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08 第八章 传质与通气.ppt

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本课件深入讲解好氧发酵中的传质与通气问题,包括微生物的需氧特性、临界氧浓度、氧传递途径与传质阻力、双膜理论、影响氧供给的操作条件和液体性质,以及溶氧系数的多种测定方法,为发酵罐设计与优化提供理论基础。

第八章传质与通气封面,标示引言与主要内容
微生物的需氧和溶解氧控制,包括呼吸强度、耗氧速率和临界氧浓度
氧传递途径与传质阻力,包括供氧和耗氧两个过程的八种阻力
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第1页:第八章传质与通气封面

第八章 传质与通气
引言:大多数发酵微生物是好气型的,需要不断通气。内容:微生物的需氧、溶解氧控制、传质理论、影响氧供给的因素。

第2页:微生物的需氧

呼吸强度QO2:单位重量干菌体单位时间吸氧量。耗氧速率γ=QO2×X。临界氧浓度Cc:溶解氧最低要求。

第3页:氧传递途径与传质阻力

供氧:气膜、气液界面、液膜、液流阻力。耗氧:液膜、扩散、胞膜、反应阻力。液膜阻力和细胞膜阻力显著。

第4页:双膜理论

双膜理论:气液两相间存在稳定相界面,界面两侧各有一层有效膜,溶质以分子扩散传质。氧传递速率NA = KL·a·(C*-CL)。

第5页:影响氧供给的因素

推动力:温度(溶解度随温度升高而降低)、电解质(盐析降低溶解度)、非电解质、氧分压(提高罐压、富氧通气)。

第6页:影响KLa的因素

操作条件:搅拌(打碎气泡、产生涡流)、通气(表观线速度)。液体性质:密度、粘度、表面张力、扩散系数。

第7页:溶氧系数的测定

亚硫酸盐氧化法:利用SO32-在Cu2+催化下被O2氧化,间接测氧溶解速率。极谱法:取样或排气极谱。复膜电极法:停止通气测KLa。

第8页:亚硫酸盐氧化法实例

步骤:配制Na2SO3和Cu2+,通气搅拌,取样加I2,用Na2S2O3滴定。计算氧平均溶解速率和溶氧系数Kd。

第9页:搅拌器类型与特性

旋桨式:轴向推动。涡轮式:径向推动,常用。转速n和直径d影响溶氧:P∝n3d5,Q∝nd3。

第10页:通气与搅拌综合影响

增加通气和搅拌可提高KLa,但受功率限制。发酵罐设计需平衡溶氧需求与能耗。

第11页:第八章思考题

思考题:1. 氧传递途径有哪些阻力?2. 双膜理论要点?3. 如何提高溶氧系数?

第12页:第八章结束

THE END

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