7-微生物工程-第七章-发酵工业中氧的供给.pptVIP

第七章;大多数的工业发酵都属于好氧发酵！;一、微生物对氧的需求

二、发酵过程中氧的传递

三、发酵过程耗氧与供氧的动态关系

四、影响氧传递的因素

五、发酵过程中氧的传递效率

六、溶解氧、摄氧率、KLa的测定;呼吸作用（末端电子受体）

直接参与一些生物合成反应;（2）微生物的耗氧特征;微生物的比耗氧速率受发酵液中氧的浓度的影响。

概念：各种微生物对发酵液中溶氧浓度的最低要求，即不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度，称为临界氧浓度（Ccr）。

CLCcr，QO2保持恒定

CLCcr，QO2大大下降;(1)当CLCcr时，QO2＝(QO2)m

(2)当CLCcr时，

k0：亲和常数（半饱和常数），单位：mol/m3

k0特征：k0越大，亲和能力越小，QO2越小。

不同微生物的k0特征值不一样，可以此作为通气操作的依据。;酵母的呼吸强度与溶氧浓度的关系;一般对于微生物：CCr:＝1～15%饱和浓度;培养初期：QO2逐渐增高，X较小。

在对数生长初期：达到(QO2)m，但此时X较低，γ并不高。

在对数生长后期：达到γm,此时

QO2(QO2)m，XXm;D.对数生长期末：S↓,OTR↓,QO2↓

而γ∝(QO2,X,OTR),虽然X=Xm,但QO2、

OTR占主导地位，所以γ↓

(OTR:单位体积培养液的氧传递速率）

E.培养后期：S→0，QO2↓↓,γ↓↓;图7-1疣孢漆斑霉在分批培养时呼吸强度的变化;微生物本身遗传特征的影响：如k0↑，QO2↓

培养基的成分和浓度

碳源种类

耗氧速率：油脂或烃类葡萄糖蔗糖乳糖

培养基浓度

浓度大,QO2↑;浓度小,QO2↓

菌龄的影响:一般幼龄菌QO2大,晚龄菌QO2小;发酵条件的影响

pH值→影响酶活;

温度→影响酶活及溶氧：T↑,CL↓?

代谢类型(发酵类型)的影响

若产物通过TCA循环获取,则QO2高,耗氧量大

谷氨酸、天冬氨酸

若产物通过EMP途径获取,则QO2低,耗氧量小

苯丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸;溶解氧浓度对细胞生长和产物合成的影响可能是不同的（发酵不同阶段需氧要求不同）。

氧传递速率已成为许多好气性发酵产量的限制因素。

提高传氧效率,能大大降低空气消耗???,降低设备费和动力消耗,以及减少泡沫形成和染菌的机会,提高设备利用率。;摇瓶水平：摇床转速慢，装量多

搅拌缓和，通气缓和

表面通气，膜透析（扩散）

摇瓶水平：转速快，装量少

通无菌空气并搅拌

气升式;;气膜传递阻力;供氧方面主要阻力是气膜和液膜阻力

空气分散成细小气泡，增大接触界面与接触时间，促进氧气的溶解。

耗氧方面主要阻力是细胞团内与细胞膜阻力

搅拌;2.双膜理论;气泡和包围着气泡的液体之间存在着界面，一层气膜，,一层液膜；

氧以浓度差方式透过双膜；

气泡内气膜以外的任一点氧浓度，氧分压相等；

液膜以外的液体任一点氧浓度、氧分压相等。;2）在双膜之间界面上，氧分压与溶于液体中氧浓度处于平衡关系：

3）氧传递过程处于稳定状态时，传质途径上各点的氧浓度不随时间而变化。;传质达到稳态时，总的传质速率与串联的各步传质速率相等，则单位接触界面氧的传递速率为：

nO2—单位接触界面的氧传递速率，

P、Pi—气相中和气、液界面处氧的分压，MPa

CL、Ci—液相中和气、液界面处氧的浓度，

kG—气膜传质系数，kL—液膜传质系数，m/h;若改用总传质系数和总推动力，则在稳定状态时，

KG—以氧分压差为总推动力的总传质系数，

KL—以氧浓度差为总推动力的总传质系数，m/h

P*—与液相中氧浓度C相平衡时氧的分压，Pa

C*—与气相中氧分压P达平衡时氧的浓度，mol/m3;根据亨利定律，与溶解浓度达到平衡的气体分压与该气体被溶解的分子分数成正比，即：

H——亨利常数，表示气体溶解于液体的难易程度，与气体、溶剂种类及温度有关。;由