溶氧量的控制

對(duì) 溶解氧進(jìn)行控制的目的是把溶解氧濃度值穩(wěn)定控制在一定的期望值或范圍內(nèi)。在微生物發(fā)酵過(guò)程中，溶解氧濃度與其它過(guò)程參數(shù)的關(guān)系極為復(fù)雜，受到生物反應(yīng)器中 多種物理、化學(xué)和微生物因素的影響和制約。從氧的傳遞速率方程也可看出，對(duì)DO值的控制主要集中在氧的溶解和傳遞兩個(gè)方面。

（一）控制溶氧量。 (C*-CL)是氧溶解的推動(dòng)力，控制溶氧量首要因素是控制氧分壓（C*）。高密度培養(yǎng)往往采用通入純氧的方式提高氧分壓，而厭氧發(fā)酵則采用各種方式將氧 分壓控制在較低水平。如啤酒發(fā)酵，麥汁充氧和酵母接種階段，立式儲(chǔ)罐公司，一般要求氧含量達(dá)到8～10PPM；而啤酒發(fā)酵階段，一般啤酒中的含氧量不得超過(guò)2PPM。

此 外，立式儲(chǔ)罐咨詢，由于氧是難溶氣體，一定溫度和壓力下，DO值有一上限。為此，向發(fā)酵液中加入氧載體是提高DO值的一個(gè)行之有效的方法。實(shí)驗(yàn)表明，在發(fā)酵基質(zhì)中添加 5%正十二烷，可明顯地提高發(fā)酵介質(zhì)中的溶氧水平，浙江立式儲(chǔ)罐，改善供氧條件，維持溶氧的相對(duì)穩(wěn)定，增加菌體濃度，提高L-天冬酞胺酶發(fā)酵水平(21%左右)

  發(fā)酵過(guò)程可以通過(guò)固體培養(yǎng)和深層浸沒(méi)培養(yǎng)來(lái)完成，從生產(chǎn)工藝來(lái)說(shuō)可分為間隙分批、半連續(xù)和連續(xù)水泥攪拌樁發(fā)酵等，但素工業(yè)化大規(guī)模嘚發(fā)酵過(guò)程，則以通氣純種培養(yǎng)為主。

   通過(guò)純種培養(yǎng)嘚發(fā)酵罐有自吸式發(fā)攪拌機(jī)械酵罐、標(biāo)準(zhǔn)式發(fā)酵罐、氣升式發(fā)酵罐、噴射式葉輪發(fā)酵罐、外循環(huán)發(fā)酵罐和多孔板塔式發(fā)酵罐等。自吸式發(fā)酵罐瀝青攪拌設(shè)備系通過(guò)發(fā)酵罐內(nèi)葉輪嘚高速轉(zhuǎn)動(dòng)，形成真空將空氣吸入罐內(nèi)，由于葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生嘚真空，其吸入壓頭和空氣流量攪拌釜發(fā)展史有一定限制，因而僅適用對(duì)通氣量要求不高嘚發(fā)酵品種;塔式發(fā)酵罐素將發(fā)酵液置于多層多孔塔板嘚細(xì)長(zhǎng)罐體內(nèi)攪拌樁墻，在罐底部通入無(wú)菌空氣，通過(guò)氣體分散進(jìn)行氧嘚傳遞，但其供氧量也受到一定限度。

發(fā)酵液中的溶氧濃度（Dissolved Oxygen ，簡(jiǎn)稱DO）對(duì)微生物的生長(zhǎng)和產(chǎn)物形成有著重要的影響。在發(fā)酵過(guò)程中，立式儲(chǔ)罐報(bào)價(jià)，必須供給適量的無(wú)菌空氣，菌體才能繁殖和積累所需代謝產(chǎn)物。發(fā)酵過(guò)程中，氧的傳質(zhì)速率主要受發(fā)酵液中溶解氧的濃度和傳遞阻力 影響。研究溶氧對(duì)發(fā)酵的影響及控制對(duì)提高生產(chǎn)效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量等都有重要意義。

一、溶氧對(duì)發(fā)酵影響

溶解氧對(duì)發(fā)酵的影響分為兩方面：一是溶氧濃度影響與呼吸鏈有關(guān)的能量代謝，從而影響微生物生長(zhǎng)；另一是氧直接參與產(chǎn)物合成。

（一）溶氧對(duì)微生物自身生長(zhǎng)的影響

專性好氧微生物把氧作為終電子受體，通過(guò)有氧呼吸獲取能量，如霉菌；進(jìn)行 此類微生物發(fā)酵時(shí)一般應(yīng)盡可能的提高溶解氧(DO)，以促進(jìn)微生物生長(zhǎng)，增大菌體量。兼性好氧微生物的生長(zhǎng)不一定需要氧，但如果在培養(yǎng)中供給氧，則菌體生 長(zhǎng)更好，如酵母菌；典型如乙醇發(fā)酵，對(duì)溶DO的控制分兩個(gè)階段，初始提供高DO值進(jìn)行菌體擴(kuò)大培養(yǎng)，后期嚴(yán)格控制DO進(jìn)行厭氧發(fā)酵。厭氧和微好氧微生物能 耐受壞境中的氧，但它們的生長(zhǎng)并不需要氧，這些微生物在發(fā)酵生產(chǎn)中應(yīng)用較少。

因?yàn)檠鯕?的存在會(huì)促使酵母采取有氧呼吸的代謝途徑，從而破壞乙醇發(fā)酵的厭氧代謝過(guò)程。但是，研究表明無(wú)氧條件下發(fā)酵生成的乙醇低于溶氧控制在1%-4%條件下生成 的乙醇。這主要是由于無(wú)氧條件下的菌體量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于有氧條件下菌體量，而乙醇的生成與菌體量有很大的聯(lián)系。

類似微生物發(fā)酵的活性污泥法處理污水的過(guò) 程中，DO的影響及控制也十分重要。曝氣池中氧氣不足和過(guò)量都會(huì)對(duì)微生物生存環(huán)境帶來(lái)不利影響.當(dāng)氧氣不足時(shí)，一方面由于曝氣池中絲狀菌會(huì)大量繁殖，終 產(chǎn)生污泥膨脹;另一方面會(huì)降低細(xì)1菌分解的效果，延長(zhǎng)處理時(shí)間，甚至導(dǎo)致生物處理失效.而氧氣過(guò)量(即過(guò)量曝氣)則會(huì)由于絮凝劑遭到破壞而導(dǎo)致懸浮固體沉降 性變差，同時(shí)使能耗過(guò)高。

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