合肥学院：《发酵工程与设备 Fermentation Engineering and Equipment》课程教学资源（PPT课件）第七章 生物反应器中的物质传递

第七章生物反应器中的物质传递

第七章 生物反应器中的物质传递

微生物反应过程传质的几种水平 胞内传质 细胞膜一胞外传质 ■超细胞传质

微生物反应过程传质的几种水平 ◼ 胞内传质 ◼ 细胞膜－胞外传质 ◼ 超细胞传质

对于需氧的微生物反应,还存在一个氧 从气相通过扩散进入液相,进而又经扩 散进入絮凝体内部供给细胞进行呼吸的 传递过程

◼ 对于需氧的微生物反应，还存在一个氧 从气相通过扩散进入液相，进而又经扩 散进入絮凝体内部供给细胞进行呼吸的 传递过程

氧在传递过程中存在的传递阻力 滞流区 滞流区 细胞团 气泡 ⑤|⑦生化反应 ① ④ 细胞 渡相主体 细胞膜 气一液界面液一细胞团界面

氧在传递过程中存在的传递阻力

①氧从气相主体扩散到气一液界面的阻力 ②通过气一液界面的阻力 ③通过气泡外测的滞流液膜,到达液相主体的阻力 ④液相主体中的传递阻力 ⑤通过细胞或细胞团外的滞流液膜,到达细胞团与液 体界面的阻力 通过液体与细胞团之间界面的阻力 ⑦细胞团内在细胞与细胞之间的介质中的扩散阻力 进入细胞的阻力

① 氧从气相主体扩散到气－液界面的阻力 ② 通过气－液界面的阻力 ③ 通过气泡外测的滞流液膜，到达液相主体的阻力 ④ 液相主体中的传递阻力 ⑤ 通过细胞或细胞团外的滞流液膜，到达细胞团与液 体界面的阻力 ⑥ 通过液体与细胞团之间界面的阻力 ⑦ 细胞团内在细胞与细胞之间的介质中的扩散阻力 ⑧ 进入细胞的阻力

①~④项属供氧方面的阻力;⑤⑧项为 耗氧方面的阻力。当单个细胞以游离状 态悬浮于液体中时第⑦项阻力消失

①～④项属供氧方面的阻力；⑤～⑧项为 耗氧方面的阻力。当单个细胞以游离状 态悬浮于液体中时第⑦项阻力消失

8L微生物的氧消耗速度与氧的需求 溶解氧 气相中氧分压的影响服从亨利定律 ( Henry′slaw) P=HIDO

§1.微生物的氧消耗速度与氧的需求 ◼ 溶解氧 气相中氧分压的影响服从亨利定律 （Henry′s law）

氧的消耗速度 氧比消耗速度(呼吸速度)的关系式为 0/rxa2)+ ■如果 ml=0,则Yxo2(氧菌体得率最大值)=1xa2 如果碳源消耗于菌体、水和CO2外,不生成代谢 物 4 B因此 B max

氧的消耗速度 ◼ 氧比消耗速度（呼吸速度）的关系式为 ◼ 如果 ◼ 如果碳源消耗于菌体、水和CO2外，不生成代谢 产物，则 因此

氧消耗速度r(gO2/·h)为 Qon·X

氧消耗速度 为 r O = QO  X 2 2

§2.气体吸收 气体吸收是气相成分单向往液相扩散溶 解的物质传递过程。 物质传递速度的机理,主要模型有根据 Whiteman建议的稳定模型(1923年提出) 与 Higbie提供的不稳定模型(1935年提 出),前者以双膜学说(two-film theory)

§2.气体吸收 ◼ 气体吸收是气相成分单向往液相扩散溶 解的物质传递过程。 ◼ 物质传递速度的机理，主要模型有根据 Whiteman建议的稳定模型（1923年提出） 与Higbie提供的不稳定模型（1935年提 出），前者以双膜学说（two-film theory）