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Micro-giant BioEngineering 许志明著 2009.06.19

        微生物培养過程中若为好气性菌种(有些兼气性菌种视代谢状况),丰富大量的氧气往往在某一培养阶段被迫切需求,故就高溶氧(DO CASCADE)控制策略提列说明

如下: (注意高溶氧后往往伴随而来高密度发酵之大量起泡Foaming之困扰现象)

 

一、 转速:
        液态发酵過程中,有效的搅拌可造成质能传递迅速,也包含了空气中氧溶解於发酵液中程度提高。但過高搅拌速度会造成剪切力(shear force)急剧增加,所以电脑一次增或减转速设定值,并等待一段時间,观察DO值变化后,再自动进行修正。且必须伴随转速上下限设定,以限定住变动因子於一定范围内调整,并非无限制的增高或减少转速,只为了达到DO设定。但若达到上限,尚无法提高溶氧至期待值,则程式可藉由设定自动转移至下一個控制策略,如此自动转移控制策略,但对象非直接对象,此种具"转移"、"间接"之控制方式即谓CASCADE。
二、通气:
        提高通气量,往往是比较直接有效的方式。但增加至一定程度時即呈现明显趋缓,DO不再增加,此因原始硬体设计之最大通气vvm为一定值,考虑分散能力、气泡滞留時间、途径及体表面积等因素下,光是增加通气量会有其极限,且易助长泡沫生成,成为另一重大困扰项目。故藉由设定上下限找到適切之通气量,假如尚未达到DO目标值,但可藉由 " CASCADE " 控制交由下一控制因子追求,期使適時適能。
三、 槽压:
        提高槽压,期使气泡滞留時间增加。但往往槽压可变更之范围不大(0.1~0.5kg/cm2) ,因为過压不利大部分微生物生长,又唯有>0.5kg/cm2以上之槽压才能明显大幅增加DO,故此策略现行渐不再使用。
四、 氧气:
        将適宜之通气量,以 " CASCADE " 模式控制最后伴随O2设定,如此可在其他控制因子达上限時再行启动添加O2,以达有效及省能概念。O2之添加须注意来源压力设定,一般O2 line须 > Air line 0.2kg/cm2以上且须加装逆止阀。纯氧不可直接打入发酵槽内,须加设气体混合器与空气成一定比例混合后再输入槽内。以上瘦长型槽体设计再搭配上曝气环及分散型翼片(適宜直径及段数)才能确实达到溶氧分布均匀。
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