体积溶氧系数kLa：单位时间单位体积溶液所吸收的气体。 矿用可移动式救生舱 影响kLa的因素：物系的性质——粘度，扩散系数，表面张力
反应器的结构——反应器的结构型式，搅拌器结构，搅拌方式
剪切力的作用
1、增加质量与热量传递速率
2、对微生物，动植物细胞的培养造成影响取根
1、搅拌叶轮尺寸与类型
●叶轮尺寸与罐直径比
Di/D=0.33~0.45
选用较大的叶轮或Di/D：
多糖发酵，
动物细胞培养；
●叶轮类型的选择
功率准数、混合特性，
产生的液流作用力的大小
2、搅拌叶尖速度与剪应力
水溶性抗氧化剂●细胞与剪切作用
损害程度：
细胞特性、搅拌力的性质、强度、作用时间；
定性关系：
球状和杆状细胞：耐受力强，
丝状、动物细胞：耐受力弱；
●关于搅拌剪切的反应器设计准则
以搅拌叶尖线速度v为基准：
v≤7.5m/s
液体流变特性的影响：
传质、传热、混合；
发酵罐设计与运转；
●发酵液流变特性的类型：
mesh设备
（1）牛顿型流体
黏度不随搅拌剪切速率和剪应力而改变（粘性定律）；
剪应力与剪切速率的关系：
τ=F/A=μ(du/dy)=μγ
τ为剪应力，Pa或N/m2；
F为切向力，A 为流体面积；
aurita μ为流体黏度Pa·s，γ为剪切速率（速度梯度，s－1 )；
非牛顿型流体
（2）宾汉塑性流体
τ=τ0+μsγ
τ0为屈服应力，Pa;
μs为表观黏度,Pa·s;
如黑曲霉发酵液；
（3）拟塑性和涨塑性流体
τ=Kγn
K：均匀系数，稠度系数， Pa·sn；
n：流体状态特性指数，
拟塑性： 0﹤n﹤1
涨塑性： n﹥1
如丝状菌（青霉素）、液体曲、多糖；
机械搅拌通风发酵罐的的热量传递
1、发酵过程的热量计算
●生物反应热的计算
Q发酵=Q生物+Q搅拌－Q散
Q搅拌：
与搅拌功率Pg有关，
η功热转化率，取η=0.92；
Q散发：Q蒸发、Q显、Q辐射， Q散发=0.2 Q生物；
●冷却水带出的热量计算
发酵过程的最大放热：
Q发酵=[Wc(T2－T1)]/ VL [kJ/(m3·℃)]
W:冷却水流量，kg/h；
c：水的比热容， kJ/(kg·℃)；
T1、T2:冷却水进出口温度，℃；
VL：发酵液体积，m3;
●发酵液温升测量计算
旺盛期，先使罐温恒定，关闭冷却水，
30min后测定发酵液的温度：
Q发酵=[ (w1c1+w2c2) △T]/VL [kJ/(m3·℃)]
w1、w2：发酵液和发酵罐的质量，kg；
c1、c2：发酵液和发酵罐的比热容， kJ/(kg·℃)；
△T： 30min内发酵液的温升，℃；
2、发酵罐的换热装置
●换热夹套
换热系数低：400~600 kJ/(m3·h·℃)；
适应：5m3发酵罐；
●竖式蛇管
4~6组
换热系数高：1200~4000 kJ/(m3·h·℃)；
要求水温较低；
●竖式列（排）管
传热推动力大，用水量大；
机械搅拌通风发酵罐的几何尺寸及体积
标准发酵罐的几何尺寸
H/D=1.7~4
d/D=1/2~1/3
W/D=1/8~1/12
B/D=0.8~1.0
(s/d)2=1~5
H0/D=2
●公称体积
指罐的筒身（圆柱）体积与底封头体积之和。
椭圆形封头体积：
V1=πD2hb/4+πD2ha/6
ha：椭圆封头的直边高度，m；
hb：椭圆短半轴长度，标准椭圆hb=D/4；
罐的全体积：
V0=πD2[(H0+2(hb+D/6)]/4
≈ πD2 /4+0.15D3 （m3）
气升式发酵罐(ALR)
●工作原理：把无菌空气通过喷嘴或喷孔以250～300m/s的速度喷射进发酵液中，通过气液混合物的湍流作用使气泡碎裂，同时形成的气液混合物由于密度较低向上运动，而气含率小的发酵液则向下运动，形成循环流动，实现混合与传质。
●优缺点：结构简单，冷却面积小；无搅拌传动设备，节约动了约50％，节约钢材；操作无噪音；料液可充满达80～90％，而不需加消泡剂；维修、操作及清洗简便，减少杂菌感染。不能代替好气量较小的发酵罐，对于粘度大的发酵液溶氧系数较低；
●类型：气升环流式、鼓泡式、空气喷射式；
气升环流式反应器的特点
●发酵液分布均匀：基质均匀分散；避免液面形成稳定的泡沫层；使淀粉类易沉降的物料悬浮分散；
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