发酵工程试验指导.docVIP

实验 1 KLa的测定方法 氧是难溶气体，在25℃和1个大气压下，纯水中溶解度为0.25 mol/m3左右。在好氧发酵过程中，氧气由气相传递到液相，为微生物消耗。氧的传递过程限速阻力位液膜阶段，此时Kla是描述氧的传递性能的重要参数。 1.目的 掌握利用亚硫酸盐测定容积氧体积传递系数的方法，了解氧传递在好氧发酵过程中的重要作用。 2原理 以Cu离子为催化剂，溶解于水中的O2能立即将水中的SO32-氧化为SO42-，其氧化反应的速度几乎与SO32-浓度无关。实际上是O2一经溶入液相，立即就被还原掉。这种反应特性使溶氧速率成为控制氧化反应的因素。其反应式如下： 2Na2SO3+O2 2Na2SO4 剩余的Na2SO3与过量的碘作用 Na2SO3 + I2 + H2O Na2SO4 + 2HI 剩余的I2用标准Na2S2O3溶液滴定。 I2+ 2Na2S2O3 Na2S4O6+2NaI O2 ~ Na2SO3 ~ I2 ~ Na2S2O3 1 2 2 4 可见，每溶解1mol O2，将消耗2mol Na2SO3，将少消耗2mol I2，将多消耗4mol Na2S2O3。因此可根据两次取样滴定消耗Na2S2O3的摩尔数之差，计算体积溶氧速率。公式如下： 式中 NV：两次取样滴定消耗Na2S2O3体积之差， M：Na2S2O3浓度， t：两次取样时间间隔，h V0：取样分析液体积。 将上述NV值代入公式即可计算出kLa 由于溶液中SO3-2在Cu2+催化下瞬即把溶解氧还原掉，所以在搅拌作用充分的条件下整个实验过程中溶液中的溶氧浓度C=0。 在0.1Mpa(1atm)下，25oC时空气中氧的分压为0.021MPa，根据亨利定律，可计算出C*=0.24mmol/L，但由于亚硫酸盐的存在，C*的实际值低于0.24mmol/L，因此一般规定C*=0.21mmol/L。所以kLa=NV/0.21 亚硫酸钠氧化法的优点是不需专用的仪器，适用于摇瓶及小型试验设备中kLa的测定。缺点是：测定的是亚硫酸钠溶液的体积溶氧系数kLa，而不是真实的发酵液中的kLa。 3. 试剂 a. 0.1mol/LNa2S2O3溶液（需要标定），在使用前1-2周配置 b.淀粉溶液：称取1g淀粉，放入100mL的水中加热搅拌煮沸2-3min. c.0.05mol/L的I2溶液：称取30gKI，加入10mL,溶解，再称取19.5g碘搅拌充分溶解，定容1.5L（根据实验用量调节），避光保存。 d. 0.1mol/L硫酸铜溶液 4. 仪器 吸管，50mL三角瓶、酸式滴定管、300-500mL三角瓶。 5. 实验步骤及方法 测定Kla的反应装置，加入适当浓度，如x mol/L（0.05~0.45mol/L）Na2SO3溶液，每升Na2SO3溶液加入1 ml 0.1mol/L硫酸铜溶液.。 在通风搅拌后开始计时（准确秒表）及间隔准确时间取样时，取样量略少于2.5/x,以便于取样为准。取样时注意，迅速取样10ml Na2SO3溶液加入0.05mol/L的I2溶液25ml溶液中。吸管一定要尽可能的靠近碘液液面。然后用标准的0.1mol/LNa2S2O3溶液进行滴定。 6. 实验记录及报告 反应液组成 Na2SO3： mol/L 实验条件 反应器名称及规格 反应液体积 反应温度 转速、绝对气压 两次取样间隔t/s 两次滴定Na2S2O3溶液体积差 Kla（1/h） Kla（1/h）平均值 思考题 1.实际发酵过程中能否用此法进行测定容积氧传递系数？ 2. 对于几十立方的发酵罐该法是否可行？ 3. 为什么要吸管一定要尽可能的靠近碘液液面 实验2 菌体生长动力学参数的求取（第一部分） 目的和要求 掌握DNS法测定还原糖和多糖的方法，绘制出标准曲线。 原理 3，5-二硝基水杨酸与还原糖共热后被还原成棕红色的氨基化合物，在一定范围内还原糖的量和反应液的颜色深度成正比。因此，可利用分光光度计进行比色测定，求得样品的含糖量。 材料与试剂 材料：葡萄糖（分析纯）、蒸馏水 试剂：DNS液 1）以称取3,5-二硝基水杨酸（C7H4N2O7）6.3 g，氢氧化钠 21.0 g充分溶解于500 ml蒸馏水中（水先煮沸10分钟后冷却） 　　（2）加入酒石酸钾钠（C4H4O6KNa·4H2O）182.0g，苯酚（在50℃水中融化） 5.0g，偏重亚硫酸钠（NaS2O5）5.0g，搅拌至全溶，定容至1000 ml。 　　（3）充分溶解后盛于棕色瓶中，放置10天后便可使用。平时盛一小瓶放在外面使用，其它储于冰箱中。此溶液每月配制一