산소 전달
산소 전달은 많은 바이오 프로세스, 특히 호기성 미생물을 포함하는 중요한 측면입니다. 호기성 미생물은 호흡을 위해 산소가 필요하며, 이는 성장과 신진 대사에 필수적입니다. 산소 전달은 가스 상 (공기)에서 산소를 액체 상 (생물 반응기 국물)으로 이동시키는 과정을 의미하며, 이는 미생물에 의해 이용 될 수 있습니다.
산소 전달의 중요성 :
* 성장과 생산성 : 불충분 한 산소 공급은 대사 과정을 방해함으로써 세포 성장과 생산성을 제한 할 수 있습니다.
* 제품 형성 : 산소는 종종 항생제, 효소 및 바이오 연료와 같은 다양한 제품의 생산을위한 기질입니다.
* 세포 생존력 : 혐기성 조건은 세포 사멸과 손상으로 이어질 수 있습니다.
산소 전달에 영향을 미치는 요인 :
* 가스-액체 인터페이스 : 공기와 액체 사이의 접촉의 표면적이 클수록 산소 전달이 더 좋습니다.
* 가스 조성 : 기체상에서 산소의 농도는 산소 전달 속도에 직접 영향을 미칩니다.
* 액체 특성 : 점도, 표면 장력 및 용해 된 고체의 존재는 산소 전달을 방해 할 수 있습니다.
* 교반 및 폭기 : 기계적 교반 및 폭기는 가스 액체 계면을 증가시키고 산소 전달을 촉진합니다.
* 온도 : 온도가 증가함에 따라 산소 용해도는 감소합니다.
* 압력 : 압력이 증가하면 산소 용해도가 향상 될 수 있습니다.
* 미생물 수요 : 미생물의 산소 소비 속도는 필요한 산소 전달 속도에 영향을 미칩니다.
산소 전달 계수의 결정 (KLA)
산소 전달 계수 (KLA) 바이오 프로세스의 중요한 매개 변수입니다. 기체상에서 액체 상으로의 산소 전달 효율을 정량화합니다. KLA 값이 높을수록 산소 전달 공정이 더 효율적입니다.
KLA를 결정하는 방법 :
여러 가지 방법이 KLA를 결정하는 데 사용되며 각각 고유 한 장점과 단점이 있습니다.
* 동적 (가스 아웃) 방법 :
* 알려진 산소 농도의 산소가 액체에 용해되고, 공기가 시스템을 통해 절단 될 때 산소 고갈 속도가 측정된다.
* KLA는 산소 고갈 속도 및 산소 농도 구배 속도에 따라 계산됩니다.
* 정적 (황산염 산화) 방법 :
* 공지 된 황산나트륨의 황산나트륨 농도가 액체에 용해되고 산소 흡수 속도가 측정된다.
* 황산나트륨과 산소 사이의 반응은 비교적 빠르며 산소 전달 속도를 직접 측정 할 수 있습니다.
* 용해 된 산소 프로브 방법 :
*이 방법은 폭기 및 교반 속도를 조정하면서 액체상에서 용존 산소 (DO) 농도를 모니터링하는 것입니다.
* KLA는 폭기 및 교반 조건의 변화에 대한 DO 응답을 분석하여 추정됩니다.
* 계산 유체 역학 (CFD) 모델링 :
*이 방법에는 계산 모델을 사용하여 유체 흐름 및 산소 전달 공정을 시뮬레이션하는 것이 포함됩니다.
* CFD는 생물 반응기 전체에 산소와 KLA의 분포에 대한 자세한 정보를 제공 할 수 있습니다.
KLA 결정에 대한 고려 사항 :
* 운영 조건 : KLA는 교반 속도, 폭기 속도 및 액체 특성과 같은 생물 반응기의 작동 조건에 크게 의존합니다.
* 교정 : KLA 결정에 사용되는 계측 및 센서의 정확한 교정이 중요합니다.
* 검증 : KLA 값은 바이오 프로세스의 특정 작동 조건에서 검증되어야합니다.
요약하면, 산소 전달은 많은 바이오 프로세스에 필수적입니다. 산소 전달 계수 (KLA)는이 공정의 효율을 정량화하고 생물 반응기 설계 및 작동을 최적화하는 데 중요합니다. KLA 결정을위한 다양한 방법이 있으며, 각각 고유 한 장점과 한계가 있습니다. 방법의 선택은 특정 응용 프로그램 및 사용 가능한 리소스에 따라 다릅니다.
