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發(fā)酵用生物反應(yīng)器多為攪拌式，在反應(yīng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)混合、分散、懸浮、傳質(zhì)、傳熱等功能目的，溶氧是生物代謝反應(yīng)的一個(gè)重要參數(shù)。氧的供應(yīng)對(duì)菌體的生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)物的積累都有很大的影響, 決定著代謝物質(zhì)產(chǎn)量的高低。因此, 研究供氧問(wèn)題對(duì)生物反應(yīng)工藝管理的最佳化和工藝過(guò)程的放大具有重要意義；同時(shí), 合理的供氧對(duì)節(jié)省動(dòng)力消耗也很重要。

 
 
在好氧的發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程中，細(xì)胞需要分子態(tài)的氧作為呼吸鏈電子傳遞系統(tǒng)末端的電子受體，最終與氫離子結(jié)合成水并釋放出大量能量，供細(xì)胞維持生長(zhǎng)和合成反應(yīng)使用。培養(yǎng)基中氧擴(kuò)散速率可能是限制呼吸過(guò)程的因素。
 
 
  
溶氧、呼吸強(qiáng)度、培養(yǎng)基成份等影響因素是通過(guò)對(duì)菌體的生長(zhǎng)狀況和過(guò)程代謝特征決定抗生素的效價(jià)，溶氧濃度是需氧發(fā)酵過(guò)程的又一重要參數(shù)，其高低反映了代謝的強(qiáng)弱程度。生物培養(yǎng)過(guò)程中氧的適度供給是保證菌體良好生長(zhǎng)和產(chǎn)物高產(chǎn)的必要條件。氧不足會(huì)造成代謝異常、產(chǎn)量降低; 但溶氧過(guò)高，菌體生長(zhǎng)過(guò)快，對(duì)生物合成也不利。而溶氧是供氧和需氧這一矛盾平衡的結(jié)果。氧的限制對(duì)發(fā)酵的影響可分為兩種: 一種是溶氧濃度直接影響與呼吸有關(guān)的代謝而影響產(chǎn)物合成;一種是氧直接參與產(chǎn)物合成， 很多抗生素的生物合成直接有關(guān)。
而氧是一種難溶氣體，在25 ℃ 和1 x 10s Pa 時(shí)，中的氧在純水中的溶解度僅為0.2 5 m ol /ms 。如果外界不能及時(shí)地供給氧，水中的溶解氧僅能維持培養(yǎng)基中微生物菌體的正常呼吸，隨之就會(huì)耗盡。因此，需要不斷地給生物反應(yīng)器系統(tǒng)通入無(wú)菌空氣，并通過(guò)攪拌進(jìn)一步分散，使發(fā)培養(yǎng)基中保持適度的溶氧濃度，從而保證微生物的正常生長(zhǎng)和所需代謝產(chǎn)物的形成。
 
通過(guò)對(duì)攪拌式生物反應(yīng)器的溶解氧性能研究，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，對(duì)攪拌器的改進(jìn)或設(shè)計(jì)放大，并跟蹤實(shí)際品種的發(fā)酵生產(chǎn)得出，體積較小的可用多層園盤(pán)渦輪攪拌器; 體積大的，最底層保留園盤(pán)渦輪攪拌器，而用軸流漿取代上面各層渦輪攪拌器，形成合理的攪拌漿組合型式。這樣即可發(fā)揮渦輪攪拌器利于分散氣體的優(yōu)點(diǎn)，又輔以軸流攪拌器，增強(qiáng)罐內(nèi)循環(huán)，改善溶氧。當(dāng)然，攪拌器型式的選擇應(yīng)該比較慎重，文獻(xiàn)資料所提供的數(shù)據(jù)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的需要，因此必須通過(guò)小型模擬試驗(yàn)取得數(shù)據(jù)再作放大設(shè)計(jì)，按幾何相似的原則來(lái)決定大型攪拌器的形狀和尺寸，根據(jù)放大原則來(lái)決定攪拌器的轉(zhuǎn)速等參數(shù)。
 
  

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