第5章-生物反應(yīng)器的傳遞與混合特性

第五章

生物反應(yīng)器的傳遞與混合特性

第一節(jié)

反應(yīng)流體的流變

與剪切特性

反應(yīng)液的流變學(xué)特性：是指液體在外加剪切力作用下所產(chǎn)生的流變特性，簡稱流變特性

。

當(dāng)給定的流體在外加剪切力的作用下，一定產(chǎn)生相應(yīng)的剪切速率（即速度梯度或切變率，N/m2或Pa），兩者之間的關(guān)系為該流體在給定溫度和壓力下的流變特性：

流體的流變學(xué)特性

上式稱為流變性方程，其圖解形式叫做流變圖。生物反應(yīng)醪液多屬與時(shí)間無關(guān)的粘性流體范圍（表6-1）。與時(shí)間無關(guān)的純粘性流體的流變特性

類別流變性方程表觀粘度a示例牛頓型假塑型(冪律)膨脹型(冪律)平漢塑型凱松塑型恒定不變隨剪切率的增加而減少隨剪切率的增加而增加氣體、水、低分子量液體,低分子化合物的水溶液大多數(shù)發(fā)酵醪，淀粉懸浮，紙漿，油漆玉米粉和糖溶液，淀粉，流沙等紙漿，牙膏，油，巧克力及一些發(fā)酵液等血，蕃茄醬，桔子汁及一些發(fā)酵液等

有多種經(jīng)驗(yàn)方程來描述非牛頓流體的流變特性，其中最簡單的形式是指數(shù)律方程。（6-2）式中：K——稠密度指數(shù)，或稱指數(shù)律系數(shù)Pa·s；

n——流變性指數(shù)，或稱指數(shù)律的方次。對(duì)于牛頓型流體，n=1，K=。對(duì)于非牛頓型流體，將/定名為表觀粘度。給定流體的表觀粘度是剪切速率的函數(shù)。表6-1中0為屈服應(yīng)力Pa，Kp為剛性系數(shù)Pa·s，Kp為凱松粘度(Pa·s)1/2。

發(fā)酵液流變學(xué)特性為菌體的大小和形狀的不同所影響。一些稀薄的細(xì)菌發(fā)酵液；以水解糖或糖蜜為原料培養(yǎng)酵母的醪液；為噬菌體侵害的發(fā)酵液等均為牛頓流體。絲狀菌懸浮液菌呈絲狀或團(tuán)狀。絲狀菌的菌絲一般有一個(gè)以上的分枝，這些菌絲長約50-500m，直徑為9～10m。反應(yīng)器中，這些菌絲體糾纏在一起，使懸浮液粘度達(dá)數(shù)Pas。團(tuán)狀菌絲體是以穩(wěn)定的球狀積聚在一起而生長，其直徑可達(dá)幾mm。無論是絲狀或團(tuán)狀，流變學(xué)特性都是非牛頓型流體。發(fā)酵液的流變學(xué)特性發(fā)酵液的流變特性產(chǎn)物微生物發(fā)酵液流變特性制霉菌素青霉素青霉素青霉素鏈霉素新生霉素卡那霉素曲古霉素曲古霉素非洛霉素諾爾斯氏鏈霉菌產(chǎn)黃青霉菌產(chǎn)黃青霉菌產(chǎn)黃青霉菌灰色鏈霉菌雪白鏈霉菌卡那霉素菌卡那霉素鏈霉菌卡那霉素鏈霉菌卡那霉素鏈霉菌牛頓性流體假塑性流體塑性流體脹塑性流體塑性流體塑性流體假塑性流體塑性流體假塑性流體假塑性流體

絲狀菌發(fā)酵中，高粘度發(fā)酵液的表觀粘度明顯隨剪切速率的不同而變化。同一反應(yīng)器中，離攪拌器遠(yuǎn)近位置的不同，流動(dòng)特性明顯不同。一般絲狀菌的發(fā)酵液呈假塑性流體、脹塑性流體等非牛頓性流體特性，并且發(fā)酵液的流動(dòng)特性還隨時(shí)間而變化。微小顆粒懸浮液的粘度是多種因素的函數(shù)，除依賴菌體顆粒的濃度外，還受顆粒的形狀、大小、顆粒的變形度、表面特性等因素影響。霉菌或放線菌等的發(fā)酵中，發(fā)酵液的流動(dòng)特性常出現(xiàn)大幅度變化。絲狀菌發(fā)酵中，菌體相互間易形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在一定的剪切速率下，團(tuán)狀結(jié)構(gòu)的菌團(tuán)可被打碎成小片，雖然這些小碎片可再聚集起來，但在高剪切速率下，絮集起來的菌團(tuán)又將被打碎，使發(fā)酵液呈牛頓型流體特性?？傊黧w特性因素都會(huì)對(duì)生化反應(yīng)器內(nèi)的質(zhì)量與熱量的傳遞、混合特性及菌體生長等產(chǎn)生影響。二、影響反應(yīng)流變特性的因素細(xì)胞濃度細(xì)胞形態(tài)三、流體的剪切作用第二節(jié)

生物反應(yīng)器的傳質(zhì)特性5.2氧的傳遞特性難溶氣體

氧是一種難溶氣體，在25℃和1×106Pa時(shí)，空氣中的氧在純水中的溶解度僅為0.25mol/m3左右。由于培養(yǎng)基中含有大量有機(jī)物和無機(jī)鹽，實(shí)際氧在液相中的溶解度就更低。當(dāng)菌體濃度為1015

個(gè)/m3，每個(gè)菌體體積（含水量80%）為10-16m3(直徑5.8μm)，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度為2.6×10-3mol氧/(kg細(xì)胞·s)，菌體密度為1000[kg/m3]，則每立方米培養(yǎng)基的需氧量為：2.6×10-3×10-16×1015×1000×(1-80%)=0.052mol氧/(m3·s)=187.2mol氧/(m3·h)

即在1m3培養(yǎng)基中每小時(shí)需要的氧是溶解量的750倍。因此，在生物反應(yīng)過程中有效而經(jīng)濟(jì)地供氧是極為重要的。

微生物對(duì)氧的利用率首先取決于發(fā)酵液中氧的溶解度和氧傳遞速率。采取高密度培養(yǎng)方法提高生產(chǎn)效率時(shí)，高密度的細(xì)胞將使氧的消耗速度超過氧的傳遞速度。此時(shí)，氧的傳遞速度成為生物反應(yīng)的限制性因素，為提高微生物的反應(yīng)速度，就必須提高氧的傳遞速度。

發(fā)酵過程中，有的微生物以菌絲團(tuán)（或絮狀物）的形式生長繁殖，這時(shí)，基質(zhì)必須通過擴(kuò)散進(jìn)入菌絲團(tuán)內(nèi)，基質(zhì)的擴(kuò)散與利用是同步進(jìn)行的。當(dāng)菌絲團(tuán)內(nèi)的基質(zhì)濃度低于主體發(fā)酵液中的，且反應(yīng)速度與基質(zhì)濃度呈正比時(shí)，產(chǎn)物的生成速度和菌體的生成速度都將低于懸浮單一細(xì)胞的相關(guān)速度。為克服發(fā)酵過程中的擴(kuò)散限制，可通過減小菌絲團(tuán)尺寸的方法來解決。

一般二氧化碳的生成與生物反應(yīng)的活性有關(guān)，生物反應(yīng)過程中，常常會(huì)有大量二氧化碳溶解在反應(yīng)液中，氣液兩相中的二氧化碳會(huì)以不同形式(CO2,H2CO3,HCO3-1,CO3-2)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致反應(yīng)液的pH值發(fā)生變化。雙液相生物反應(yīng)系統(tǒng)中一個(gè)典型例子是由碳?xì)浠衔锷a(chǎn)SCP。如何提高反應(yīng)系統(tǒng)中基質(zhì)的傳遞速度是非常重要的課題。在反應(yīng)系統(tǒng)加入氧載體是一種改善氧傳遞速度的有效方法。固態(tài)發(fā)酵（Solidstatefermentation）中，通風(fēng)除為微生物提供足夠的氧外，還帶走發(fā)酵熱（Fermentationheat）和部分二氧化碳，同時(shí)還帶走大量水分，使?jié)穸瘸蔀闆Q定固態(tài)發(fā)酵成功與否的關(guān)鍵因素之一。氧傳遞理論概述圖6-2氧從氣泡到細(xì)胞中傳遞過程示意圖氧傳遞阻力包括：

氣膜阻力——1/k1

氣液界面阻力——1/k2

液膜阻力——1/k3

反應(yīng)液阻力——1/k4

細(xì)胞外液膜阻力——1/k5

液體與細(xì)胞之間界面的阻力——1/k6

細(xì)胞之間介質(zhì)的阻力——1/k7

細(xì)胞內(nèi)部傳質(zhì)的阻力——1/k8

等等。

（6-4）

式中Ri為i階段的分阻力。穩(wěn)態(tài)時(shí)，各階段的氧傳遞速率N為一定，則

式中若總阻力計(jì)為R，則，（6-3）為各階段的溶解氧濃度差。

在提出的一些傳質(zhì)基本理論中，被廣泛用來解釋傳質(zhì)機(jī)理和作為設(shè)計(jì)計(jì)算的主要依據(jù)是停滯膜模型。停滯膜模型的基本論點(diǎn)是：在氣液兩個(gè)流體相間存在界面，界面兩旁具有兩層穩(wěn)定的薄膜，即氣膜和液膜。這兩層穩(wěn)定的薄膜在任何流體動(dòng)力學(xué)條件下，均呈滯流狀態(tài)。在氣液界面上，兩相的濃度總是相互平衡（空氣中氧的濃度與溶解在液體中的氧的濃度處于平衡狀態(tài)），即界面上不存在氧傳遞阻力。在兩膜以外的氣液兩相的主流中，由于流體充分流動(dòng)，氧的濃度基本上是均勻的，也就是無任何傳質(zhì)阻力，因此，氧由氣相主體到液相主體所遇到阻力僅存在于兩層滯流膜中。

氣液界面附近氧傳遞的雙膜理論模型氣液界面附近氧分壓與濃度的變化如圖6-3所示。以液相濃度為基準(zhǔn)可得下式：kL為液膜傳質(zhì)系數(shù)；kG為氣膜傳質(zhì)系數(shù)；Ci為氣液界面上的平衡濃度；C為反應(yīng)液主流中氧的濃度；C*為與氣相氧分壓相平衡的氧濃度；H為亨利常數(shù)；KL為以液膜為基準(zhǔn)的總傳質(zhì)系數(shù)。，（6-5）式可改寫為

各傳質(zhì)阻力的大小取決于氣體的溶解度。如果氣體在液相中的溶解度高，如氨氣溶于水中時(shí)，液相的傳質(zhì)阻力相對(duì)于氣相的可忽略不計(jì)；反之，對(duì)于溶解度小的氣體，總傳質(zhì)系數(shù)KL

接近液膜傳質(zhì)系數(shù)kL，此時(shí)，總傳質(zhì)過程為液相中的傳遞過程所控制。由于氧是難溶氣體，因此，有：所以

以上是以微生物只利用溶解于液體中的氧為依據(jù)進(jìn)行討論的，實(shí)際上，液膜中存在的微生物細(xì)胞也可直接利用空氣中的氧氣，但其數(shù)量與反應(yīng)液內(nèi)部的微生物細(xì)胞的數(shù)量相比甚微，故可不考慮。另外，當(dāng)反應(yīng)液混合充分，不發(fā)生細(xì)胞絮凝現(xiàn)象時(shí)，傳質(zhì)阻力7也不再考慮。上式兩邊同乘a（單位體積反應(yīng)液中氣液比表面積）Na——單位體積反應(yīng)液中氧的傳質(zhì)速率mol/m3s；kLa——體積傳質(zhì)系數(shù)s-1；體積傳質(zhì)系數(shù)的測定及其影響因素體積傳質(zhì)系數(shù)的測定一、亞硫酸鹽法測定容積氧傳遞系數(shù)

正常條件下，亞硫酸根離子的氧化反應(yīng)非常快，遠(yuǎn)大于氧的溶解速度。當(dāng)Na2SO3溶液的濃度在0.018~0.45mol內(nèi)，溫度在20~45℃時(shí)，反應(yīng)速度幾乎不變。所以，氧一旦溶解于Na2SO3溶液中立即被氧化，反應(yīng)液中的溶解氧濃度為零。此時(shí)氧的溶解速度（氧傳遞速度）成為控制氧化反應(yīng)速度的決定因素。

將測得得反應(yīng)液中殘留的Na2SO3濃度與取樣時(shí)間作圖，由Na2S2O3消耗曲線的斜率求出，再由上式求出kLa。

過量的碘與反應(yīng)剩余的Na2SO3反應(yīng)，再用標(biāo)準(zhǔn)的Na2S2O3溶液滴定剩余的碘。根據(jù)Na2S2O3溶液消耗的體積數(shù)，可求出的Na2SO3濃度。由（6-8）式可知

以銅(或鈷)離子為催化劑，亞硫酸鈉的氧化反應(yīng)式為：

由于該方法要多次取樣，因此，有人提出了只需要分析出口氣體中氧的含量，省去滴定操作的kLa測定方法。kLa值可由下式給出：Ρ——空氣的密度；

VA——空氣的體積流量；

VL——反應(yīng)液的體積；

Gin和Gout分別為進(jìn)出口氣體中氧的mol分率。亞硫酸鹽法的優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)kLa值較高時(shí)的測定，但對(duì)于大型反應(yīng)器來講，每次實(shí)驗(yàn)都要消耗大量的高純度的亞硫酸鹽。

由于亞硫酸鹽法測定kLa是在非培養(yǎng)條件下進(jìn)行的，因此所測kLa值與實(shí)際培養(yǎng)體系的kLa值存在差異。采用氧電極測量kLa除具有操作簡單，受溶液中其它離子干擾少外，還可在微生物培養(yǎng)狀態(tài)下快速、連續(xù)地測量，所得信息可迅速為發(fā)酵過程控制所參考，因此在實(shí)際培養(yǎng)體系中常使用氧電極法測定kLa。利用氧電極進(jìn)行kLa的測量有多種方法，動(dòng)態(tài)法是常用方法之一。二、動(dòng)態(tài)法下式給出了通風(fēng)培養(yǎng)液中氧的物料衡算：

當(dāng)停止通風(fēng)，有：

根據(jù)培養(yǎng)液中溶解氧濃度變化速率，可以求出Qo2X（圖6-4）。當(dāng)液體的溶氧濃度下降到一定程度時(shí)（不低于臨界溶解氧濃度）再恢復(fù)通氣，培養(yǎng)液中溶解氧濃度將逐漸升高，最后恢復(fù)到原先的水平。對(duì)C作圖，由（3-44）式可得由從所得直線的斜率求出kLa值，并由截距得到C*。

圖6-4動(dòng)態(tài)法測定kLa值動(dòng)態(tài)法測定kLa值

式中P為空氣壓力，T為空氣溫度，其余符號(hào)同（6-13）式。另外，，也可由溶解氧濃度的線性變化中求得。穩(wěn)定狀態(tài)下，（式左邊為零，因此即：耗氧速率等于供氧速率。利用氧電極測定反應(yīng)液中溶解氧濃度C，kLa可由下式求出。穩(wěn)定狀態(tài)下，可由下式給出三、穩(wěn)態(tài)法

葡萄糖氧化法是在有氧條件下，利用葡萄糖氧化酶（glucoseoxidase）的催化作用，通過葡萄糖生成葡萄酸的反應(yīng)，測定kLa的方法。利用一定濃度的氫氧化鈉溶液滴定一定量反應(yīng)液至中性，由氫氧化鈉的消耗求出氧的溶解速度Na。式中：t——取樣時(shí)間間隔；

V’——滴定樣品量。四、葡萄糖氧化法kLa值可由下式給出：式中：

C——溶氧儀給出的溶解氧濃度值。影響kLa的因素可分為三部分：操作變量：包括溫度、壓力、通風(fēng)量、轉(zhuǎn)速（攪拌功率）等；反應(yīng)液的理化性質(zhì)：包括反應(yīng)液的粘度、表面張力、氧的溶解度、反應(yīng)液的組成成分、反應(yīng)液的流動(dòng)狀態(tài)、發(fā)酵類型等；反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)：指反應(yīng)器的類型、反應(yīng)器各部分尺寸的比例、空氣分布器的形式等。影響kLa的因素1、通風(fēng)與攪拌

由雙膜理論可知，kL是液相擴(kuò)散系數(shù)DL和滯流層厚度δ的函數(shù)。實(shí)驗(yàn)表明，在不同尺寸的攪拌罐中，kL與(P/VL)0.26成正比，即kL與罐的大小無關(guān)。對(duì)于高湍流鼓泡式反應(yīng)器，可利用下式估算kL。DL——擴(kuò)散系數(shù)；ρ——液體的密度；γ——液體的運(yùn)動(dòng)粘度；K——系數(shù)；VL——反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)液的體積；P——功率消耗。一、操作變量反應(yīng)器中氣泡流動(dòng)方式分為兩類：一類是氣泡自由上升，如在鼓泡罐、塔式反應(yīng)器、氣升式反應(yīng)器和工業(yè)中常用的攪拌罐等中；另一類呈高湍流型，主要是實(shí)驗(yàn)室中使用的反應(yīng)器及小型攪拌罐中。大型發(fā)酵罐歸為前一類，這是因?yàn)殡m然在攪拌槳附近液體呈高湍流狀態(tài)，但對(duì)反應(yīng)器整體的傳質(zhì)，湍流影響并不大。式中：dB——?dú)馀莸闹睆溅选后w的密度σ——?dú)庖洪g表面張力

g——重力加速度對(duì)于鼓泡式反應(yīng)器的kL關(guān)聯(lián)式有：

a的大小取決于所設(shè)計(jì)的空氣分布器、空氣流動(dòng)速率、反應(yīng)器的體積、空氣泡的直徑等。如果由空氣分布器出口流出的空氣流動(dòng)速率為Fa，氣泡在發(fā)酵罐中的停留時(shí)間為t，氣泡平均直徑為dB，那么a可由下式給出：

由于Fat/VL是單位液體體積與所對(duì)應(yīng)氣泡體積之比，也是通氣后液柱的增高值與不通氣時(shí)液柱高度之比，即氣體的滯留量H0

，所以式中dB的定義式為

式中：ni——直徑為dBi的氣泡的數(shù)目當(dāng)反應(yīng)器中氣泡的大小呈高斯分布，且kL隨氣泡直徑的增大呈線性增加時(shí)，由式（6-22）定義的a和與dB相關(guān)的kL之乘積，能夠給出反應(yīng)器的kLa的估算值，其誤差不超過2~3%。

式中wB為氣泡上升速度。H0與wB成反比，即H0∝1/wB

或H0∝1/dB2，因此低雷諾數(shù)條件下，氣泡的運(yùn)動(dòng)服從Stokes定律，此時(shí)，

氣液間比表面積與氣泡直徑的三次方成反比，基于此，采用強(qiáng)烈攪拌操作，是為減小dB，從而增大a值。式中：d0——分布器出口小孔孔徑；

——液體密度。

——?dú)怏w的密度

dB與通氣量Qg、液體性質(zhì)等有關(guān)。通氣量小時(shí)，空氣通過小孔在液體中形成不連續(xù)的氣泡。此時(shí)，氣泡的大小可利用離開分布器的氣泡所受的平衡力來確定。當(dāng)氣泡的上升力πdB3(γ-γg)/6等于小孔與氣泡間的界面張力πd0σ時(shí)，有：

機(jī)械攪拌罐中，氣泡直徑與數(shù)群Pg/VL——單位體積的液體所消耗的通氣條件下的攪拌功率。有關(guān)。

式中ws為氣體的空塔速度。單個(gè)氣泡的直徑dB>6毫米時(shí)，氣泡在水中的上升速度wB為：氣泡群在液體中的上升速度wB可用下式求得：氣體截留量H0可用下式求得：

式中HL為反應(yīng)液液高度。此式是根據(jù)wB為ws(ws=QgHL/V)的1/H0倍的概念而提出的。

在攪拌情況下，氣泡在單位液體高度（未通氣時(shí)的液柱高度）的停留時(shí)間可用下式求得：由此，在攪拌通氣反應(yīng)器中，wB為：

N——為攪拌器轉(zhuǎn)速；

K——有因次的系數(shù)，其隨攪拌器形式、反應(yīng)器的形狀而變化；α、β和γ——經(jīng)驗(yàn)指數(shù)。歸納以上結(jié)果，概括起來可用下式表達(dá)：攪拌罐中的體積溶氧系數(shù)編號(hào)kLa關(guān)聯(lián)式攪拌器型式1翼碟式攪拌器2渦輪式攪拌器3空心渦輪型自吸式攪拌器4六葉渦輪式攪拌器5渦輪式攪拌器6六葉渦輪式攪拌器7渦輪式攪拌器8槳式攪拌器9伍式攪拌器10渦輪式攪拌器11翼碟、平槳和渦輪式攪拌器放大規(guī)模對(duì)指數(shù)α和β的影響反應(yīng)器尺寸（L）αβ

5500500002~2600

0.950.6~0.70.4~0.50.4

0.670.670.500.50

α減小可能是由于空氣從空氣分布器到液面的上升期間，進(jìn)行等溫膨脹時(shí)，對(duì)液體做功所致。當(dāng)攪拌器的形式和反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)不同，以及流體特性發(fā)生變化時(shí)，α、β和γ值也有較大差別，其取值范圍分別為α=0.3~1.2；β=0.2~1.0和γ=0.5~2.6。當(dāng)α=0.4，β=0.5，γ=0.5時(shí)，稱為Richard公式。2、溫度與壓力

溫度影響氧的溶解度，同時(shí)也影響了液體的物性常數(shù)。溫度升高，降低液體的粘度與表面張力，增加氧在液相中的擴(kuò)散系數(shù)，有利于提高溶氧速率。

Oconner的研究表明，常溫下利用活性污泥法處理廢水時(shí)，提高溫度可增加kLa值。在嗜熱脂肪芽孢桿菌的培養(yǎng)過程中，有相似的結(jié)果，溫度由45℃提高到65℃，kLa值約增加20%。嗜熱脂肪芽孢桿菌的培養(yǎng)過程中，雖然C*和kLa受溫度影響，但作為給定條件下的最大傳質(zhì)速率kLaC*在45℃~65℃范圍內(nèi)幾乎為一定值。若假定kL僅隨溫度變化，有：另外，由Stokes-Einstein方程可知：所以，根據(jù)（6-35）式和（6-36）式，有：上式表明，kLa與溫度成正比，與

成反比。

Richards方程把液體的粘度、密度、表面張力和氣體溶質(zhì)在液相中的擴(kuò)散系數(shù)等都?xì)w入總的常數(shù)項(xiàng)內(nèi)，不再作為參變量存在于關(guān)系式中。實(shí)際上，即使對(duì)于牛頓型反應(yīng)液，上述各項(xiàng)都隨反應(yīng)過程的進(jìn)行而發(fā)生變化。反應(yīng)液中的有機(jī)物，有些是作為基質(zhì)加入的，有些是代謝產(chǎn)物。有些有機(jī)物加入到反應(yīng)液中會(huì)降低kLa值，有些會(huì)提高kLa值。反應(yīng)液中常含有多種鹽類，其離子強(qiáng)度可達(dá)0.2~0.5g離子/L。離子強(qiáng)度增加，kLa值增大，其增大的程度隨投入動(dòng)力的增加而增加，有時(shí)是純水的5~6倍。二、反應(yīng)液的理化性質(zhì)粘度與氣泡上升速度的關(guān)系粘度氣泡直徑dB（mm）（Pa·s）wB=30（cm/min）wB=3（cm/min）0.0010.1100.130.755.00.050.251.5

發(fā)酵工業(yè)中單氣泡直徑在5~20mm范圍內(nèi)增大時(shí)，稀發(fā)酵液中單氣泡的上升速度wB值將由20增至30cm/min。但當(dāng)發(fā)酵液呈非牛頓性時(shí)，wB將會(huì)明顯下降。下表給出了粘度與氣泡上升速度wB之間的關(guān)系。

氣泡平均大小的變化依賴于液體成分、氣體的空塔速度和液體狀態(tài)，是否湍流等。少量的鹽或酒精加入到反應(yīng)液中，會(huì)相應(yīng)減少氣泡的大小。

Andrew指出，一般由實(shí)驗(yàn)室獲得的傳質(zhì)數(shù)據(jù)是難以直接用于商業(yè)規(guī)模的中。圖6-5給出了單位液體體積功率消耗與體積傳質(zhì)系數(shù)的關(guān)系，當(dāng)反應(yīng)器的功率消耗低于1kW/m3時(shí)，機(jī)械攪拌罐的流體流動(dòng)特性已相似于鼓泡罐的。圖6-5單位液體體積功率消耗對(duì)體積傳質(zhì)系數(shù)的影響

通用式發(fā)酵罐中攪拌器的組數(shù)及攪拌器之間的最適距離對(duì)溶氧有一定的影響。實(shí)驗(yàn)表明，其在很大程度上要根據(jù)發(fā)酵液的特性來確定，只有這樣才能達(dá)到較好的溶解氧效果。一般地講，當(dāng)高徑比為2.5時(shí)用多組攪拌器可提高溶氧系數(shù)10%