实验二 发酵罐溶氧速率测定实验

1.实验目的
1.1了解机械搅拌通风式发酵的搅拌功率、搅拌转速及风量三者之间的关系及其对溶氧速率的影响。
1.2学习测量确良液体中溶解氧的方法。

2.实验任务
2.1测定不同风量、不同转速下的溶氧速率及功率消耗
2.2研究风量、转速及功能率消耗对溶氧速率的影响。

3.实验装置
     本实验装置的主要组成部分是一台小型机械搅拌通风式反应器（发酵罐）和测氧仪。

3.1反应器 总容积30升，装有两挡六弯叶涡轮搅拌器。搅拌器可无级变速，这是通过调压变压器改变输入搅拌电机的电压实现的，其实际转速由转速数字显示仪配合光电转速传感器测量和显示，所消耗功率由电流表和电压表显示。

3.2 测氧仪   本实验采用TH—2型溶氧测定仪测定液体中的溶氧浓度。该仪器的测氧电极实质上是一个对氧敏感的银一铅碱性原电池，其结构如图2-1所示，电极的正极是一片园形的银板，负极是一个铅环，两电极用环氧树脂作密封填料固定在有机玻璃壳体内。电极腔内注满电解质溶液（IN-KOH），外复紧贴银极表面的聚四氟乙烯薄膜。 薄膜是半透性的，它将电极与被测介质隔开，只让氧透过，并且透过的氧立即在电极上反应。

   当电极与外电路接通时，电子由pb极流向Ag极，氧在Ag极上得电子还原为OH离子。被测介质中氧浓度愈高，在电极上反应的氧量就愈大，因而在外电路通过的电流量也就愈大。该电流电量通过转换直接显示为溶氧浓度（mg/1）实验装置流程如图2—2所示。

4.实验原理及方法

    好气性微生物在深层液体中培养是利用深解状态的氧，所以反应吕的溶氧速率是标志该反应器性能的一个重要参数。通常，在恒定搅拌转速时，风量增大，溶氧速率应增大，风量一定时，搅拌转速的改变能改变气泡的分散度，亦即改为气液两相接触界而和接触时间，液体中含气量的变化会引起液体密度的就化，从而使搅拌功率发生变化，本实验是测取常压状态下，不同风量、不同转速时 的溶氧速率及其功率消耗，具体步取骤如下：

4.1 向反应器内注入15升自来不水在慢速搅拌下加入4克硫酸铜作催化剂，加入1.5克无水亚硫酸钠以去除水中氧。

4.2 将已调好的TH—2型溶测定仪的测试旋钮拨至“测氧”挡，仪器即连续显示液体中的溶解氧浓度值，当溶氧值降至1毫克/升时，开始向反应器内通风并调准所要求的风量及搅拌器转速、记录此时的搅拌功率。

4.3 液体中溶氧值开始升高后的，用秒表记录溶氧值由2毫克/升增至8毫克/升所需时间。

4.4 溶氧值达到8毫克/升时即停止通风，搅拌器维持低速搅拌，重新加入1.5克无水亚硫酸钠去氧，然后重复第2、3步骤，测取另一组数据。
本实验共测取12组数据，实验数据记录于表2—1。

5.数据整理及分析
5.1实验测得的原始数据经整理后，可参考表2—3列出。

5.2作出功率、转速、，风量与溶氧速度的关系曲线图，并分析讨论各参数对溶氧速率的影响，在本实验条件下，哪个因素对溶氧速率的影响较为显著。

6.思考题
6.1测氧电要有装有罐内液层高度一半，液流线速度较大的地方，其道理是什么？
6.2若试验介质不用水，而是实际生产中的发酵液。在相同的操作条件下，你认为溶氧速率如何变化？为什么？
                                      表2—1  实验数据记录表

表2—2   功率转速风量与溶氧的关系

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