由于生物发酵系统大多是气液固三相混合体系,发酵液中含有微生物细胞和代谢产物,往往呈现非牛顿流体特性;加上反应器要求无菌操作,因为发酵液的在线检测有一定难度。一般可从反应器中无菌取样,再用粘度计进行检测,即可测出其流变学特性。而对于发酵液的在线检测, 好是采用自动无菌取样循环系统,使发酵液通过取样管路流过旋转粘度计或毛细管粘度计,从而可实现发酵液粘度的在线检测。
微生物的种类不同,大小、形状也不同,微生物发酵液的刘冬特性显示出其所具有的不同刘冬特性。略呈球形的酵母菌的稀薄悬浊液为牛顿流体,而 和放线菌的发酵液呈现非牛顿性。发酵液中含有多糖类高分子物质时,发酵液也是一种非牛顿流体(多为假塑性流体)。此外,很多情况下微生物自身会形成凝聚块。因此测定微生物发酵液的粘性时,应根据目的与对象选择测定方法,应注意微生物或凝聚块的直径与毛细管的内径、与旋转圆筒的间隙大小的比。液体粘度受温度影响很大,需要使用能进行高度温度控制的恒温水槽。
下面介绍发酵液的粘度测定中用的 多的毛细管粘度计和旋转粘度计,包括其构造、特点及使用方法。
旋转粘度计的优点是:毛细管粘度计的剪切速率随管内位置变化很大,如果旋转性内筒和外筒的间隙足够小,内筒壁到外筒壁的剪切速率几乎不变,非常适合于测定非牛顿流体。但对于低粘度的试样,由于支撑内筒的轴受到摩擦,使测定受到一定的限制,难于进行高精度的测定。另外虽然为保持试样温度需将粘度计浸于恒温水槽中取得温度平衡,但靠近内筒部分测定过程中试样的温度会发生改变,应十分注意。