页数：44页文件大小：5.11 MB来源： 发酵工程与设备ppt课件
本课件介绍微生物反应过程的传质水平与氧传递阻力分布，讲解溶解氧的溶解度、氧消耗速度与QO2和DO的关系，并围绕气体吸收的稳定模型与不稳定模型，说明体积溶氧系数的影响因素与常用测定方法。
第七章 生物反应中的物质传递：要点如下。
需氧反应的氧传递过程：对于需氧的微生物反应，还存在一个氧从气相通过扩散进入液相，进而又经扩散进入絮凝体内部供给细胞进行呼吸的传递过程
氧传递过程的阻力：氧在传递过程中存在的传递阻力
氧传递阻力的分布：①氧从气相主体扩散到气－液界面的阻力R1②通过气－液界面的阻力R2③通过气泡外测的滞流液膜，到达液相主体的阻力R3④液相主体中的传递阻力R4⑤通过细胞或细胞团外的滞流液膜，到达细胞团与液体界面的阻力R5⑥通过液体与细胞团之间界面的阻力R6⑦细胞团内在细胞与细胞之间的介质中的扩散阻力R7⑧进入细胞的阻力R8
供氧与耗氧阻力：要点如下。
微生物反应的多相体系：要点如下。
溶解氧对微生物的作用：第一节微生物的氧消耗速度与氧需求一、溶解氧溶解氧是直接影响微生物的环境因素。 DO直接参与微生物消耗底物以及菌体生长所必要的代谢反应，应该把溶解氧看作是一种营养源（底物）。
氧的溶解度与亨利定律：氧属于难溶性气体，其溶解度在10ppm以下，气相中氧分压的影响服从亨利定律（Henry’s law）为与平衡时的氧溶解度H－亨利常数，
纯水溶解氧与温度的关系：下图表示与1atm空气（空气+饱和水蒸汽）相平衡的纯水中的DO与H和温度的关系。
盐类效应：盐类效应:气体在盐水溶液中的溶解度比在纯水中的要小。 用Setchnow式表示：
碳源燃烧的需氧平衡：二、氧的消耗速度微生物反应总的需氧量是与以燃烧反应为基准的物料平衡也有关系：碳源燃烧需氧量=菌体燃烧需氧量+氧消耗量+代谢产物燃烧需氧量式中：
氧需求速度的工程意义：根据上式得：上式缺乏速度概念。 由于投入动力与氧的需要速度有一定关系，从工程学角度来说氧需求的速度更为重要。
氧比消耗速度关系式：要点如下。
氧消耗速度的计算：氧消耗速度为
课堂讨论 传质与溶氧：要点如下。
QO2与DO的关系：三、QO2与DO的关系
QO2与DO的米氏型关系：在<时，对DO的依赖性可认为是由呼吸酶表面的氧不饱和所引起的，多数情况近似于米氏方程式：由于，上式积分得：
生长过程中的氧适应：四、伴随着生长的氧适应一般，DO对微生物的生长速度和呼吸速度将产生影响。 如果DO变化，为了适应这种变化，代谢系统也随之而变化，因此代谢产物生成速度也发生变化，然而要将这些复杂的变化定量化是困难的。 为了维持需氧代谢，常常控制一定的培养条件，使DO保持在以上。
气体吸收与双膜学说：要点如下。
稳定模型的三点假定：一、稳定模型三种假定：1.在气、液两相的主流内，溶解气体主要通过对流传递，可是沿着气液界面的气、液两侧各存在着层流薄膜，溶质气体只靠分子扩散在两界膜内移动。 2．溶解气体在两界膜内的浓度分布与时间无关（稳定状态）。 3．在界面处，气相中的分压与液相中的浓度之间常常达到平衡，在那里完全不存在物质传递的阻力。
双膜传质推动力：通过气膜的传氧推动力为，继续通过液膜时推动力为。 在稳定传质过程中，通过两膜的传氧速率N应相等.因pi和ci均无法测量，故此式无实用价值。
总传质系数的引入：令：根据亨利定律：仿照热力学的方法，用总传质系数代替分传质系数，用总的传质推动力代替分推动力，把上式改写为：式中：
气膜与液膜阻力比较：总传质系数分别与膜传质系数的关系为对于氧的难溶于水来说，气膜传递阻力与液膜传递阻力相比可忽略，即，因此
气液界面积与体积传质：－单位体积培养液中气液两相的总界面积(m2/m3)，上式两边各乘以，则得：
二、不稳定模型 该模型是指气体不稳定地被吸收到不紊乱的液体（即静止或层流流动的液体）中的情况。如果含有某一溶解气体的气相与某液体相接触时，则液侧界面近傍的浓度分布随时间变化，不成为稳定状态。若只考虑不稳定分子扩散的吸收，则在0-t时间内平均吸收速率N可用下式表示：
影响体积溶氧系数的因素：要点如下。
气泡直径与kL的关系：直径在0.8mm以下的气泡犹如钢体球的性质，用下式表示： 气泡直径在2.5mm以上，气泡变形成为旋转椭圆体，界面变动的结果，kL增大，用下式表示：
传质准数关联式：上两式中：Sherwood数：Grashof数：Schmidt数：
体积溶氧系数的测定方法：四、体积溶氧系数的测定方法氧气吸收的体积传递系数，可采用下列几种方法测定：①亚硫酸盐氧化法②极谱法③氧的物料衡算法④溶氧电极法
亚硫酸盐氧化法原理：㈠亚硫酸盐氧化法（经典方法） 原理：常用Na2SO3，它在溶液中浓度1M左右时，在相当大的范围内，并在Cu2+存在时，被氧化的速度很快，氧溶解速度控制了氧化反应。
每分钟溶解氧摩尔数：每分钟溶解氧的摩尔数：
亚硫酸盐氧化法测kLa：要点如下。
溶氧电极法的优点与原理：㈡溶氧电极法优点：①耐高温②连续测量1、原理：把溶解氧转化为电流信号。 阳极：阴极：电流直接指示溶解氧浓度。
氧的流动速率：氧的流动速率：
电极膜材料的要求：要求材料透氧能力越小越好
溶氧电极测定通气搅拌系统：2．应用溶氧电极测定通气搅拌系统的体积传氧系数为溶解氧积累A点：B点：
连续培养时求kLa：连续培养时，也可求值：稳态时可由通气进出口的氧分压差求得：
由亨利定律求氧浓度：3、根据电极显示值求C值当总压为1bar，温度为20℃时，将水蒸汽分压忽略，则相应的浓度可根据Henry定律计算：
温度30℃时的亨利常数：温度T=30℃时水中氧的亨利常数液相氧的饱和浓度值将电极显示值E(%饱和)换算成氧浓度为若E=100，则
溶氧测定的三个用途：要点如下。
课堂讨论 kLa的参数与测定：要点如下。
下载地址：{{downurl}}
{{{a}}}
{{#b}}{{{b}}}
{{/b}} {{/title}} {{#nolog}}登陆注册
{{/nolog}} {{#djsx}}点我刷新
{{/djsx}} {{#gocz}} {{/gocz}} {{#ffqr}} {{/ffqr}}