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发酵罐中需氧微生物发酵的原理

发布日期: 2021-06-08
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  发酵罐中需氧微生物发酵的原理
  双膜理论 最初,生物化学工程是随着第二次世界大战后期兴起的需氧微生物反应(深层培养)、抗生素的大量生产而形成的。也可以说,生物化学工程是从解决供氧问题(送入大量无菌空气,怎样比较经济地满足高氧量的问题)的必要性形成发展起来的。
  一般微生物反应所需的时间要比化学反应的长,在生产有用物质的成本中,运转费用占的比例非常大,而其中大部分则为供给微生物反应所必需的氧(通气搅拌)的成本。被送入反应器的空气中,被微生物实际利用的氧的比例却又低得惊人(20%以下的占多数),大部分未被利用的氧则从反应器中排出。基于上述情况,需氧微生物反应中氧的传递是很重要的。
  需氧发酵时,气-液体系中氧的传递极为重要。分批反应或连续反应过程中,微生物呼吸和底物微生物氧化所需要的氧,可分别从半分批或连续方式所通入的空气中得到。常温下,在与latm空气相平衡的水中,氧的溶解度很低,仅在10ug/ml以下。可是,每立方米微生物培养体系中却含有(1-10)*10的8次方个细胞。发酵罐这些细胞的需氧量极高(与自然生态系统比较是个异常现象)。如果反应过程中停止通气,则在几秒钟内溶氧浓度就变为0,因此,如何能比较经济地满足这样高的需氧量是个大问题。
  发酵罐在微生物反应过程中,物质的传递是一个重要的因素。例如,基质向细胞内扩散;发酵产物向细胞外扩散;好氧性微生物反应需要充分供给氧气,这些都涉及传质过程。
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