如何提高發酵罐溶氧濃度DO

在發酵過程中，有時會出現溶解氧濃度明顯降低或明顯升高的異常變化。其原因很多，但本質上都是由耗氧或供氧方面出現了變化所引起的氧的供需不平衡所致。
在發酵過程中溶解氧異常下降可能有下列原因：①污染好氧雜菌，大量的溶解氧被消耗掉，使溶解氧在較短時間內下降到零附近；②菌體代謝發生異常現象，需氧要求增加，使溶解氧下降；③影響供氧的設備或工藝控制發生故障或變化，也能引起溶解氧下降，如攪拌功率消耗變小或攪拌速率變慢，影響供氧能力，使溶解氧降低。引起溶解氧異常升高的原因主要是耗氧量的顯著減少將導致溶解氧異常升高，如污染烈性噬菌體，使生產菌呼吸受到抑制，溶解氧上升，當菌體破裂后，完全失去呼吸能力，溶解氧直線上升。
發酵液中DO值的任何變化都是氧的供需不平衡的結果。也就是說，在發酵過程中當供氧量大于耗氧量時，溶解氧濃度就上升；反之就下降。因此，要控制好發酵液中的溶解氧濃度，需從供氧和耗氧這兩個方面著手。
供氧方面，由氧的傳遞速率方程OTR=KLα（c*-cL）可知，凡是能使KLα和c*增加的因素都能使發酵供氧得到改善。因此，主要是設法提高氧傳遞的推動力和容積氧傳遞系數KLα。發酵液中氧的飽和濃度c*主要受溫度、罐壓及發酵液性質的影響。而這些參數在優化了的工藝條件下，已經很難改變。因此，在實際生產中通常從提高氧的容積氧傳遞系數KLα著手，提高設備的供氧能力。除增加通氣量外，一般是改善攪拌條件。通過提高攪拌轉速或通氣流速、降低發酵液的黏度等來提高KLα值，從而提高供氧能力。改變攪拌器直徑或轉速可增加功率輸出，從而提高α值。另外，改變擋板的數目和位置，使攪拌時發酵液流態發生變化，也能提高α值。近年來，通過加入傳氧中間介質來提高生物應用的傳氧系數的方法已引起了廣泛關注。傳氧中間介質有血紅蛋白、石蠟等。
耗氧方面，發酵過程的耗氧量受菌體濃度、營養基質的種類與濃度、培養條件等因素影響，其中以菌體濃度的影響最為明顯。通過營養基質濃度來控制菌的比生長速率，使其保持在比臨界氧濃度略高一點的水平進行發酵，達到最適菌體濃度，這是控制最適溶解氧濃度的重要方法。如青霉素發酵，就是通過控制補加葡萄糖的速率來控制菌體濃度，從而控制溶解氧濃度。
DO值只是發酵參數之一，它對發酵過程的影響還必須與其他參數配合起來分析。國內外都有將DO值與尾氣中的氧氣、二氧化碳，ph以及補料一起控制進行青霉素發酵的成功例子。控制的原則是加糖速率應正好使培養物處在半饑餓狀態，即僅能維持菌的正常生理代謝的狀態，而把更多的糖用于產物的合成，并且其攝氧率不至于超過設備的供氧能力。