發(fā)酵用生物反應(yīng)器多為攪拌式，在反應(yīng)過程中實(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)的一個重要參數(shù)。氧的供應(yīng)對菌體的生長和代謝產(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, 研究供氧問題對生物反應(yīng)工藝管理的最佳化和工藝過程的放大具有重要意義；同時(shí), 合理的供氧對節(jié)省動力消耗也很重要。

 
 
在好氧的發(fā)酵生產(chǎn)過程中，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對菌體的生長狀況和過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)過程中氧的適度供給是保證菌體良好生長和產(chǎn)物高產(chǎn)的必要條件。氧不足會造成代謝異常、產(chǎn)量降低; 但溶氧過高，菌體生長過快，對生物合成也不利。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，隨之就會耗盡。因此，需要不斷地給生物反應(yīng)器系統(tǒng)通入無菌空氣，并通過攪拌進(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和所需代謝產(chǎn)物的形成。
 
通過對攪拌式生物反應(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渦輪攪拌器; 體積大的，最底層保留園盤渦輪攪拌器，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)不能滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要，因此必須通過小型模擬試驗(yàn)取得數(shù)據(jù)再作放大設(shè)計(jì)，按幾何相似的原則來決定大型攪拌器的形狀和尺寸，根據(jù)放大原則來決定攪拌器的轉(zhuǎn)速等參數(shù)。
 
  

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