攪拌速度如何影響發酵液中的溶解氧濃度？

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常州源奧流體科技有限公司2025-05-09

攪拌速度主要通過以下幾個方面影響發酵液中的溶解氧濃度：氣液傳質效率：攪拌能使空氣在發酵液中分散成更小的氣泡，增加氣液接觸面積。攪拌速度越快，氣泡分散得越均勻、越小，氣液接觸面積就越大，氧氣從氣相進入液相的傳質速率就越高，從而提高發酵液中的溶解氧濃度。同時，攪拌還能不斷更新氣液界面，減少界面處的液膜阻力，使氧氣更容易穿過液膜進入發酵液主體，進一步提高溶解氧濃度。發酵液混合程度：適當的攪拌速度可使發酵液充分混合，避免出現局部缺氧區域。發酵液中的微生物、營養物質和溶解氧能夠均勻分布，有利于微生物充分利用氧氣進行代謝活動。當攪拌速度過低時，發酵液混合不均勻，會導致氧氣在局部區域積累，而其他區域則缺氧，整體溶解氧濃度難以維持在較高水平。而攪拌速度過高，雖然能增強混合效果，但可能會使氣泡在發酵液中的停留時間過短，不利于氧氣的充分溶解。氧的溶解度：攪拌速度會影響發酵液的溫度和壓力分布。一般來說，攪拌速度增加，發酵液內的剪切力增大，可能會使液體內部的壓力降低。根據亨利定律，氣體在液體中的溶解度與壓力成正比，壓力降低會使氧的溶解度下降。但在實際發酵過程中，這種影響通常較小，且可以通過調整通氣量等其他因素來補償，以維持溶解氧濃度的穩定。此外，攪拌速度過快可能會導致發酵液溫度升高，而溫度升高會使氧的溶解度降低，不利于維持較高的溶解氧濃度。因此，在檸檬酸發酵過程中，需要通過實驗確定合適的攪拌速度，以平衡氣液傳質、發酵液混合以及對氧溶解度的影響，從而獲得適宜的溶解氧濃度，滿足微生物生長和代謝的需求，提高檸檬酸的產量和質量。