dilution rate是什么意思，dilution rate的意思翻译、用法、同义词、例句

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稀释率（Dilution Rate） 是生物工程、微生物学、环境工程和化学工程等领域中的一个关键概念，特指在连续流动的培养系统（如恒化器）中，单位时间内新鲜培养基流入培养容器的体积与培养容器内培养液总体积的比率。它直接反映了培养液在反应器中被新鲜培养基替换的速率，通常用符号D 表示，单位为时间⁻¹（如 h⁻¹）。

其核心定义公式为： $$ D = frac{F}{V} $$ 其中：

• $F$ 代表新鲜培养基的体积流速（例如，升/小时，L/h），
• $V$ 代表培养容器（反应器）中培养液的工作体积（例如，升，L）。

稀释率的核心意义与应用体现在以下几个方面：

1. 控制微生物生长状态的核心参数： 在连续培养（如恒化培养）中，稀释率是决定微生物生长速率和培养系统稳定状态的关键调节因子。理论上，在稳态下，微生物的比生长速率（μ）等于稀释率（D），即 μ = D。这意味着操作者可以通过调节流速（F）或反应器体积（V）来直接控制微生物的生长速率。当 D 超过微生物的最大比生长速率（μₘₐₓ）时，会发生“洗出”（wash-out），即微生物被新鲜培养基流带出反应器的速度大于其繁殖速度，最终导致培养失败。

2. 反映系统的处理能力与停留时间： 在环境工程（如废水生物处理）和工业发酵中，稀释率的倒数（1/D）具有重要的物理意义，它等于水力停留时间（Hydraulic Retention Time, HRT）。HRT 表示培养液（或废水）在反应器内的平均停留时间。例如，一个稀释率为 0.2 h⁻¹ 的反应器，其 HRT 为 5 小时。HRT 是设计和优化生物反应器（如活性污泥法、厌氧消化器）处理效率的关键参数，它影响着污染物降解程度、微生物群落结构和产物积累。

3. 影响产物浓度与生产率： 在工业生物技术领域，稀释率的选择直接影响目标产物（如乙醇、有机酸、抗生素前体、重组蛋白）的浓度和体积生产率。较低的稀释率通常允许微生物有更长的生长时间，可能导致更高的细胞密度和产物浓度，但体积生产率（单位时间单位体积产生的产物量）可能不是最优。较高的稀释率虽然可能降低产物浓度，但通过提高流速，可能增加体积生产率。优化稀释率是最大化生产效率的关键策略之一。

4. 调控底物利用与代谢途径： 稀释率的变化会影响微生物对限制性底物（通常是碳源、氮源或特定营养物）的利用效率。在恒化培养中，通过控制限制性底物的浓度和稀释率，可以研究微生物在不同营养限制条件下的生理响应、代谢通量分布以及次级代谢产物的合成，这对于基础微生物生理学研究和工业菌株改良具有重要意义。

总结来说，稀释率（D）是一个将流体流动特性与生物反应动力学联系起来的核心工程参数。它不仅是控制连续培养系统中微生物生长速率的关键杠杆，也决定了物料在反应器内的停留时间（HRT），并深刻影响着系统的处理效率、产物形成动力学以及整体工艺的经济性。 理解和精确控制稀释率对于生物过程的设计、优化和放大至关重要。

参考来源：

• 微生物学与生物工程基础理论： 《Brock Biology of Microorganisms》 (Madigan et al.) 等标准微生物学教材阐述了稀释率在连续培养（恒化器）中的核心作用。
• 环境工程应用： Metcalf & Eddy, Inc. 的《Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery》等权威著作详细论述了稀释率/水力停留时间在废水生物处理工艺（如活性污泥法）中的关键作用。
• 生物过程工程原理： 《Biochemical Engineering》 (James M. Lee) 或 《Bioprocess Engineering Principles》 (Pauline M. Doran) 等教材深入探讨了稀释率对细胞生长、底物消耗和产物形成的影响及优化策略。
• 微生物生理与代谢研究： 《Microbial Physiology》 (Moat, Foster, Spector) 等专著讨论了利用恒化器（通过控制稀释率和限制性营养）研究微生物生理和代谢调控的方法。

网络扩展资料

Dilution Rate（稀释率） 指在单位时间内向溶液中加入稀释剂（如水或其他溶剂）的速率或比例，通常用于描述动态稀释过程的效率或浓度变化。以下是详细解释：

1.基本定义

• 科学领域：在化学或生物学中，稀释率表示溶液被稀释的速度，常用于控制反应体系中的浓度。例如，在连续培养微生物时，稀释率指培养液流入和流出反应器的速率，直接影响微生物的生长速率和代谢产物浓度（, ）。
• 公式表达：稀释率（$D$）通常计算为流速（$F$）与反应器体积（$V$）的比值，即： $$ D = frac{F}{V} $$ 单位常为h⁻¹（每小时）。

2.应用场景

• 生物反应器：在连续发酵或细胞培养中，通过调节稀释率控制营养物质的供应和代谢废物的排出，以维持微生物的稳定生长状态（）。
• 化学实验：配制特定浓度的溶液时，需根据稀释率计算原始溶液与溶剂的混合比例（）。
• 环境工程：污水处理中，稀释率影响污染物的降解效率和系统稳定性。

3.影响因素

• 浓度控制：高稀释率可能导致目标物质浓度过低，影响反应效率；低稀释率则可能造成积累抑制（如毒性物质）。
• 稳态条件：在生物反应器中，当稀释率等于微生物的最大比生长速率时，系统达到稳态（）。

4.相关概念

• 稀释因子（Dilution Factor）：稀释前后的体积比例，与稀释率不同，前者是静态比例，后者是动态速率（）。
• 稀释效应（Dilution Effect）：稀释对反应体系产生的综合影响，如降低浓度梯度或减弱反应活性（）。

5.实际示例

• 微生物培养：若反应器体积为2 L，培养液流速为0.5 L/h，则稀释率为 $D = 0.5/2 = 0.25 , text{h}^{-1}$，即每小时更换25%的培养液（）。

如需进一步了解具体领域（如工业流程或实验操作）的应用，可参考化学工程或微生物学相关文献。

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