发酵工艺学课件第9章 发酵过程的放大

比拟缩小的原理、方法与比拟放大相同。
其他的比拟放大方法
（二）恒混合时间 混合时间的定义是把少许具有与搅拌罐内的 液体相同物性的液体注入搅拌罐内，两者达 到分子水平的均匀混合所需要的时间。 混合时间主要与发酵液的粘度有关，通常， 低粘度的液体混合时间要少于高粘度的液体。 另外，放大罐的体积越大，混合时间就越长。
其他的比拟放大方法
由此可以看出，比拟放大虽然必须以理性知 识为基础，但也离不开丰富的实际运转经验， 特别是对于非牛顿流体发酵系统尤其如此。 直到最近，比拟放大的现状仍然如此。
第十章 发酵过程的实验室研究、 中试和放大
工业发酵过程研究，一般分为三种规模或三种阶段： 1、实验室研究：主要是进行菌种筛选和培养条件的 研究，包括培养基的配方，温度、pH，前体（诱导 剂）、金属离子等的优化研究。 2、中试工厂规模：确定菌种培养的最佳操作条件。 3、工厂生产规模：进行大规模生产，取得经济效益 的过程。
生物反应器的放大原则（三）
（四）恒定剪切力恒定叶端速度放大 剪切力与搅拌桨叶端速度成正比，在恒定体 积功率放大时一般维持n3d2不变（n为搅拌桨 转速、d为搅拌桨直径）
生物反应器的放大方法
生物反应器的比拟放大，要对具体情 况做具体分析。根据不同的需要来确定放大 准则，再选取合适的方法。具体的放大方法 主要有以下几种：
发酵罐的比拟缩小
在不少情况下，大型的生产规模的发酵罐是已有的， 而用实验室的摇瓶去筛选生产用菌株。但有的时候，摇 瓶中的环境条件与大型发酵罐有很大的不同，这就导致 很多生产与实验中的不符合。
比拟缩小就是将现有的生产规模发酵罐比拟缩小至实 验室规模。目的就是在实验室规模中实现大型反应器的 微生物生长活动的环境条件。这就为现有的生产规模提 供了优良的菌种筛选和选育的场所，也为工艺条件的优 化提供服务。
涉及研究结果的放大。
生物反应器的放大原则（一）
生物反应器的类型很多，所适用的体系也各异， 因此生物反应器的放大是比较复杂的。一些放大准 则：
（1） 即按小的与大的装置各部分几何尺寸比例大 致相同放大。但是，为了避免设备直径过大，大设 备的高径比往往大一些。
（2）恒定等体积功率放大。由Pg/V恒定而确定搅 拌转速。
以kLaຫໍສະໝຸດ Baidu基准的比拟放大法
有的菌种在深层发酵时耗氧速率很快，因此 溶氧速率能否与之平衡就可能成为生产的限 制性因素。耗氧速率可以用实验法测定。在 小型试验发酵罐里进行发酵过程，用适当的 仪器记录发酵液中的溶氧浓度。
以Po/V相等为准则的比拟放大
对于溶氧速率控制的非牛顿发酵液系统，把 Po/V相等作为比拟放大的准则就非常方便， 同时也避免了微生物参与所带来的计算kLa的 困难。
生物反应器的放大原则（二）
（三）恒定传氧系数kLa放大 这个方法抓住了传氧这一关键因素，目前应用很 多。具体应用中要注意几个问题。 1.小试中要测得准确的kLa值，选择合适的计算公 式。 2.注意各计算kLa公式在放大中参数的变化及适用 范围。 3.按照计算P0/Pg选择通气比，计算Vs求kL来计算
值得注意的是， Po/V与传质系数之间的确 存在着重要的关系，但Po/V相等并不意味着 kLa相等。二者之间没有必然的联系。
其他的比拟放大方法
（一）恒周线速度
丝状菌发酵受剪率、特别是搅拌叶轮尖端线速度的影 响较为明显。如果仅仅保持kLa相等或Po/V相等，可能 会导致严重的失误。在Po/V相等的条件下，D/T比越小， 造成的剪率越大，也有利于菌丝团的破碎和气泡的分 散，这对于产物抑制的发酵有重要意义。所以，对于 这类发酵体系，搅拌涡轮周线速度也被认为是比拟放 大的基准之一。