氧的W况习发除的彩响 第六章氧的供需及对发酵的影响 溶氧(DO)是需氧微生物生长所必需。在发酵过程 中有多方面的限制因素,而溶氧往往是最易成为控制因 素 在28℃氧在发酵液中的100%的空气饱和浓度只有 0.25mmol.L-1左右,比糖的溶解度小7000倍。在对数 生长期即使发酵液中的溶氧能达到100%空气饱和度, 若此时中止供氧,发酵液中溶氧可在几秒(分)钟之内 便耗竭,使溶氧成为限制因素。 http://biotech.ecust.educn/jpkc/fgc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 溶氧(DO)是需氧微生物生长所必需。在发酵过程 中有多方面的限制因素，而溶氧往往是最易成为控制因 素。 在28℃氧在发酵液中的100％的空气饱和浓度只有 0.25 mmol.L-1左右，比糖的溶解度小7000倍。在对数 生长期即使发酵液中的溶氧能达到100％空气饱和度， 若此时中止供氧，发酵液中溶氧可在几秒（分）钟之内 便耗竭，使溶氧成为限制因素。 第六章 氧的供需及对发酵的影响 氧的供需及对发酵的影响
氧的W况习发除的彩响 ●微生物对氧的需求 ●发酵液中氧的供给 ●影响Kla的因素(供氧的调节) ●与溶氧相关的参数测定 ●发酵过程中溶氧监控的意义 http://biotech.ecust.educn/jpkc/fgc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc ⚫微生物对氧的需求 ⚫发酵液中氧的供给 ⚫影响Kla的因素（供氧的调节） ⚫与溶氧相关的参数测定 ⚫发酵过程中溶氧监控的意义 氧的供需及对发酵的影响
氧的W况习发的影响 令微生物对氧的需求 第一节微生物对氧的需求 描述微生物需氧的物理量 比耗氧速度或呼吸强度(Q02):单位时间内单位重量 的细胞所消耗的氧气,mm0o102·g菌-1h-1 摄氧率(r):单位时间内单位体积的发酵液所需要的氧量。 mmol..h-1 Q02.X http://biotech.ecust.educn/jpkc/fgc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 第一节 微生物对氧的需求 一、描述微生物需氧的物理量 比耗氧速度或呼吸强度（QO2）：单位时间内单位重量 的细胞所消耗的氧气，mmol O2·g菌-1·h-1 摄氧率(r)：单位时间内单位体积的发酵液所需要的氧量。 mmol O2·L-1·h-1 。 r= QO2 .X 氧的供需及对发酵的影响 ❖微生物对氧的需求
氧的W况习发的影响 令微生物对氧的需求 二、溶解氧浓度对菌体生长和产物形成的影响 C Cr Cr:临界溶氧浓度,指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度 http://biotech.ecust.educn/jpkc/fgc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 二、溶解氧浓度对菌体生长和产物形成的影响 CCr QO2 CL CCr: 临界溶氧浓度, 指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度。 氧的供需及对发酵的影响 ❖微生物对氧的需求
氧的W况习发的影响 令微生物对氧的需求 般对于微生物:CCr:=1~15%饱和浓度 例:酵母46*103mmoL1,1.8% 产黄青霉22*10-2mmoL1,8.8% 定义:氧饱和度=发酵液中氧的浓度/临界溶氧溶度 所以对于微生物生长,只要控制发酵过程中氧饱和度>1 http://biotech.ecust.educn/jpkc/fgc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 一般对于微生物： CCr: ＝1～15%饱和浓度 例：酵母 4.6*10-3 mmol.L-1 , 1.8% 产黄青霉 2.2*10-2 mmol.L-1 , 8.8% 定义：氧饱和度＝发酵液中氧的浓度/临界溶氧溶度 所以对于微生物生长，只要控制发酵过程中氧饱和度>1. 氧的供需及对发酵的影响 ❖微生物对氧的需求
氧的W况习发的影响 令微生物对氧的需求 问题:一般微生物的临界溶氧浓度很小,是不是发酵过程中 氧很容易满足。 例:以微生物的摄氧率0.052 mmol o2L1S1计, 025/0.052=48秒 注意:由于产物的形成和菌体最适的生长条件,常常不 样 头孢菌素 卷须霉素 生长5%(相对于饱和浓度)13% 产物>13% >8%0 http://biotech.ecust.educn/jpkc/fgc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 问题：一般微生物的临界溶氧浓度很小，是不是发酵过程中 氧很容易满足。 例：以微生物的摄氧率0.052 mmol O2·L-1·S-1 计， 0.25/0.052=4.8秒 注意：由于产物的形成和菌体最适的生长条件，常常不一 样： 头孢菌素 卷须霉素 生长 5% (相对于饱和浓度） 13% 产物 >13% >8% 氧的供需及对发酵的影响 ❖微生物对氧的需求
氧的W况习发的影响 令微生物对氧的需求 氧对鱼类的影 品种 测是水温 窒息点 相当于 (mmol/1) 鲤鱼 29 0.09-0.01 鲢鱼 27 0.01-0.02 4-8% 鲫鱼 29 0.004 2% 胡隐昌,水产养殖,2003 http://biotech.ecust.educn/jpkc/fgc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 品种 测定水温 窒息点 （mmol/l) 相当于 鲤鱼 29 0.09-0.01 4% 鲢鱼 27 0.01-0.02 4-8% 鲫鱼 29 0.004 2% 氧对鱼类的影 响 胡隐昌，水产养殖,2003 氧的供需及对发酵的影响 ❖微生物对氧的需求
氧的W习发的影响 令微生物对氧的需求 、影响需氧的因素 r=Qo2. X 口菌体浓度 口Qo2 >遗传因素 菌龄 营养的成分与浓度 有害物质的积累 培养条件 http://biotech.ecust.educn/jpkc/fgc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 三、影响需氧的因素 r= QO2 .X ❑ 菌体浓度 ❑ QO2 ➢ 遗传因素 ➢ 菌龄 ➢ 营养的成分与浓度 ➢ 有害物质的积累 ➢ 培养条件 氧的供需及对发酵的影响 ❖微生物对氧的需求
氧的供况习发除的彩响 令反器中氧的传递 c气膜膜 第二节反应器中氧的传递 、发酵液中氧的传递方程 N=k(P-P)=k(c-c N:传氧速率kmol/m2h k:气膜传质系数kmo/m2hatm K液膜传质系数m/h http://biotech.ecust.educn/jpkc/fgc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 第二节 反应器中氧的传递 一、发酵液中氧的传递方程 ( ) ( ) N k P P k c c = − = − g i l i C Ci P Pi 气膜 液膜 N：传氧速率kmol/m2 .h kg : 气膜传质系数kmol/m2 .h.atm Kl : 液膜传质系数m/h 氧的供需及对发酵的影响 ❖反应器中氧的传递
氧的W况习发的影响 令反器中氧的传递 C*=PH,与气相中氧分压相平衡的液体中氧的浓度 N=K,(cs-c) K:以氧浓度为推动力的总传递系数(m/h) 再令:单位体积的液体中所具有的氧的传递面积为a(m2/m3) Nv= Ka(cs-c) N:体积传氧速率kmo/m3h K1;以(C*-C)为推动力的体积溶氧系数h1 http://biotech.ecust.educn/jpkc/fgc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc C*＝P*H, 与气相中氧分压相平衡的液体中氧的浓度 ( * ) N K c c = − l Kl : 以氧浓度为推动力的总传递系数(m/h) 再令：单位体积的液体中所具有的氧的传递面积为 a (m2 /m3 ) ( * ) Nv K a c c = − l Nv：体积传氧速率kmol/m3 .h Kla: 以(C*-C)为推动力的体积溶氧系数h -1 氧的供需及对发酵的影响 ❖反应器中氧的传递
