In aerobic bioprocesses, oxygen is

In aerobic bioprocesses, oxygen is a key substrate; due to its low solubility in broths (aqueous solutions), a continuous supply is needed. The oxygen transfer rate (OTR) must be known, and if possible predicted to achieve an optimum design operation and scale-up of bioreactors. Many studies have been conducted to enhance the efficiency of oxygen transfer. The dissolved oxygen concentration in a suspension of aerobic microorganisms depends on the rate of oxygen transfer from the gas phase to the liquid, on the rate at which oxygen is transported into the cells (where it is consumed), and on the oxygen uptake rate (OUR) by the microorganism for growth, maintenance and production. The gas–liquid mass transfer in a bioprocess is strongly influenced by the hydrodynamic conditions in the bioreactors. These conditions are known to be a function of energy dissipation that depends on the
operational conditions, the physicochemical properties of the culture, the geometrical parameters of the
bioreactor and also on the presence of oxygen consuming cells.
Stirred tank and bubble column (of various types) bioreactors are widely used in a large variety of
bioprocesses (such as aerobic fermentation and biological wastewater treatments, among others). Stirred
tanks bioreactors provide high values of mass and heat transfer rates and excellent mixing. In these systems,
a high number of variables affect the mass transfer and mixing, but the most important among them are
stirrer speed, type and number of stirrers and gas flow rate used. In bubble columns and airlifts, the lowshear
environment compared to the stirred tanks has enabled successful cultivation of shear sensitive and
filamentous cells. Oxygen transfer is often the rate-limiting step in the aerobic bioprocess due to the low
solubility of oxygen in the medium. The correct measurement and/or prediction of the volumetric mass
transfer coefficient, (kLa), is a crucial step in the design, operation and scale-up of bioreactors.
The present work is aimed at the reviewing of the oxygen transfer rate (OTR) in bioprocesses to provide a
better knowledge about the selection, design, scale-up and development of bioreactors. First, the most used
measuring methods are revised; then the main empirical equations, including those using dimensionless
numbers, are considered. The possible increasing on OTR due to the oxygen consumption by the cells is taken
into account through the use of the biological enhancement factor. Theoretical predictions of both the
volumetric mass transfer coefficient and the enhancement factor that have been recently proposed are
described; finally, different criteria for bioreactor scale-up are considered in the light of the influence of OTR
and OUR affecting the dissolved oxygen concentration in real bioprocess.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

Bioprocesses แอโรบิก ออกซิเจนเป็นพื้นผิวที่สำคัญ จัดต่อเนื่องเป็นจำเป็นเนื่องจากการละลายต่ำใน broths (อควีโซลูชั่น), อัตราการถ่ายโอนออกซิเจน (OTR) ต้องรู้จัก และคาดว่า ถ้าเป็นไปได้ เพื่อให้การดำเนินการออกแบบที่เหมาะสมและขนาดสายของ bioreactors ได้ดำเนินการศึกษาหลายแห่งเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของการโอนย้ายของออกซิเจน ความเข้มข้นออกซิเจนละลายในระงับแอโรบิกจุลินทรีย์ขึ้นอยู่กับอัตราของออกซิเจนโอนย้ายจากระยะก๊าซกับของเหลว อัตราที่ออกซิเจนจะขนเข้าไปในเซลล์ (ที่มันมีใช้), และอัตราการดูดซับออกซิเจน (บริสุทธิ์) โดยจุลินทรีย์เพื่อการเจริญเติบโต การบำรุงรักษา และการผลิต โอนมวลก๊าซของเหลวใน bioprocess ได้รับอิทธิพลจากเงื่อนไข hydrodynamic ใน bioreactors ขอ เงื่อนไขเหล่านี้ทราบว่าเป็นฟังก์ชั่นของการกระจายพลังงานที่ขึ้นอยู่กับการเงื่อนไขการดำเนินงาน คุณสมบัติ physicochemical ของวัฒนธรรม geometrical พารามิเตอร์ของการbioreactor และยังของออกซิเจนที่ใช้เซลล์คนถังและฟองคอลัมน์ (ชนิดต่าง ๆ) bioreactors ใช้ในหลากหลายbioprocesses (เช่นแอโรบิกหมักและน้ำชีวภาพรักษา หมู่คนอื่น ๆ) กวนbioreactors ถังให้สูงค่าของการถ่ายโอนมวลและความร้อนราคาพิเศษและผสมดี ในระบบเหล่านี้หมายเลขสูงมีผลต่อตัวแปรการถ่ายโอนมวล และผสม แต่สำคัญที่สุดในหมู่พวกเขาช้อนคนเร็ว ชนิด และจำนวน stirrers และอัตราการไหลก๊าซที่ใช้ ในคอลัมน์ฟอง และ airlifts, lowshearเมื่อเทียบกับรถถังคนสภาพแวดล้อมได้เปิดใช้งานเพาะปลูกประสบความสำเร็จของความแรงเฉือน และเซลล์ filamentous โอนย้ายออกซิเจนมักเป็นขั้นตอนจำกัดอัตราใน bioprocess แอโรบิกเนื่องจากต่ำสุดการละลายของออกซิเจนในการ วัดที่ถูกต้องและ/หรือการคาดเดาของมวล volumetricสัมประสิทธิ์การถ่ายโอน, (ภูหินร่องกล้า), เป็นขั้นตอนสำคัญในการออกแบบ การดำเนินการ และขนาดสายของ bioreactorsงานนำเสนอมีวัตถุประสงค์เพื่อทบทวนอัตราการถ่ายโอนออกซิเจน (OTR) ใน bioprocesses ให้เป็นความรู้ที่ดีเกี่ยวกับการเลือก ออกแบบ ขนาดสาย และพัฒนา bioreactors แรก ใช้มากที่สุดวิธีการวัดกำลังปรับปรุง แล้วหลักประจักษ์สมการ รวมทั้งใช้ dimensionlessหมายเลข จะถือว่า นำไปเพิ่ม OTR เนื่องจากปริมาณการใช้ออกซิเจนโดยเซลล์เข้าบัญชีโดยใช้ตัวคูณประสิทธิภาพทางชีวภาพ ทฤษฎีการคาดการณ์ของทั้งสองสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวล volumetric และตัวคูณประสิทธิภาพที่ได้รับล่าสุดเสนออธิบาย ในที่สุด พิจารณาเงื่อนไขต่าง ๆ สำหรับ bioreactor ขนาดสายนี้อิทธิพลของ OTRและของเรามีผลต่อความเข้มข้นของออกซิเจนละลายใน bioprocess จริง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ในกระบวนการชีวภาพแอโรบิก, ออกซิเจนเป็นสารตั้งต้นที่สำคัญ; เนื่องจากการละลายต่ำในซุปมิโสะ (สารละลาย) จ่ายอย่างต่อเนื่องเป็นสิ่งจำเป็น อัตราการถ่ายโอนออกซิเจน (OTR) จะต้องรู้จักและถ้าเป็นไปได้คาดว่าจะประสบความสำเร็จในการดำเนินงานการออกแบบที่เหมาะสมและขนาดของถังหมัก ศึกษาจำนวนมากได้รับการดำเนินการเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของการถ่ายโอนออกซิเจน ความเข้มข้นของออกซิเจนละลายในการระงับการจุลินทรีย์แอโรบิกขึ้นอยู่กับอัตราการถ่ายเทออกซิเจนจากก๊าซเป็นของเหลวในอัตราที่ออกซิเจนจะถูกส่งเข้าสู่เซลล์ (ที่มันมีการบริโภค) และอัตราการดูดซึมออกซิเจน ( ของเรา) โดยจุลินทรีย์สำหรับการเจริญเติบโตการบำรุงรักษาและการผลิต การถ่ายโอนมวลก๊าซธรรมชาติเหลวในกระบวนการชีวภาพได้รับอิทธิพลจากสภาพอุทกพลศาสตร์ในถังหมัก เงื่อนไขเหล่านี้เป็นที่รู้จักกันจะเป็นฟังก์ชั่นของการกระจายพลังงานที่ขึ้นอยู่กับ
สภาพการดำเนินงานคุณสมบัติทางเคมีกายภาพของวัฒนธรรมพารามิเตอร์เรขาคณิตของ
เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพและยังปรากฏตัวของเซลล์บริโภคออกซิเจน.
ถังกวนและคอลัมน์ฟอง (ประเภทต่างๆ ) ถังหมักที่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหลากหลายขนาดใหญ่ของ
กระบวนการทางชีวภาพ (เช่นการหมักแอโรบิกและการบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพท่ามกลางคนอื่น) ขยับ
ถังถังหมักให้ค่าสูงของมวลและอัตราการถ่ายโอนความร้อนและการผสมที่ดีเยี่ยม ในระบบเหล่านี้
จำนวนมากของตัวแปรที่ส่งผลกระทบต่อการถ่ายโอนมวลและการผสม แต่ที่สำคัญที่สุดในหมู่พวกเขามี
ความเร็วเครื่องกวนชนิดและจำนวนของ stirrers และอัตราการไหลของก๊าซธรรมชาติที่ใช้ ในคอลัมน์ฟองและ airlifts, lowshear
สภาพแวดล้อมเมื่อเทียบกับรถถังกวนได้เปิดใช้งานการเพาะปลูกที่ประสบความสำเร็จของการเฉือนสำคัญและ
เซลล์ใย โอนออกซิเจนมักจะเป็นขั้นตอนการ จำกัด อัตราการในกระบวนการชีวภาพแอโรบิกเนื่องจากต่ำ
สามารถในการละลายของออกซิเจนในกลาง การวัดที่ถูกต้องและ / หรือการคาดการณ์ของมวลปริมาตร
ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเท (กล้า) เป็นขั้นตอนสำคัญในการออกแบบการดำเนินงานและขนาดของถังหมัก.
งานวิจัยมุ่งเป้าไปที่การตรวจสอบของอัตราการถ่ายโอนออกซิเจน (OTR) ในกระบวนการทางชีวภาพที่จะให้
ความรู้เกี่ยวกับการเลือกที่ดีกว่าการออกแบบระดับขึ้นและการพัฒนาของถังหมัก ครั้งแรกที่ใช้มากที่สุด
วิธีการวัดที่ได้รับการทบทวน; แล้วสมการเชิงประจักษ์หลักรวมถึงผู้ที่ใช้มิติ
ตัวเลขได้รับการพิจารณา เป็นไปได้ที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับ OTR เนื่องจากการใช้ออกซิเจนโดยเซลล์จะถูกนำ
เข้าบัญชีผ่านการใช้ปัจจัยการเพิ่มประสิทธิภาพทางชีวภาพ การคาดการณ์เชิงทฤษฎีของทั้งสอง
ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลปริมาตรและปัจจัยการเพิ่มประสิทธิภาพที่ได้รับการเสนอชื่อเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้รับการ
อธิบาย; ในที่สุดเกณฑ์ที่แตกต่างกันสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพระดับขึ้นได้รับการพิจารณาในแง่ของอิทธิพลของ OTR
และเรามีผลกระทบต่อความเข้มข้นของออกซิเจนละลายในกระบวนการชีวภาพจริง

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ในแอโรบิก bioprocesses , ออกซิเจนเป็นสารสำคัญ เนื่องจากการละลายต่ำในซุป ( สารละลาย ) อุปทานอย่างต่อเนื่องเป็นสิ่งจำเป็น อัตราการถ่ายเทออกซิเจน ( OTR ) จะต้องรู้จัก และถ้าเป็นไปได้คาดการณ์เพื่อให้บรรลุการออกแบบการดำเนินงานและการขยายขนาดของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ . การศึกษาจำนวนมากได้รับการดำเนินการเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจนออกซิเจนละลายน้ำความเข้มข้นในช่วงล่างของจุลินทรีย์แอโรบิกขึ้นอยู่กับอัตราการถ่ายโอนออกซิเจนจากก๊าซเฟสของเหลวในอัตราที่ออกซิเจนจะถูกส่งเข้าไปในเซลล์ ( ซึ่งมันมีการบริโภค ) และในอัตราการใช้ออกซิเจน ( ของเรา ) โดยจุลินทรีย์เพื่อการซ่อมบำรุงและการผลิตก๊าซ ของเหลว และการถ่ายเทมวลในชื่นเป็นอิทธิพลอย่างมากจากสภาวะอุทกพลศาสตร์ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ . เงื่อนไขเหล่านี้เป็นที่รู้จักกันเป็นฟังก์ชันของการสลายพลังงานที่ขึ้นอยู่กับ
ปฏิบัติเงื่อนไข คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของวัฒนธรรม เชิงเรขาคณิต พารามิเตอร์ของ
( และยังมีการปรากฏตัวของออกซิเจนการบริโภค
เซลล์ .ถังกวนและคอลัมน์ฟอง ( ชนิดต่างๆ ) เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในความหลากหลายของ
bioprocesses ( เช่นหมักแอโรบิกและการบําบัดน้ำเสียทางชีวภาพของผู้อื่น )
ถังกวนเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพให้คุณค่าสูงของมวลและการถ่ายเทความร้อนและอัตราการผสมที่ดีเยี่ยม . ในระบบเหล่านี้
เลขที่สูงของตัวแปรมีผลต่อการถ่ายเทมวลสาร และผสมแต่ที่สำคัญที่สุดในหมู่พวกเขา
ความเร็วหมุน ชนิดและจำนวนของ stirrers และอัตราการไหลของก๊าซที่ใช้ ในคอลัมน์ฟอง และ airlifts , lowshear
สิ่งแวดล้อมเมื่อเทียบกับถังกวนได้เปิดใช้งานประสบความสำเร็จเพาะเฉือนอ่อนไหวและ
เป็นเซลล์ การถ่ายโอนออกซิเจนมักจะมีอัตราการขั้นตอนในแอโรบิกชื่นเนื่องจากการต่ำ
การละลายของออกซิเจนในระดับปานกลางการวัดที่ถูกต้องและ / หรือคำทำนายของสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลเชิงปริมาตร
( กล้า ) เป็นขั้นตอนสำคัญในการออกแบบการดำเนินงานและการขยายขนาดของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ .
งานปัจจุบันมีวัตถุประสงค์เพื่อทบทวนอัตราการถ่ายเทออกซิเจน ( OTR ) bioprocesses ให้
ความรู้เกี่ยวกับการ ออกแบบ ขยายขนาดและพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ . ครั้งแรกที่ใช้มากที่สุด
วิธีการวัดจะแก้ไข แล้ว หลักสมการอย่างง่าย รวมทั้งใช้ไร้
ตัวเลขเป็นสำคัญ เป็นไปได้ใน OTR เพิ่มเนื่องจากการใช้ออกซิเจน โดยเซลล์จะถูกถ่าย
เข้าบัญชีผ่านการใช้ปัจจัยการเพิ่มประสิทธิภาพทางชีวภาพ ทฤษฎีคาดคะเนทั้ง
ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวล ปริมาตร และปัจจัยเสริมที่เพิ่งถูกเสนอเป็น
อธิบาย สุดท้าย เกณฑ์ที่แตกต่างกัน ( ขยายขนาดจะพิจารณาในแง่ของอิทธิพลของ OTR
และมีผลต่อปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำความเข้มข้นจริง
ชื่น .