第七章生物反应器中的传质过程课件.ppt

第七章生物反应器中的传质过程;主要内容;7.1 生物反应体系的流变学特性; 粘度对不同过程的影响;7.1.1流体的流变学特性;流变特性分类;牛顿型;7.1.2微生物培养液的流变学特性;常见培养液的流变学特性;7.2氧的传递特性;氧从气泡到细胞中传递过程示意图;若总阻力计为R，则，;氧的传递模型 ;P;氧气H值很大，因此kL≈KL;细胞膜内的传质过程; 一种溶解物从浓度C1一边转送到浓度C2一边时，有以下规则： 自由能的变化△G为：;Cu2+; t：两次取样时间间隔 V0：取样分析液体积 ;动态法 先提高发酵液中溶氧浓度，使其远高于临界溶氧浓度处，稳定后停止通气而继续搅拌，此时溶氧浓度直线下降，待溶氧浓度降至Ccrit之前，恢复供气，发酵液中溶氧即开始上升。在这种条件下，并不影响微生物生长。而且由于时间较短。;通风培养液中氧的物料衡算：;用溶氧电极测定整个过程的溶解氧浓度C。在停气阶段，C的降低与t成线性关系，直线的斜率 。恢复通气后，C逐渐回升，在恢复的过渡阶段内，C对 为一直线，直线斜率 。由此可计算出kLa。 优点：只需要单一的溶氧电极，可以测得实际发酵系统中的kLa值 ;稳态法（氧衡算法）;葡萄糖氧化法 有氧条件下，利用葡萄糖氧化酶（glucose oxidase）的催化作用，通过葡萄糖生成葡萄酸的反应，测定kLa的方法。利用一定浓度的氢氧化钠溶液滴定一定量反应液至中性，由氢氧化钠的消耗求出氧的溶解速度Na。;7.3.2 kLa的影响因素;操作变量;温度与压力 温度影响氧的溶解度，同时也影响了液体的物性常数。温度升高，降低液体的粘度与表面张力，增加氧在液相中的扩散系数，有利于提高溶氧速率。;反应液的理化性质;反应器结构因素的影响;提高kLa和Na的措施; 微生物反应过程中氧比消耗速率和溶解氧浓度间的关系可以通过试验来测定。从数据可以看出，当[DO]在某一值以上时, [DO]随时间线性减少，其氧比消耗速率 与[DO]无关，为一常数；当[DO]在某一值以下时， 与[DO]有一定关系，随[DO]的减少，两者呈双曲线关系。这一值，我们称为临界溶解氧浓度，记为[DO]crit。;当细胞反应受氧的限制，并若符合莫诺模型