Bioprozesstechnik - TCI @ Uni-Hannover.de

Einführung in die Biotechnologie - 44 -
dX
dt
⋅V
= V&
⋅X
0
+ V&
R
⋅β⋅
X
e
+ R
x
⋅V
− V&
R
⋅β⋅
X
Begasung von Biokomponenten und Sauerstoffübertragung
Der Sauerstoffverbrauch hängt von verschiedenen Faktoren ab:
- Zellen, die sich teilen ("junge Zellen"), benötigen mehr Sauerstoff
Der O2-Verbrauch ist deshalb in der exponentiellen Wachstumsphase am größten.
- Oberfläche des Organismus:
e
unzugängliche
Bereiche
- Ionen-, Substrat- und Additivkonzentrationen verändern die Löslichkeit.
Die Beziehung für den Sauerstoffverbrauch muß nun die äußere Begasung berücksichtigen.
Sie lautet nunmehr:
dO
1
= DO ( 0 −O1) − µ mX1+ kLa( O0 −O1)
dt Y 144244 3
XO /
Begasung
Dabei ist k L der auf die Flüssigphase bezogene Stoffübergangskoeffizient. Er umfaßt die
Transportphänomene, die beim Übergang eines Sauerstoffmoleküls von der Gasphase in die
Zelle wirksam werden. Sie sind in der folgenden Darstellung veranschaulicht:
Gasblase
1
� Diffusion vom Kern zur Phasengrenze
� Durchgang durch Phasengrenze
� Diffusion durch Film/ Grenzschicht
� Transport durch Flüssigkeit
� - � entspricht � bis �
2
3
erlauben mehr O 2-Aufnahme als
4
6
5
7
Zelle