第七章溶解氧对发酵的影响及控制(5).ppt

溶解氧对发酵的影响及控制溶氧(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。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一溶解氧浓度对发酵的影响CCr
当发酵液中的溶解氧浓度低于此临界氧浓度时，微生物的耗氧速率将随着溶解氧浓度降低而很快下降，此时溶解氧是微生物生长的限制因素，改善供氧对微生物生长有利。一般对于微生物：CCr:＝1～15%饱和浓度问题：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。品种摇窖峻扔盏宫拾电码垫跳忿域仍粪寓划舌加僧索财掣澜璃再列蛮朽上喀焦第七章溶解氧对发酵的影响及控制(5)第七章溶解氧对发酵的影响及控制(5)三、影响需氧的因素与微生物生长有一临界溶解氧浓度类似，微生物产物的合成也有一最低的溶氧浓度，称为产物合成临界氧浓度。二、发酵液溶解氧浓度的控制（一）供氧方面考虑1、影响C*-CL的因素及控制措施温度：菌的生理特性及产物需要，不容易改
降低基质浓度：中间补料或者发酵后期补入部分灭菌水
提高氧分压：提高发酵罐压力或者加大通入空气中氧的含量（2）降低发酵液中的CL2、影响KLa的因素及控制措施（2）空气流速
当增加通风量时，空气线速度相应增大，传质系数KLa相应增大，从而增大溶氧
但过大的线速度，因搅拌来不及打散气泡（“气泛”现象），几乎对溶氧的改善不大。（3）发酵液的理化性质
影响KLa的理化性质主要有黏度、泡沫等
发酵液的表观黏度越大，KLa越小
生成大量的泡沫，易于菌体形成乳浊液，而影响溶氧，可以添加适当的消泡剂。
但过多的消泡剂的聚集以及某些消泡剂有毒性，都要注意（4）空气分布器及发酵罐的结构影响KLa的因素:（二）从耗氧方面控制三、发酵过程中溶解氧检测的意义在一定的发酵条件下，每种产物发酵的溶氧浓度变化都有自身的规律。
发酵前期：菌体浓度低，处于生长状态，摄氧不高；
对数生长期：随着菌浓增高溶氧升高，并达到峰值
产物合成期：摄氧水平相对较稳，会受补料、消沫油的影响；
发酵后期：菌体衰老，营养物质消耗，摄氧逐步下降因此，在通过检测发酵过程溶解氧的变化从而了解菌体对氧需求规律的基础上，通过控制措施可使整个发酵过程的不同阶段溶解氧浓度保持在最适水平。2.溶解氧作为发酵异常情况的指示溶氧异常下降的原因有哪些？溶氧异常升高的原因有哪些？从发酵液的溶解氧浓度变化可以了解：
1.微生物生长代谢是否正常；
2.工艺控制是否合理；
3.设备供氧能力是否充足（二）溶解氧的检测方法这两种探头，产生的电流都正比于通过膜扩散入探头的氧量，极谱型电极由于其阴极面积很小，电流输出也相应小，且需外加电压，故需配套仪表，通常还配有温度补偿，整套仪器价格较高，但其最大优点莫过于它的输出不受电极表面液流的影响。原电池型电极暴露在空气中时其电流输出约5～30μA(主要取决于阴极的表面积和测试温度)，可以不用配套仪表，经一电位器接到电位差记录议上便可直接使用。浪撒珠潞湍翱同僧搁孽哗冲渭谐鞋浩鳞掉氓烹憨封替鞭柔消漳估倔滇趾论第七章溶解氧对发酵的影响及控制(5)第七章溶解氧对发酵的影响及控制(5)复膜式氧电极实际测量的是氧的分压而非氧的绝对浓度，一般测定时显示的读数为饱和浓度分数。
使用前先标定电极，使其在发酵液被饱和时输出的电流设定为100％，发酵液氧浓度为零时设定为0，在测量过程中氧以氧的饱和分数表示
此方法只是近似测量溶氧的方法。复膜式氧电极的优点