发酵工程11

这是一篇关于发酵工程的思维导图，包括：溶解氧的测定、摄氧率测定、KLa测定三部分内容。

发酵中的氧的测定

• 溶解氧的测定
  • 化学法
    • 原理
      • 在样品中加入硫酸锰和碱性KI溶液，生成氢氧化锰沉淀，与溶解氧反应生成锰酸锰，再在反应液中加入H2SO4, 释放出游离的碘，然后用标准Na2S2O3液（硫代硫酸钠）滴定。
    • 优点
      • 测定较准确，且能得到氧的浓度值
    • 缺点
      • 当样品中存在氧化还原性物质，测定结果会有偏差；当样品带有颜色时，会影响测定终点的判断，故不适合测定发酵液的溶解氧浓度。
  • 极谱法
    • 原理
      • 阴极表面与液体的主体之间存在氧的浓度差
      • 溶解氧浓度与测得的扩散电流成正比。
    • 缺点
      • 阴极表面极易被污染
      • 氧化还原性物质会影响电极反应，从而影响到该法的准确性。
  • 复膜氧电极法
    • 原理
      • 复膜氧电极测得的实际为氧从液相主体到阴极的扩散速率。
      • nO2=kL(PL-P1)=km(P1-P2)=ke(P2-Pc)=K(PL-Pc)
      • 溶氧电极测定的实际是液体中的氧分压主题
• 摄氧率测定
  • 瓦氏呼吸仪法
    • 原理
      • 通过测压计测定密闭三角瓶的压力变化速率即氧的消耗速率，根据培养液体积计算摄氧率。
  • 物料平衡法
    • 原理
      • Q 进入和离开发酵罐的空气流量P进入和离开发酵罐的空气氧分压
      • 在空气搅拌罐中，进行沉没培养
  • 氧电极法
    • 原理
      • 用一支快的溶氧电极测定发酵液中的溶氧变化，曲线直线部分斜率的绝对值即为摄氧率γ
• KLa测定
  • 亚硫酸盐氧化法
    • 原理
      • 利用亚硫酸根在铜或镁离子作为催化剂时被氧迅速氧化的特性来测定发酵设备的氧传递系数。
      • 当亚硫酸钠浓度为0.018～0.5kmol/m3、温度在20～45℃之间，反应速度与亚硫酸钠浓度无关。
    • 优点
      • 氧溶解速度与亚硫酸盐浓度无关，且反应速度快，不需特殊仪器。
    • 缺点
      • 不及极谱法准确
      • 只能评价发酵罐的传氧性能，且工作容积在4-80L以内才较准确可靠
      • 不能对发酵过程实测
      • Na2SO3对微生物生长有影响，且发酵液的性质影响氧的传递
  • 取样极谱法
    • 原理
      • 当电解电压为0.6～1.0V时，扩散电流的大小与液体中溶解氧的浓度呈正比关系。
    • 优点
      • 可以测定培养状态下发酵液中的溶解氧浓度，进而可计算出溶氧系数。
    • 缺点
      • 样品取出发酵罐后，外压自罐压降至大气压，测得的氧浓度已不准确，且在静止条件下所测得的QO2与在发酵罐中的实际情况不完全一致，因而误差较大。
  • 物料衡算法
    • 原理
      • 对发酵液中的氧进行物料衡算
      • 对大型发酵罐，可用平均推动力
    • 优点
      • Kla比较准确
    • 缺点
      • 步骤繁琐
  • 动态法
    • 原理
      • 发酵过程中停止通气片刻，人为制造一个不稳定状态来求KLa。
    • 优点
      • 测定真实培养状态下发酵液中溶解氧浓度
    • 缺点
      • 存在一定的误差
  • 排气法
    • 原理
      • 通过将CL对t作图求出溶液中饱和的溶氧浓度 C*.
    • 优点
    • 缺点
      • 不能代表发酵过程中的实际情况
  • 复膜氧电极（常用）
    • 原理
      • 利用复膜电极可在发酵过程中测定发酵液的溶解氧浓度、微生物菌体的耗氧速率及溶氧系数KLa，
    • 优点
      • 比较理想的测定方法
      • 目前较为常用的方法