发酵罐溶氧速率测定实验

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第八章_发酵过程参数的检测及控制

主要参数检测原理及仪器
•液体和气体流量测定
主要参数检测原理及仪器
• 搅拌转速
常用检测方法：磁感应式、光感应式和测速发电机等。
感应片切割磁场或光速。
输出电压与转速成正比。
主要参数检测原理及仪器
• pH的检测
常用pH检定仪为复合pH电极，具有
结构紧凑，可蒸汽加热灭菌的优点。
思考：pH电极如何标定？
③自适应控制：
提取有关输入、输出信息，对模型和
参数不断进行辩识，使模型逐渐完善；同
时自动修改控制器的动作，适应实际过程。——自适应控制系统。
2、发酵自动控制系统的硬件组成
传感器变送器执行机构
电磁阀、气动控制阀、电动调节阀、变速电机、正位移泵、蠕动泵。
转换器过程接口监控计算机
（一）温度的控制
生长阶段
生成阶段
自溶阶段
2、引起pH下降的因素
碳源过量消泡油添加过量生理酸性物质的存在
3、引起pH上升的因素
氮源过多
生理碱性物质的存在中间补料，碱性物质添加过多
4、 pH的控制
调节基础培养基的配方
调节碳氮比（C/N）
添加缓冲剂补料控制 – 直接加酸加碱 – 补加碳源或氮源
1、基本的自动控制系统
②反馈控制反馈控制是自动控制的主要方式
控制器
被控对象
传感器
1、基本的自动控制系统
②反馈控制
开关控制：控制阀门的全开全关；
PID控制：采用比例、积分、微分控制算法；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ串联反馈控制：
两个以上控制器对一变量实施联合控制；
前馈/反馈控制：
前馈控制与反馈控制相结合。

谷氨酸发酵过程控制—发酵罐溶氧的控制

子情境：谷氨酸发酵过程控制-发酵罐溶氧的控制
在谷氨酸发酵过程中为什么需要通氧？谷氨酸发酵的生产菌是好氧菌吗？谷氨酸发酵过程中通入的氧Fra bibliotek微生物都能利用吗？
溶氧对发酵的影响和及其控制
氧是一种难溶于水的气体。在25℃，1×105Pa条件下，纯氧在水中的溶解度为1.26mmol/L，空气中的氧在纯水中的溶解度更低（0.25mmol/L）。在28℃氧在在发酵液中的溶解度只有0.22 mmol/L，而发酵液中的大量微生物耗氧迅速（耗氧速率大于25~100 mmol/L.h），因此，供氧对于好氧微生物来说是非常重要的。在对数生长期，即使发酵液被空气饱和，若此时停止供氧，发酵液中溶氧可在几分钟之内便耗尽。
10~15% ★合成的临界氧值：考察不同溶氧浓度对生产的影响，便可求得合成的临界氧值。
注意： ●实际上，呼吸临界氧值不一定与产物合成临界氧值
相同。 ●生物合成临界氧浓度并不等于其最适氧浓度。 ●在培养过程中并不是维持溶氧越高越好。过高的溶
氧对生长可能不利。
（2）溶氧作为发酵异常的指标
生长过程从培养液中溶氧浓度的变化可以反映菌的生长生理状况。
在发酵工业中，耗氧对于菌体生长和产物生成之间的关系有三种类型：１、产物生成期的耗氧与菌体生长期的耗氧一致。２、产物生成期的耗氧超过菌体生长期的耗氧量。３、产物生成期的最适耗氧量低于菌体生长期的耗氧量。
影响需氧的工艺条件
项目菌种特性
培养基的性能
工艺条件
项目
工艺条件
好气程度菌龄、数量
发酵溶氧变化异常，可及时预告生产可能出现的问题。
★操作故障或事故
★中间补料是否得当
★污染杂菌：溶氧会反常地迅速（一般2~5h)跌到零，并长时间不回升。这比无菌试验发现染菌要提前几个小时。但有时会出现染菌后溶氧反而升高的现象。

发酵罐接种和取样的实验操作流程 -回复

发酵罐接种和取样的实验操作流程-回复【发酵罐接种和取样的实验操作流程】在微生物发酵工程中，接种与取样是两个至关重要的环节，它们直接影响到发酵过程的效率、产物质量以及对发酵过程的控制。

以下将详细阐述发酵罐接种和取样的实验操作流程，确保实验的精确性和安全性。

一、发酵罐接种操作流程1. 前期准备：- 菌种活化：首先，需从冷冻保藏库中取出待接种的菌株，在适宜的培养基上进行复苏及活化，确认菌种活性良好。

- 设备消毒：彻底清洗并灭菌发酵罐及相关管道、接种枪等器材，确保无菌环境，防止杂菌污染。

2. 菌液制备：- 扩大培养：将活化的菌种接种于小规模液体培养基中进行扩大培养，至对数生长期或稳定期，保证菌体数量足够且活力旺盛。

- 浓度调整：通过离心浓缩或稀释等方式，将菌液浓度调整至适合接种的浓度，一般根据发酵工艺要求设定。

3. 接种操作：- 连接系统：确保发酵罐与无菌空气过滤系统、冷却水循环系统等正常连接，并开启搅拌装置预热发酵罐内环境至合适温度。

- 无菌接种：在严格的无菌条件下，使用无菌接种枪或设备将菌液注入已灭菌的发酵罐中，操作过程中尽量避免接触非无菌部位。

- 启动发酵：接种完毕后，立即开始调控发酵参数（如温度、pH值、溶解氧、搅拌速度等），正式进入发酵阶段。

二、发酵罐取样操作流程1. 取样前准备：- 工具消毒：取样瓶、移液器、试管等所有接触样品的器具均需经过高温高压灭菌处理，确保无菌状态。

- 确定取样时间点：按照实验方案或发酵进程设计，选择合适的取样时间点，以便观察和分析发酵过程中的生理变化和代谢产物积累情况。

2. 取样操作：- 停止搅拌：为防止取样瞬间造成菌体分布不均，通常在取样前短暂停止搅拌，但具体是否停止应视发酵工艺特点而定。

- 无菌取样：迅速打开取样口，用预先准备好的无菌取样瓶或管插入发酵液中抽取一定体积的样品，整个过程应在无菌罩下进行。

- 样品转移：立即将取样瓶内的样品分装至其他无菌容器中，用于后续的生化指标检测、细胞计数或其他分析实验。

第六章通风发酵设备第三节通气发酵罐中溶氧速率与通气搅拌的关系

搅拌器对Kla值的影响
对Kla值有影响的：搅拌器的形式，直径大小，转速，组数，搅拌器间距以及在缸内相对位置。
增大搅拌器直径D对增加搅拌循环量有利，增大转速对提高溶氧系数有利。一般说要求一定的搅拌翻动量，使混合均匀，又要求一定的转速，使得发酵液有一定的液体速度压头，以提高溶氧水平。要根据具体情况决定N和D.
硫酸盐氧化法的具体条件下：规定
0.2124mmol/L
所以：Nr＝KlaC*
Kla＝Nr/0.21＝4.8X103 Nr1/hr
3. 体积溶氧系数的其他表达形式
Kla---以浓度差为推动力的体积溶氧系数 1/hr
Kd----以总压力差为传氧推动力的体积溶氧系数 mol/mlminatm
Kr----以压力差为传氧推动力的体积溶氧系数 kmol/m3hr&atm， mmol/Lhratm
C
NA
1 KG
1 Kg
H
Kl
1 Kl
1 HKg
1 Kl
对于易溶于水的气体，H很小。（1）式中的H/Kl可忽略，KG=Kg
对难溶气体，好氧溶于水，H很大。 1/HKg趋向零，KL=kl
此溶解过程液膜阻力是主要因素。所以对于氧溶解：
NA=Kl(C*-C)
C*-C是可以测量的，但其中NA是单位面积的传氧量由于界面积不能测量，NA也不能计算。
NA=Kla(C*-C)=Qo2M Qo2------菌体呼吸强度 kmol/Kghr M―培养液中菌体浓度 m3/kg
二、体积溶氧系数Kla的测定
溶氧系数的测定方法很多：亚硫酸钠氧化法，取样法排气法。使用了各种试验仪器和方法，如滴汞电
极以及极谱仪，还要用静止、颤动铂电极，具有转筛的银汞齐电极等，亚硫酸盐氧化法及溶氧电极法的原理。

发酵工程实验报告

发酵工程实验报告年级专业姓名学号实验题目微生物工程实验（一组）一、实验目的1.熟练掌握无菌操作技术，了解生物发酵过程中种子的扩培过程；2.掌握小型发酵罐管路消毒、空消、实消、菌种培养等技术；3.学习掌握小型发酵罐接种、取样操作系统；4.学习使用糖度仪，掌握血球计数板法；5.掌握两种生长曲线的测定方法：干重法和血球计数板法，绘制生物基质的相关曲线。

二、实验原理发酵罐，是进行液体发酵的专用设备。

发酵罐配备控制系统，它主要是对发酵过程中的各种参数如温度、pH、溶解氧、搅拌速度、空气流量、补料、泡沫水平等进行设定、显示、记录以及对这些参数进行反馈调节控制。

为了解发酵过程中菌体的生长及对培养基的利用情况，需在发酵过程中定时地取样测定，包括对菌体进行计数、测定不同时期的干重以及糖度的变化。

干重，是指细胞除去全部自由水后的重量，为80℃下烘干一定时间后的恒重，即失水后的质量。

可用离心或过滤法测定。

一般干重为湿重的10-20%。

在离心法中，将一定体积待测培养液倒入离心管中，设定一定的离心时间和转速，进行离心，并用清水离心洗涤1-5次，进行干燥。

干燥可用烘箱在105℃或100℃下烘干，或采用红外线烘干，也可在80℃或40℃下真空干燥，干燥后称重。

血球计数板法，血球计数板是一种有特别结构刻度和厚度的厚玻璃片，玻片上有四条沟和两条嵴，中央有一短横沟和两个平台，两嵴的表比两平台的表面高0.1mm，每个平台上刻有不同规格的格网，中央0.1mm面积上刻有400个小方格。

通过显微镜观察，统计一定大格内微生物的数量，即可算出1毫升菌液中所含的菌体数。

微生物生长曲线，是以微生物数量(活细菌个数或细菌重量)为纵坐标，培养时间为横坐标画得的曲线。

一般说，微生物(细菌)重量的变化比个数的变化更能在本质上反应出生长的过程。

曲线可分为三个阶段即生长率上升阶段(对数生长阶段)、生长率下降阶段及内源呼吸阶段。

三、实验材料及器材1.菌种酵母菌（saccharomyces）2.药品蛋白胨、葡萄糖NH4Cl、酵母浸粉、蒸馏水、种子液、无菌蒸馏水、泡敌3.培养基种子培养基发酵培养基4.仪器设备摇床1台；超净工作台6台；电炉2个；在位机械搅拌式发酵罐4台；三角烧瓶；小试管；酒精棉球若干；工业用酒精一瓶；离心机1台；振荡器6台；烘箱1台；显微镜3台玻璃棒12个；50ml量筒6个；500ml量筒6个；100ml烧杯6个；500ml烧杯6个；250ml三角烧瓶2个；500ml三角烧瓶 6个；接种环6个；酒精灯6个；棉线、纱布、报纸若干；天平6个；蒸馏水瓶6个；擦镜纸若干；滤纸若干；离心管若干；血球计数板 6个；试管架12；棉线手套4双等四、实验步骤(一)菌种的扩培1.菌种的活化（已准备）（1）将酵母菌接种于种子培养液中，摇瓶培养，180rpm，28℃，48h 。

发酵工艺--实验

微生物工程工艺原理实验大型综合实验实验题目：小型发酵罐的使用、微生物发酵过程及其条件控制一、实验目的1 了解小型发酵罐的基本结构。

2 掌握发酵罐的使用及其大规模培养微生物的方法。

3 掌握工业种子培养基、发酵培养制备过程4 巩固2种培养基的作用与要求。

5 巩固微生物发酵生产目的产物的工艺流程与基本操作。

二、实验原理种子培养基是用于使孢子萌发，菌体生长繁殖的培养基。

培养基营养要求速效C源，如葡萄糖；速效N源，铵盐、尿素、玉米浆、酵母膏、蛋白胨等，培养基应即应使孢子萌发与菌丝迅速生长，具有强的生活力，也应注意培养基的原料廉价。

最后一级培养基的成分应接近于发酵培养基，培养的种子在接种至生产罐后可缩短新条件下的适应期。

生物反应器是生物技术开发中的关键性设备，一个微生物技术产品从实验室到工业生产的开发过程中，需要逐级放大培养（依次进行小试，中试，生产），使得大型发酵罐的性能与小型发酵罐接近，以使大型发酵罐的生产效率与小型发酵罐的相似。

因为在不同大小的发酵罐中进行的生物反应过程虽然是相同的，但在质量、热量和动量的传递上却会有明显的差别，从而导致生物速率的差别。

再用压缩空气控干。

反应器的系统组成分为蒸汽系统、温度系统、空气系统。

发酵培养基是生产上应用培养微生物、直接生产目的产物的培养基，要求培养基的原料应价格低廉、易得、性能稳定。

便于采购运输，适合大规模储藏，能保证生产的需求。

培养基能够满足产物最经济的合成。

对微生物的生长繁殖和代谢无抑制作用的物质。

微生物的代谢产物无有害物质。

所选用的培养基应能满足总体工艺的要求。

如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等；发酵后所形成的副产物尽可能的少。

生产上杂菌污染使生物反应的基质或产物，因杂菌的消耗而损失，造成生产能力的下降；杂菌会产生代谢产物，这就使产物的提取更加困难，造成得率降低，产品质量下降。

有些杂菌会分解产物，使生产失败。

杂菌大量繁殖后，会改变反应液的pH值，使反应异常；如果发生噬菌体污染，生产菌细胞将被裂解，使生产失败。

生物工程设备中溶氧系数的测定方法

生物工程设备中溶氧系数的测定方法在生物工程的世界里，有一个东西可以说是“生命之水”，那就是氧气。

没错，就是我们日常生活中习以为常的空气中的氧气。

在各种生物反应中，氧气可是个不可或缺的角色，尤其是在那些需要氧气的微生物和细胞培养中。

今天，我们就来聊聊在生物工程设备中，如何测定这个“生命之水”的溶氧系数。

相信我，这可是门大学问啊！1. 什么是溶氧系数？溶氧系数，简单来说，就是水中溶解氧的含量。

这就像你喝的水，水里如果没氧气，那就有点“死水一潭”的感觉了。

溶氧系数的高低直接影响着生物的生存和生长，就像我们人类需要呼吸新鲜空气，水里的小生物也需要氧气。

溶氧系数一般用毫克每升（mg/L）来表示，通常来说，110 mg/L的氧气含量适合大多数的细菌和细胞培养，而对于一些要求更高的生物，可能需要更多的氧气。

1.1 溶氧系数的重要性哎呀，说到重要性，那真是无处不在。

试想一下，如果在一个发酵罐里，溶氧系数过低，细菌们就会“憋屈”，生长缓慢，甚至出现死亡，整场“派对”就会变得无趣极了。

而如果溶氧系数太高，又可能导致一些有害物质的产生，让反应变得不稳定。

所以，掌握好这个溶氧系数，就像掌握了“命门”，至关重要呀！1.2 溶氧测定的基本方法那么，如何测定这个溶氧系数呢？这就要提到几种常用的方法了。

首先最传统的就是“溶氧电极法”，也叫做极谱法。

这种方法通过电极在水中测量氧气的浓度，过程简单直接，精度也不错。

其次还有“化学滴定法”，不过这个方法需要一些化学试剂，对实验者的操作要求比较高，有点“难度系数”。

2. 溶氧测定的步骤2.1 准备工作首先，你得准备好实验设备，像是溶氧电极、培养液、以及一些必要的试剂。

别忘了，安全第一，做好实验室的安全措施，保护好自己！然后，你得把溶氧电极插入到培养液中，等待一会儿，让电极和液体的反应达成平衡。

这就像是给电极一点时间，去“感受”水中的氧气。

2.2 测量过程接下来就是正式的测量啦！当电极与培养液达到平衡后，仪器就会显示出一个溶氧值。

发酵罐溶氧电极校准方法

发酵罐溶氧电极校准方法1. 引言嘿，朋友们！今天咱们聊聊发酵罐里的“溶氧电极校准”，听起来是不是有点高大上？但别担心，咱们用简单易懂的方式来捋一捋这个事儿。

你可能会想，这溶氧电极跟我有什么关系？实际上，如果你有发酵的项目，比如酿酒、做酸奶，甚至是一些生物制药，这个东西可就跟你息息相关了。

首先，溶氧电极就像发酵罐里的“呼吸器”，它负责监测发酵液里的氧气含量。

要知道，氧气对微生物的生长可重要了，缺氧的环境就像是在煮水时没放盐，味儿就差很多。

所以，保持电极的准确度就显得尤为关键。

那么，校准这个动作就必不可少啦！2. 校准的重要性2.1 为什么要校准？好啦，咱们先来聊聊为什么要校准这个电极。

想象一下，你正在进行一次精心的酿酒过程，结果电极的读数总是跟你的预期差得远，那可真是让人心塞。

校准就好比给电极“打个鸡血”，让它在关键时刻表现得像个超人，确保你能在发酵的过程中把控每一个细节。

2.2 校准的频率那么，校准到底多久做一次呢？就像我们定期体检一样，电极也需要“复查”。

一般来说，建议每个月校准一次，尤其是在温度、压力变化大的情况下，你更要关注哦。

记住，养成习惯是最重要的，别等到出问题了才想着补救。

3. 校准的方法3.1 准备工作行，咱们终于要进入正题了。

首先，准备工作少不了，得确保你有一个新鲜的氧气饱和液体，通常可以用蒸馏水加点饱和氧气，别问我这怎么做，网上教程一大堆，手到擒来！还有，别忘了清洁你的电极，像给爱车洗澡一样，保持清爽，才能让它在关键时刻“出彩”。

3.2 校准步骤接下来，就让咱们开始校准的流程吧！首先，把电极放进准备好的饱和氧气液体里，等一会儿，让它适应环境。

接着，拿出你的校准仪器，按照说明书上的步骤，慢慢调节，直到显示的数值跟你知道的氧气饱和值一致。

简单吧？这就像把鸡蛋煮熟一样，时间到了就完美。

再提醒一下，电极在校准过程中，要时不时摇一摇，别让它“沉睡”。

校准完成后，别忘了记录数据，这可是你日后查阅的宝贵资料哦！有时候，发酵过程就像打麻将，牌局瞬息万变，记录好能帮你下次赢得胜利！4. 结语好啦，朋友们，校准溶氧电极的步骤就到这里了。

发酵过程控制容氧pH

合适溶解氧选择的原则：
如果要使菌体快速生长繁殖（如发酵前期），则应达到临界氧浓度；如果要促进产物的合成，则应根据生产的目的不同，使溶解氧控制在最适浓度（不同的满足度）例如：黄色短杆菌可生产多种氨基酸，但要求的氧浓度可能不同对谷氨酸和天门冬氨酸的生产，当溶解氧浓度低于临界氧浓度时，氨基酸产量下降，也就是说要求氧的满足度但对于苯丙氨酸、缬氨酸和亮氨酸的生产，则在低于临 =1 界氧浓度时获得最大生产能力，它们的最佳氧浓度分别为临界氧浓度的 0.55、0.66、0.85。
微生物的“耗氧” 可用耗氧速率或呼吸强度来表示：

耗氧速率（oxygen uptake rate)：指单位体积的培养液在单位时
间的耗氧量。单位为 mmolO2/(L· h)，用r表示

呼吸强度（respiratory strength)：单位质量的细胞干重在单位时间的耗氧量。单位为 mmol O2/(g · 干细胞 · h) ，用Ｑo2表示
utilization rate)还很低，只有40～
60％，抗生素发酵工业更低，只有2～8
％。
提高传质，提高溶氧速率非常重要。
三、溶氧测定的意义
2、溶氧作为发酵异常情况的指示；
1、溶氧作为发酵中氧是否足够的度量，了解菌对氧利用的规律；
3、溶氧作为发酵中间控制的手段之一；溶氧一反往常，在较短的时间内跌到零附近，且跌零后长时间不回升，这很可能说明污染了好气菌补糖后，溶氧出现明显下降的趋势 4、溶氧作为考查设备、工艺条件对氧供需与产物形成影响如发酵过程中溶氧迅速回升，发酵液变稀，则很可能因此可利用溶氧作为参数来控制加料的次数、流加速的指标之一。是污染了噬菌体度和加入量
嗜碱微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌耐碱微生物：许多链霉菌中性微生物：绝大多数细菌，一部分真菌嗜酸微生物：硫杆菌属耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌

溶解氧、摄氧率和KLa的测定概述

瓦氏呼吸仪法
3. KLα的测定
KLα的测定方法有很多种，通常有亚硫酸盐氧化法、取样极谱法、动态法、复膜电极法等。
a. 亚硫酸盐氧化法
b. 动态法
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。
生长有影响，且发酵液的性质影响氧的传递。
动态法
停气和通气后培养液中溶氧浓度的变化情况
利用动态过程测得的数据求出KLa和C*
–氧用传碘递量速法率测O定TRN,a2再SO由3 消式耗OT的R=速KLa率C*，求即出可K求La得。 2Na2SO3+O2→2Na2SO4
亚硫酸盐氧化法
• 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
(3)复膜氧电极法
复膜氧质溶液装入一个壳体，用能透过氧分子的塑料薄膜封闭起来，就构成了复膜氧电极。复膜氧电极可分为极谱型复膜氧电极和原电池型复膜氧电极。
2. 摄氧率的测定
• 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。
溶解氧、摄氧率和KLa的测定
1.溶解氧的测定
测定溶解氧CL的方法有多种，如化学法、极谱法、复膜氧电极法等。（1）化学法
(2)极谱法
给浸没在待测样品液体中的贵金属阴极和参考电极(阳极)加上直流电压，当电解电压固定在0.8V左右时，与阴极接触的液体中的溶解氧发生如下氧化还原反应。

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发酵罐溶氧速率测定实验
一、实验目的
了解机械搅拌通风式发酵罐的搅拌功率、搅拌转速及通风量三者之间的关系
及其对溶氧速率的影响。学习测量液体中溶解氧的方法。
二、实验任务
1、测定不同风量、不同转速下的溶氧速率及功率消耗
2、研究风量、转速及功率消耗对溶氧速率的影响
三、实验装置
本实验装置的主要组成部分是一台小型机械搅拌通风式反应器（发酵罐），
总容积5 L，装有两档六弯叶涡轮搅拌器。搅拌器可无级变速，这是通过调压变
压器改变输入搅拌电机的电压实现的，其实际转速由转速数字显示仪配合光电转
速传感器测量和显示，所消耗功率由电流表和电压表显示。
四、实验原理及方法
好气性微生物在深层液体中培养是利用溶解状态的氧，所以反应器的溶氧速
率是标志该反应器性能的一个重要参数。通常，在恒定搅拌转速时，风量增大，
溶氧速率应增大，风量一定时，搅拌转速的改变能改变气泡的分散度，亦即改变
气-液两相接触界面和接触时间，液体中含气量的变化会引起液体密度的变化，
从而使搅拌功率发生变化。
本实验是测取常压状态下，不同风量、不同转速时的溶氧速率及其功率消耗，
具体步骤如下：
1、向反应器内注入3.5L自来水，在慢速搅拌下加入1.07g硫酸铜作催化剂，加
入0.4g无水亚硫酸钠以除去水中的氧。
2、当溶氧值降至0％时，通入空气，保持低通风量一段时间，以确保无水亚硫
酸钠反应完全。在溶氧值升至12%左右，调准所要求的风量及搅拌转速、记录此
时的搅拌功率。
3、液体中溶氧值开始升高后，用秒表记录溶氧值升至20％、30％、40％、50％、
60％所需要的时间。
4、当溶氧值大于60％后，停止通风，搅拌器维持低速搅拌，重新加入0.4g 无
水亚硫酸钠去氧，然后重复2、3步骤，测取另一组数据。
五、实验结果(由溶氧浓度12％开始计时)
1、搅拌转速为100r/min时，其电流恒为0.13A，电压为15V，其他各项数据为：
表一：
通风量溶氧 L / h－1 浓度％ 60 150 210
300

氧饱和时间 s 20 87 70 43 45
30 197 141 101 95
40 325 222 172 150

50 473 319 250 216
60 666 443 6 5

2、搅拌转速为150r/min时，其电流恒为0.13A，电压为20V，其他各项数据为：
表二：
通风量溶氧 L / h－1 浓度％ 60 150 210
300

氧饱和时间 s 20 110 58 54 39
30 246 142 122 93
40 388 232 200 152
50 539 332 280 214
60 12 450 390 5

3、搅拌转速为200r/min时，其电流恒为0.13A，电压为25V，其他各项数据为：
表三：
通风量溶氧 L / h－1 浓度％ 60 150 210
300

氧饱和时间 s 20 69 46 41 29
30 149 104 92 68
40 234 168 150 108
50 326 234 208 156
60 438 5 270 214
六、数据整理及分析
由于机器原因，在溶氧率的测定时，数字会产生跳动，以致在第2，第3组数据
的20%和60%的测定时刻产生误差，甚至漏测，所以选择了30%——50%的数据，
较为准确。
氧饱和时间 = 时刻(50%) — 时刻(30%)
已知发酵罐的电流不变，以调节电压改变转速，所以由以上数据得出下表四：
表四

100 150 200
60 功率电压/V 14 19 24
电流/A 0.13 0.13 0.13
氧饱和时间/s 276 293 177
150 功率电压/V 14 19 24
电流/A 0.13 0.13 0.13
氧饱和时间/s 178 190 130
210 功率电压/V 14 19 24
电流/A 0.13 0.13 0.13
氧饱和时间/s 149 158 116
300 功率电压/V 14 19 24
电流/A 0.13 0.13 0.13
氧饱和时间/s 121 121 88

本实验的测取是在常压状态下，而在标准大气压下20℃时氧在纯水中的饱
和溶解度是9.02 mg/L，因此根据氧溶解度从30％上升到50％时候的氧的溶解
量可计算出功率转速风量各因素与溶氧的关系(表五)。

搅
拌
速
率
r*min-1
功

率
及
溶
氧

风
量
L*h-1
表五：功率转速风量与溶氧的关系
100 150 200
60 功率/W 1.82 2.47 3.12
溶氧速率/mg*L-1*h-1 23.53 22.164 36.69

150 功率/W 1.82 2.47 3.12
溶氧速率/mg*L-1*h-1 36.486 34.18 49.956

210 功率/W 1.82 2.47 3.12
溶氧速率/mg*L-1*h-1 43.586 41.104 55.986

300 功率/W 1.82 2.47 3.12
溶氧速率/mg*L-1*h-1 53.672 53.672 73.8

七结果讨论
1 作出功率、转速、风量与溶氧速度的关系曲线图，并分析讨论各参数对溶氧速
率的影响，在本实验条件下，哪个因素对溶氧速率的影响较为显著。
答：
以下三图为功率、转速、风量与溶氧速度的关系曲线图：

从上图可以得出：总体上，溶氧速率与转速成正比，随着转速的增加溶氧速
率增大。