文档详情

第七章发酵工业中氧的供需-2.ppt

发布:2016-08-17约字共42页下载文档
文本预览下载声明
本章内容 一、细胞对氧的需求(为什么要供氧?为什么要 控制溶氧?) 二、发酵过程中氧的传递(如何实现供氧?如何控制溶氧?) 三、影响氧传递的因素 四、摄氧率、溶解氧、KLa的测定 3.氧传递方程 在气液传质过程中,通常将KLa作为一项处理,称为体积溶氧系数或体积传质系数。 在单位体积培养液中,氧的传质速率(气液传质的基本方程式)为 OTR—单位体积培养液中氧的传递速率, KLa—以浓度差为推动力的体积溶氧系数, h-1,s-1 KGa—以分压差为推动力的体积溶氧系数, 4. 发酵过程耗氧与供氧的动态关系 细胞呼吸的本征要求: 氧传递特征(发酵罐传递性能) 若需氧量>供氧量,则生产能力受设备限制,需进一步提高传递能力; 若需氧量<供氧量,则生产能力受微生物限制,需筛选高产菌:呼吸强,生长快,代谢旺盛。 供氧与耗氧至少必须平衡,此时可用下式表示: β为常数,则 y亦x的函数,有形式 在发酵过程中,培养液内某瞬间溶氧浓度变化可用下式表示: 在稳态时,则 ,则 1) 温度 氧在水中的溶解度随温度的升高而降低,在1.01×105Pa和温度在4~33℃的范围内,与空气平衡的纯水中,氧的浓度可由以下经验公式计算: t—温度,℃ T ↑ ,Cw* ↓ ,推动力↓ 2) 溶质 电解质 1)对于单一电解质 Ce*—氧在电解质溶液中的溶解度,mol/m3 Cw*—氧在纯水中的溶解度, mol/m3 CE—电解质溶液的浓度,kmol/m3 K—Sechenov常数,随气体种类,电解质种类和温度变化. 2) 溶质(续) 2)对于几种电解质的混合溶液: 式中 hi—第i种离子的常数, m3/kmol 离子强度, kmol/m3 Zi—第i种离子的价数, —第i种离子的浓度, kmol/m3 2) 溶质(续) B. 非电解质 式中 Cn*—氧在非电解质溶液中的溶解度, mol/m3 CN—非电解质或有机物浓度, kg/m3 k—非电解质的Sechenov常数, m3/kg 2) 溶质 C. 混合溶液(电解质+非电解质):叠加 Cm*—氧在混合溶液中的溶解度, mol/m3 3) 溶剂 通常溶剂为水; 氧在一些有机化合物中溶解度比水中为高。 4) 氧分压 提高空气总压(增加罐压),从而提高了氧分压,对应的溶解度也提高,但增加罐压是有一定限度的。 保持空气总压不变,提高氧分压,即改变空气中氧的组分浓度,如:进行富氧通气等。 影响KLa的因素 发酵罐的形状,结构(几何参数) 搅拌器,空气分布器(几何参数) 通气:表观线速度Ws ② 操作条件 搅拌:转速N,搅拌功率PG 发酵液体积V,液柱高度HL ? ③发酵液的性质:如影响发酵液性质的表面活性剂、离子 强度、菌体量 KLa影响因素的分析依据 : 以小型罐中牛顿型流体测定的结果为例: 合并化简得: 问题:当设备一定,发酵液性质一定,即d;ρ、 、σ、 DL、g两类因素不变,可否建立KLa与操作条件间的独立关联式:如 实际工作中,通常以“单位体积搅拌功率”代替“N”建立KLa表达式,则实测时拟合得很好 ∵PG/ V不仅包含了“N”的变化,也真实反映了流态的影响(即Ws、N与设备及发酵液特性共同作用). PG计算与P和Na有关: Na﹤0.035时 PG/P=1-12.6Na Na≥0.035时 PG/P= 0.62-1.85Na 可见,
显示全部
相似文档