fā)酵液中溶解氧濃度、菌的好氧率r及溶氧系數(shù)該式可寫成:測定和計算氣膜體積溶氧系數(shù)測定和計算氣膜體積溶氧系數(shù)

五、溶氧系數(shù)的換算以氧濃度差作為動力的傳質(zhì)系數(shù)；以氧分壓差作為動力的傳質(zhì)系數(shù)；以大氣壓作為動力來討論的傳質(zhì)系數(shù)；以壓力差作為動力的溶氧系數(shù)；體積吸收系數(shù)五、溶氧系數(shù)的換算以氧濃度差作為動力的傳質(zhì)系數(shù)1.KV與Kd的換算:2.KLa與KGa的換算:在標(biāo)準(zhǔn)狀況（0.101MPa，25℃）下飽和溶氧濃度為：0.2mmolO2/L，氧分壓為0.021MPa

。1.KV與Kd的換算:2.KLa與KGa的換算:在標(biāo)準(zhǔn)3.kd與KLa、KGa換算：KGa：Kd是以大氣壓為動力的溶氧系數(shù)。根據(jù)氣體分壓定律，其中對溶氧有貢獻(xiàn)的僅是氧分壓部分，即KLa：再根據(jù)其單位進(jìn)行換算：3.kd與KLa、KGa換算：KGa：Kd是以大氣壓為動力若直接以氧分壓為推動力，在計算時就不要0.021。若直接以氧分壓為推動力，在計算時就不要0.021。第六節(jié)空氣中的微生物與除菌方法

一、空氣中的微生物含量、種類隨空氣狀況而異；北方少，南方多，高空少，城市多，農(nóng)村少就種類而言，通常細(xì)菌芽孢、霉菌孢子居多；空氣中的微生物一般附著在塵埃、霧滴上；第六節(jié)空氣中的微生物與除菌方法一、空氣中的微生物二、空氣除菌方法1.加熱滅菌：采用加熱手段（電、蒸汽、空壓機(jī)）將空氣加熱到滅菌溫度進(jìn)行滅菌。2.靜電電除塵：被電離的空氣離子在向電極快速移動過程中撞擊上空氣中的塵埃、菌體后，使菌體、塵埃移向電極，最終沉降吸附在電極上，以達(dá)到除塵除菌的目的。3.介質(zhì)過濾除塵、除菌實際使用時根據(jù)具體發(fā)酵選用除菌方式，一般常用過濾除菌的方法。二、空氣除菌方法三、介質(zhì)過濾除菌

按過濾機(jī)制不同可分為絕對過濾和深層過濾。絕對過濾：是利用微孔濾膜，其空隙小于0.5μm，甚至小于0.1μm深層過濾：以纖維（棉花、玻璃纖維、尼龍）、顆粒狀介質(zhì)（活性炭）為過濾層（介質(zhì)層厚），其空隙大于50μm；以超細(xì)玻璃纖維、石棉板、燒結(jié)金屬板、聚四氟乙烯等作為過濾介質(zhì)（介質(zhì)層?。?，其空隙大于0.5μm；三、介質(zhì)過濾除菌

（一）、絕對過濾

介質(zhì)之間的空隙小于被濾除的微生物，當(dāng)空氣流過介質(zhì)層后，空氣中的微生物被濾除。介質(zhì)的空隙小于0.5μm，（一）、絕對過濾

介質(zhì)之間的空隙小于被濾除的微生物，當(dāng)空氣流（二）、介質(zhì)過濾

1、介質(zhì)過濾機(jī)理1）慣性碰撞作用當(dāng)微生物等顆粒隨空氣以一定的速度流動，在接近纖維時，氣流碰到纖維而受阻，空氣就改變運動方向繞過纖維繼續(xù)前進(jìn)。但微生物等顆粒由于具有一定的質(zhì)量，在以一定速度運動時具有慣性，碰到纖維時，由于慣性作用而離開氣流碰在纖維表面上，由于摩擦、粘附作用，被滯留在纖維表面上，這叫做慣性滯留作用當(dāng)氣流達(dá)到一定速度時，它是介質(zhì)過濾除塵的主要作用。（二）、介質(zhì)過濾

1、介質(zhì)過濾機(jī)理2）阻截作用在氣流速度在臨界速度以下，由于速度很低時，在纖維周邊形成一層邊界滯留區(qū)，在滯留區(qū)內(nèi)氣流速度更慢，在滯留區(qū)內(nèi)的顆粒緩慢接近纖維，并與之接觸，由于摩擦、粘著作用而被滯留，這種作用稱為阻截作用。2）阻截作用3）布朗運動

很小的顆粒在流動速度很慢的氣流中能產(chǎn)生一種不規(guī)則直線運動，稱為布朗運動3）布朗運動4）重力沉降：當(dāng)微粒所受的重力大于氣流對它的拖帶力時，微粒就沉降。

5）靜電吸附：很多微生物都帶電荷（譬如枯草芽孢桿菌孢子中20％帶正電荷，15％帶負(fù)電荷）；誘導(dǎo)電荷的產(chǎn)生。4）重力沉降：當(dāng)微粒所受的重力大于氣流對它的拖帶力時，微粒2、過濾效率：過濾效率就是濾層所濾去的微粒數(shù)與原來微粒數(shù)的比值，它是衡量過濾設(shè)備過濾能力的指標(biāo)。2、過濾效率：穿透率（P）為：過濾效率：：過濾前空氣中的微粒數(shù)；：過濾后空氣中的微粒數(shù)；：穿透率；穿透率（P）為：過濾效率：：過濾前空氣中的微粒數(shù)；：過濾后空：過濾前空氣中的微粒數(shù)；將上式變形后積分：：過濾前空氣中的微粒數(shù)；

或

這就是對數(shù)穿透定律，表示進(jìn)入濾層的微粒數(shù)與穿透濾層的微粒數(shù)之比的對數(shù)是濾層厚度的函數(shù)，常數(shù)K的值與空氣流速、纖維充填密度和直徑、空氣中微粒大小等因素有關(guān)。或這就是對數(shù)穿透定律，表示進(jìn)入濾層的微粒數(shù)與穿透濾3、影響介質(zhì)過濾效率的因素1）介質(zhì)的種類2）介質(zhì)的直徑3）介質(zhì)密度；4）空氣流速；5）介質(zhì)厚度；6）空氣中微粒的大小3、影響介質(zhì)過濾效率的因素1）介質(zhì)的種類四、空氣過濾器類型

1、分類1）以纖維狀物（棉花、玻璃纖維、滌綸、微尼綸等）或顆粒狀物質(zhì)（如活性炭）為介質(zhì)所構(gòu)成的過濾器.特點：過濾層厚度大，體積大，壓力降大，操作麻煩2）以微孔濾紙、濾板、濾棒構(gòu)成的過濾器。特點：過濾層薄、體積小、壓降小，操作簡單，價格貴四、空氣過濾器類型

1、分類2、過濾器的結(jié)構(gòu)類型2、過濾器的結(jié)構(gòu)類型以氧分壓差作為動力的傳質(zhì)系數(shù)課件以氧分壓差作為動力的傳質(zhì)系數(shù)課件以氧分壓差作為動力的傳質(zhì)系數(shù)課件以氧分壓差作為動力的傳質(zhì)系數(shù)課件五、空氣過濾流程1、對空氣的要求

無菌、干燥、有一定的溫度，一定的壓力

一般流程如下：高空采風(fēng)→無油潤滑空氣壓縮→貯罐→冷卻→一次過濾→二次過濾→進(jìn)入發(fā)酵罐五、空氣過濾流程1、對空氣的要求2、典型的空氣除菌流程1）將空氣冷卻至露點以上的流程適用范圍：氣候干燥地區(qū)2、典型的空氣除菌流程1）將空氣冷卻至露點以上的流程一次冷卻一次析水的空氣預(yù)處理流程

適用范圍：空氣濕含量較大地區(qū)一次冷卻一次析水的空氣預(yù)處理流程

適用范圍：空氣濕含量較大地高空采風(fēng)、兩次冷卻、兩次分油水、適當(dāng)加熱流程

特點：兩次冷卻、兩次分油水、適當(dāng)加熱?？諝獾谝淮卫鋮s到30～35℃，第二級冷卻至20～25℃，經(jīng)分水后加熱到30～35℃，因為溫度升高，相對濕度下降。高空采風(fēng)、兩次冷卻、兩次分油水、適當(dāng)加熱流程

特點以氧分壓差作為動力的傳質(zhì)系數(shù)課件利用熱空氣加熱冷空氣的流程

適用范圍：空氣濕含量中等地區(qū)利用熱空氣加熱冷空氣的流程

適用范圍：空氣濕含量中等地區(qū)冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程作業(yè)：1、根據(jù)傳質(zhì)理論，試述影響氧傳遞速率的因素2、簡述空氣介質(zhì)過濾除菌機(jī)理3、試畫出適合空氣濕含量較大地區(qū)所需的一種空氣預(yù)處理流程（用文字表示）作業(yè)：第六章發(fā)酵供氧第六章發(fā)酵供氧第一節(jié)

微生物的需氧和溶解氧的控制

一、供氧與微生物呼吸代謝產(chǎn)物的關(guān)系呼吸強度：QO2（mmolO2/g干菌體·h）耗氧速率：r（mmolO2/L·h）第一節(jié)

微生物的需氧和溶解氧的控制

一、供氧與微生物呼二、微生物的臨界氧濃度（C臨界）菌體進(jìn)行某種生理活動時，對發(fā)酵液中溶氧濃度的最低要求；不同菌種、同種菌在不同生理期具有不同的C臨界值；

三、發(fā)酵過程溶解氧的變化四、溶解氧控制的意義二、微生物的臨界氧濃度（C臨界）第二節(jié)

傳質(zhì)理論

一、氧的傳遞途徑與傳質(zhì)阻力分為供氧和耗氧供氧：空氣中的氧從空氣泡里通過氣膜、氣液界面和液膜擴(kuò)散到液體主流中。耗氧：氧分子自液體主流通過液膜、菌絲叢、細(xì)胞膜擴(kuò)散到細(xì)胞內(nèi)第二節(jié)

傳質(zhì)理論

一、氧的傳遞途徑與傳質(zhì)阻力1.傳遞途徑O2氣膜氣液界面細(xì)胞膜菌絲團(tuán)發(fā)酵液液膜O2O2細(xì)胞液膜1.傳遞途徑O2氣膜氣液界面細(xì)胞膜菌絲團(tuán)發(fā)酵液液膜O2O2細(xì)2.供氧方面的阻力氣膜；氣液界面；液膜；發(fā)酵液是該過程的主要阻力3.耗氧方面的阻力胞外液膜；菌絲叢；細(xì)胞膜；胞內(nèi)傳遞；是該過程的主要的耗氧阻力2.供氧方面的阻力氣膜；氣液界面；液膜；發(fā)酵液是該過程的主要

二、氣體溶解過程：雙膜理論氣—液界面氣膜動力：P-Pi液膜動力：Ci-CL阻力：1/kG阻力：1/kL氣體擴(kuò)散方向氣膜液膜CiCL空氣泡PO2PPi發(fā)酵液二、氣體溶解過程：雙膜理論氣—液界面氣膜動力：P-Pi液膜NA：氧傳遞速率；p，pi氣相中和氣、液界面處氧的分壓；CL，Ci：液相中和氣、液界面處氧的濃度；kG：氣膜傳質(zhì)系數(shù)；kL：液膜傳質(zhì)系數(shù)；KG：以氧分壓差為推動力的總傳質(zhì)系數(shù)；KL：以氧濃度差為推動力的總傳質(zhì)系數(shù)；p*：與液相中氧濃度c相平衡時的氧分壓；C*：與氣相中氧分壓p達(dá)平衡的氧的溶解度；上式使用不便，改用總傳質(zhì)系數(shù)、總推動力表示：NA：氧傳遞速率；p，pi氣相中和氣、液界面處氧的分根據(jù)亨氏定律，有：則NA的表達(dá)式可以寫為：根據(jù)亨氏定律，有：則NA的表達(dá)式可以寫為：對易溶氣體來講：對難溶氣體來講：同樣的方法可得出KL的表達(dá)式：對易溶氣體來講：對難溶氣體來講：同樣的方法可得出KL的表達(dá)式

三、氧傳質(zhì)方程內(nèi)界面面積：a；單位：m2/m3K·a：體積溶氧系數(shù)，溶氧速率方程為：N：氧的傳遞速率[kmol/（m3·h）]；

KLa：以濃度差為動力的體積溶氧系數(shù)（h-1）；KGa：以分壓差為動力的體積溶氧系數(shù)[kmol/（m3·h·Mpa）]；cL：發(fā)酵液中氧濃度（kmol/m3）；c*：與氣相中氧分壓p平衡的發(fā)酵液氧濃度（kmol/m3）；p：氣相中氧分壓（MPa）；p*：與液相中氧濃度c平衡的氧分壓（MPa）；H：亨利常數(shù)（m3·MPa/kmol）三、氧傳質(zhì)方程內(nèi)界面面積：a；單位：m2/m3K·a：供氧與耗氧至少必須平衡供氧與耗氧至少必須平衡第三節(jié)影響氧傳遞速率的因素

一、攪拌目的：增加溶氧、促進(jìn)微生物懸浮混合（1）攪拌改善溶氧速率①打碎氣泡，增加接觸面積②液體做渦流運動，增加接觸時間③發(fā)酵呈湍流，減少液膜阻力，KLa增加④打散菌體，使推動力均一第三節(jié)影響氧傳遞速率的因素

一、攪拌（2）、攪拌器的形式、直徑大小、轉(zhuǎn)速、組數(shù)、攪拌器間距、在罐內(nèi)的相對位置①攪拌器形式：軸向式:漿式、錨式、框式、推進(jìn)式徑向式：渦輪式渦輪式的特點：直徑小，轉(zhuǎn)速快，攪拌效率高，功率消耗較低（2）、攪拌器的形式、直徑大小、轉(zhuǎn)速、組數(shù)、攪拌器間距、在罐②攪拌轉(zhuǎn)速P∝H攪Q攪H攪:液流速度壓頭

Q攪:攪拌循環(huán)量在湍流狀態(tài)下，P∝H攪Q攪∝n3d5而

Q攪∝nd3H攪∝n2d2③攪拌組數(shù)對溶氧的影響②攪拌轉(zhuǎn)速二、空氣線速度KLa與空氣線速度Vs的關(guān)系KLa∝Vs?Β在0.4～0.72之間二、空氣線速度三、空氣分布管空氣分布管的形式、噴口直徑、管口與罐底距離空氣分布裝置：單管、多孔環(huán)管、多孔分支環(huán)管d/D＞0.3～0.4時，管口距罐底20～40mmd/D＝0.25～0.3時，管口距罐底40～60mm三、空氣分布管四、氧分壓平衡狀態(tài)時液體中氧的溶解度五、發(fā)酵罐內(nèi)液體柱高度四、氧分壓六、發(fā)酵罐體積發(fā)酵罐大罐氣液接觸時間長、氧的溶解度高，攪拌和通風(fēng)小些七、發(fā)酵液的物理性質(zhì)粘度、表面張力、離子濃度六、發(fā)酵罐體積第四節(jié)

溶氧系數(shù)的測定

一、亞硫酸鹽氧化法1.原理

利用亞硫酸根在銅或鎂離子作為接觸劑時被氧迅速氧化的特性來估計發(fā)酵設(shè)備的通氣效果。

當(dāng)亞硫酸鹽濃度為0.018～0.47mol/L，溫度20～45℃之間時，與氧反應(yīng)的速度幾乎不變，用碘量法測定未經(jīng)氧化的亞硫酸鈉，便可根據(jù)亞硫酸鈉的氧化量來求得氧的溶解量。第四節(jié)

溶氧系數(shù)的測定

一、亞硫酸鹽氧化法2.操作反應(yīng)原理：剩余的亞硫酸根與過量的碘反應(yīng)：再用Na2S2O3滴定剩余的碘：

①將一定溫度（20～45℃）的自來水加入實驗罐，加入化學(xué)純的Na2SO3晶體，使亞硫酸根約為1M，再加化學(xué)純的CuSO4晶體，使Cu2+濃度約為10-9M，待完全溶解后，開閥通氣，空氣閥一開就接近預(yù)定流量。當(dāng)氣泡從噴管中冒出的同時，立即計時,氧化時間控制在5～20min.2.操作反應(yīng)原理：剩余的亞硫酸根與過量的碘反應(yīng)：再用Na2S3.計算方法:N：體積溶氧系數(shù)S：取樣量C：硫代硫酸鈉濃度mol/Lt：兩次取樣的時間間隔P：發(fā)酵罐的罐壓②實驗前后各用移液管取10～100mL樣液，立即移入新吸取的過量標(biāo)準(zhǔn)碘液中，以淀粉為指示劑，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點3.計算方法:N：體積溶氧系數(shù)S：取樣量C：硫代硫酸鈉濃度m優(yōu)點：氧溶解和亞硫酸鹽濃度無關(guān)，反應(yīng)速度快，不需要特殊儀器缺點：影響因素多，工作容積只能在4～80L以內(nèi)測定才比較可靠優(yōu)點：氧溶解和亞硫酸鹽濃度無關(guān)，反應(yīng)速度快，不需要特殊儀器二、取樣極譜法

原理：當(dāng)電壓為0.6~1.0V時，其擴(kuò)散電流的大小隨液體中溶解氧的濃度呈正比變化。二、取樣極譜法操作：將從發(fā)酵罐中取出的樣品置入極譜儀的電池中，并記下隨時間而下降的發(fā)酵液中的氧濃度CL的數(shù)值KLa=Qo2X/C*-CL=斜率/C*-CLC*操作：將從發(fā)酵罐中取出的樣品置入極譜儀的電池中，并記下隨時間

驅(qū)出溶解氧，開始通氣后，在被測定的發(fā)酵罐中用氮氣定時取樣，用極譜儀測出溶氧濃度dc/dt=KLa(C*-CL)Ln(C*-CL)=-KLa×t+常數(shù)KLa＝－2.303×斜率三、排氣法C*驅(qū)出溶解氧，開始通氣后，在被測定的發(fā)酵罐中用氮氣定時取四、復(fù)膜電極測定ＫＬα

和氧分析儀測定ＫＧα

原理：用能透過氧分子的薄膜將電極系統(tǒng)與被測定溶液分離開來，避免外界溶液的性質(zhì)及通風(fēng)攪拌所引起的湍動對測定的影響四、復(fù)膜電極測定ＫＬα和氧分析儀測定ＫＧα測定發(fā)酵液中溶解氧濃度、菌的好氧率r及溶氧系數(shù)該式可寫成:測定發(fā)酵液中溶解氧濃度、菌的好氧率r及溶氧系數(shù)該式可寫成:測定和計算氣膜體積溶氧系數(shù)測定和計算氣膜體積溶氧系數(shù)

五、溶氧系數(shù)的換算以氧濃度差作為動力的傳質(zhì)系數(shù)；以氧分壓差作為動力的傳質(zhì)系數(shù)；以大氣壓作為動力來討論的傳質(zhì)系數(shù)；以壓力差作為動力的溶氧系數(shù)；體積吸收系數(shù)五、溶氧系數(shù)的換算以氧濃度差作為動力的傳質(zhì)系數(shù)1.KV與Kd的換算:2.KLa與KGa的換算:在標(biāo)準(zhǔn)狀況（0.101MPa，25℃）下飽和溶氧濃度為：0.2mmolO2/L，氧分壓為0.021MPa

。1.KV與Kd的換算:2.KLa與KGa的換算:在標(biāo)準(zhǔn)3.kd與KLa、KGa換算：KGa：Kd是以大氣壓為動力的溶氧系數(shù)。根據(jù)氣體分壓定律，其中對溶氧有貢獻(xiàn)的僅是氧分壓部分，即KLa：再根據(jù)其單位進(jìn)行換算：3.kd與KLa、KGa換算：KGa：Kd是以大氣壓為動力若直接以氧分壓為推動力，在計算時就不要0.021。若直接以氧分壓為推動力，在計算時就不要0.021。第六節(jié)空氣中的微生物與除菌方法

一、空氣中的微生物含量、種類隨空氣狀況而異；北方少，南方多，高空少，城市多，農(nóng)村少就種類而言，通常細(xì)菌芽孢、霉菌孢子居多；空氣中的微生物一般附著在塵埃、霧滴上；第六節(jié)空氣中的微生物與除菌方法一、空氣中的微生物二、空氣除菌方法1.加熱滅菌：采用加熱手段（電、蒸汽、空壓機(jī)）將空氣加熱到滅菌溫度進(jìn)行滅菌。2.靜電電除塵：被電離的空氣離子在向電極快速移動過程中撞擊上空氣中的塵埃、菌體后，使菌體、塵埃移向電極，最終沉降吸附在電極上，以達(dá)到除塵除菌的目的。3.介質(zhì)過濾除塵、除菌實際使用時根據(jù)具體發(fā)酵選用除菌方式，一般常用過濾除菌的方法。二、空氣除菌方法三、介質(zhì)過濾除菌

按過濾機(jī)制不同可分為絕對過濾和深層過濾。絕對過濾：是利用微孔濾膜，其空隙小于0.5μm，甚至小于0.1μm深層過濾：以纖維（棉花、玻璃纖維、尼龍）、顆粒狀介質(zhì)（活性炭）為過濾層（介質(zhì)層厚），其空隙大于50μm；以超細(xì)玻璃纖維、石棉板、燒結(jié)金屬板、聚四氟乙烯等作為過濾介質(zhì)（介質(zhì)層?。?，其空隙大于0.5μm；三、介質(zhì)過濾除菌

（一）、絕對過濾

介質(zhì)之間的空隙小于被濾除的微生物，當(dāng)空氣流過介質(zhì)層后，空氣中的微生物被濾除。介質(zhì)的空隙小于0.5μm，（一）、絕對過濾

介質(zhì)之間的空隙小于被濾除的微生物，當(dāng)空氣流（二）、介質(zhì)過濾

1、介質(zhì)過濾機(jī)理1）慣性碰撞作用當(dāng)微生物等顆粒隨空氣以一定的速度流動，在接近纖維時，氣流碰到纖維而受阻，空氣就改變運動方向繞過纖維繼續(xù)前進(jìn)。但微生物等顆粒由于具有一定的質(zhì)量，在以一定速度運動時具有慣性，碰到纖維時，由于慣性作用而離開氣流碰在纖維表面上，由于摩擦、粘附作用，被滯留在纖維表面上，這叫做慣性滯留作用當(dāng)氣流達(dá)到一定速度時，它是介質(zhì)過濾除塵的主要作用。（二）、介質(zhì)過濾

1、介質(zhì)過濾機(jī)理2）阻截作用在氣流速度在臨界速度以下，由于速度很低時，在纖維周邊形成一層邊界滯留區(qū)，在滯留區(qū)內(nèi)氣流速度更慢，在滯留區(qū)內(nèi)的顆粒緩慢接近纖維，并與之接觸，由于摩擦、粘著作用而被滯留，這種作用稱為阻截作用。2）阻截作用3）布朗運動

很小的顆粒在流動速度很慢的氣流中能產(chǎn)生一種不規(guī)則直線運動，稱為布朗運動3）布朗運動4）重力沉降：當(dāng)微粒所受的重力大于氣流對它的拖帶力時，微粒就沉降。

5）靜電吸附：很多微生物都帶電