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生物反应器通气与供氧计算

共计 30 章节
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01
课程导入与学习地图
生物反应器通气供氧的核心问题 · 计算在工艺开发与放大中的作用 · 课程任务与学习路径
课程导入学习地图
02
氧传递基础
氧在气液固三相中的传递路径 · 双膜理论 · 体积传质系数kLa的定义与物理意义
氧传递基础气液固三相
03
需氧量计算
细胞比耗氧速率OUR · 细胞密度与产物生成对氧需求的影响 · 典型微生物与细胞培养的OUR估算案例
需氧量计算OUR
04
供氧能力计算
氧传递速率OTR公式 · 饱和氧浓度与操作条件的关系 · 供氧与需氧的平衡判据
供氧能力计算OTR
05
通气量计算
基于OTR与尾气氧分压的通气量估算 · 标准状态与实际状态换算 · 通风比vvm的工程意义
通气量计算OTR
06
氧分压与溶解度
亨利定律 · 温度与培养基组分对氧溶解度的影响 · 饱和氧浓度的实验测定与估算方法
氧分压溶解度
07
搅拌与气泡分散
搅拌桨型与气泡尺寸分布 · 气含率与比界面积a的估算 · 搅拌对kLa的强化机制
搅拌气泡分散
08
kLa测定方法
动态法 · 稳态法与尾气分析法的原理 · 操作步骤与数据处理
kLa测定方法
09
kLa经验关联式
基于功率密度与表观气速的关联式 · 不同桨型的参数选择 · 关联式适用边界与验证
kLa经验关联式
10
功率消耗计算
通气搅拌功率的计算方法 · 通气对功率的影响 · 单位体积功率输入与kLa的关系
功率消耗计算通气搅拌功率的计…
11
气泡聚并与破裂
聚并抑制与促进因素 · 气泡尺寸分布对传质的影响 · 表面活性剂与盐效应的工程处理
气泡聚并破裂
12
反应器类型与通气策略
机械搅拌式 · 气升式与鼓泡塔的供氧特点 · 不同反应器的kLa与操作范围对比
反应器类型通气策略
13
气升式反应器供氧计算
环流速度与气含率的关系 · 上升区与下降区的氧传递 · 导流筒结构对kLa的影响
气升式反应器供氧…环流速度
14
鼓泡塔供氧计算
表观气速与气含率关联 · 轴向氧浓度分布 · 气泡塔的kLa估算与操作窗口
鼓泡塔供氧计算表观气速
15
通气对混合与剪切的影响
混合时间与通气量的关系 · 剪切力对细胞的损伤 · 供氧与剪切的权衡
通气对混合剪切的影响
16
尾气分析实战
尾气氧与二氧化碳在线监测 · 呼吸商RQ计算 · 基于尾气数据的OUR与OTR实时估算
尾气分析实战尾气氧
17
动态供氧控制
溶氧电极响应特性 · PID控制通气与搅拌 · 溶氧设定值与细胞状态的匹配
动态供氧控制溶氧电极响应特性
18
放大中的供氧问题
kLa与功率密度随规模的变化 · 放大准则选择 · 供氧能力不足的典型表现与对策
放大供氧问题
19
计算流体力学辅助供氧分析
CFD模拟气液两相流 · kLa分布预测 · 搅拌桨与通气策略的虚拟优化
计算流体力学辅助…CFD
20
高密度培养供氧计算
高细胞密度下的OUR激增 · 供氧瓶颈识别 · 纯氧与富氧通气的计算与安全
高密度培养供氧计…OUR
21
案例
大肠杆菌高密度发酵供氧计算 · kLa需求 · 通气与搅拌参数确定
案例大肠杆菌高密度发…
22
案例
酵母发酵供氧与代谢调控 · 临界溶氧控制 · 通气量优化计算
案例酵母发酵供氧
23
案例
哺乳动物细胞培养供氧计算 · 气泡损伤与Pluronic保护 · 通气策略
案例哺乳动物细胞培养…
24
案例
丝状真菌发酵供氧 · kLa关联式修正 · 搅拌与通气协同
案例丝状真菌发酵供氧
25
案例
气升式反应器供氧设计 · 导流筒尺寸计算 · 通气量对混合与kLa的影响
案例气升式反应器供氧…
26
案例
鼓泡塔反应器供氧放大：表观气速选择 · 气含率与kLa估算 · 轴向氧浓度分布验证
案例鼓泡塔反应器供氧…
27
供氧计算中的不确定性分析
参数敏感性 · kLa与OUR测量误差传播 · 设计裕量与操作弹性
供氧计算不确定性分析
28
供氧故障诊断与排查
溶氧异常下降或上升的原因 · 通气系统堵塞与泄漏 · 搅拌故障的识别与处理
供氧故障诊断排查
29
供氧优化实验设计
响应面法优化通气与搅拌 · kLa与OUR的联合优化 · 实验数据回归与模型建立
供氧优化实验设计响应面法优化通气
30
课程综合实战
给定反应器与细胞体系 · 完成需氧量计算 · kLa测定
课程综合实战给定反应器