发酵用生物反应器多为搅拌式，在反应过程中实现混合、分散、悬浮、传质、传热等功能目的，溶氧是生物代谢反应的一个重要参数。氧的供应对菌体的生长和代谢产物的积累都有很大的影响, 决定着代谢物质产量的高低。因此, 研究供氧问题对生物反应工艺管理的最佳化和工艺过程的放大具有重要意义。同时, 合理的供氧对节省动力消耗也很重要。


在好氧的发酵生产过程中，细胞需要分子态的氧作为呼吸链电子传递系统末端的电子受体，最终与氢离子结合成水并释放出大量能量，供细胞维持生长和合成反应使用。培养基中氧扩散速率可能是限制呼吸过程的因素。


溶氧、呼吸强度、培养基成份等影响因素是通过对菌体的生长状况和过程代谢特征决定抗生素的效价，溶氧浓度是需氧发酵过程的又一重要参数，其高低反映了代谢的强弱程度。生物培养过程中氧的适度供给是保证菌体良好生长和产物高产的必要条件。氧不足会造成代谢异常、产量降低，但溶氧过高，菌体生长过快，对生物合成也不利。而溶氧是供氧和需氧这一矛盾平衡的结果。氧的限制对发酵的影响可分为两种： 一种是溶氧浓度直接影响与呼吸有关的代谢而影响产物合成；一种是氧直接参与产物合成，很多抗生素的生物合成直接有关。

而氧是一种难溶气体，在25℃和1x10sPa中的氧在纯水中的溶解度仅为0.25mol/ms。如果外界不能及时地供给氧，水中的溶氧仅能维持培养基中微生物菌体的正常呼吸，随之就会耗尽。因此，需要不断地给生物反应器系统通入无菌空气，并通过搅拌进一步分散，使发培养基中保持适度的溶氧浓度，从而保证微生物的正常生长和所需代谢产物的形成。

通过对搅拌式生物反应器的溶氧性能研究，并结合生产实际情况，对搅拌器的改进或设计放大，并跟踪实际品种的发酵生产得出，体积较小的可用多层圆盘涡轮搅拌器；体积大的，最底层保留圆盘涡轮搅拌器，而用轴流桨取代上面各层涡轮搅拌器，形成合理的搅拌桨组合型式。这样即可发挥涡轮搅拌器利于分散气体的优点，又辅以轴流搅拌器，增强罐内循环，改善溶氧。当然，搅拌器型式的选择应该慎重，这里所提供的数据和生产经验还远远不能满足实际生产的需要，因此必须通过小型模拟试验取得数据，再作放大设计，按几何相似的原则来决定大型搅拌器的形状和尺寸，根据放大原则来决定搅拌器的转速等参数。

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