dilution rate是什麼意思，dilution rate的意思翻譯、用法、同義詞、例句

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稀釋率（Dilution Rate） 是生物工程、微生物學、環境工程和化學工程等領域中的一個關鍵概念，特指在連續流動的培養系統（如恒化器）中，單位時間内新鮮培養基流入培養容器的體積與培養容器内培養液總體積的比率。它直接反映了培養液在反應器中被新鮮培養基替換的速率，通常用符號D 表示，單位為時間⁻¹（如 h⁻¹）。

其核心定義公式為： $$ D = frac{F}{V} $$ 其中：

• $F$ 代表新鮮培養基的體積流速（例如，升/小時，L/h），
• $V$ 代表培養容器（反應器）中培養液的工作體積（例如，升，L）。

稀釋率的核心意義與應用體現在以下幾個方面：

1. 控制微生物生長狀态的核心參數： 在連續培養（如恒化培養）中，稀釋率是決定微生物生長速率和培養系統穩定狀态的關鍵調節因子。理論上，在穩态下，微生物的比生長速率（μ）等于稀釋率（D），即 μ = D。這意味着操作者可以通過調節流速（F）或反應器體積（V）來直接控制微生物的生長速率。當 D 超過微生物的最大比生長速率（μₘₐₓ）時，會發生“洗出”（wash-out），即微生物被新鮮培養基流帶出反應器的速度大于其繁殖速度，最終導緻培養失敗。

2. 反映系統的處理能力與停留時間： 在環境工程（如廢水生物處理）和工業發酵中，稀釋率的倒數（1/D）具有重要的物理意義，它等于水力停留時間（Hydraulic Retention Time, HRT）。HRT 表示培養液（或廢水）在反應器内的平均停留時間。例如，一個稀釋率為 0.2 h⁻¹ 的反應器，其 HRT 為 5 小時。HRT 是設計和優化生物反應器（如活性污泥法、厭氧消化器）處理效率的關鍵參數，它影響着污染物降解程度、微生物群落結構和産物積累。

3. 影響産物濃度與生産率： 在工業生物技術領域，稀釋率的選擇直接影響目标産物（如乙醇、有機酸、抗生素前體、重組蛋白）的濃度和體積生産率。較低的稀釋率通常允許微生物有更長的生長時間，可能導緻更高的細胞密度和産物濃度，但體積生産率（單位時間單位體積産生的産物量）可能不是最優。較高的稀釋率雖然可能降低産物濃度，但通過提高流速，可能增加體積生産率。優化稀釋率是最大化生産效率的關鍵策略之一。

4. 調控底物利用與代謝途徑： 稀釋率的變化會影響微生物對限制性底物（通常是碳源、氮源或特定營養物）的利用效率。在恒化培養中，通過控制限制性底物的濃度和稀釋率，可以研究微生物在不同營養限制條件下的生理響應、代謝通量分布以及次級代謝産物的合成，這對于基礎微生物生理學研究和工業菌株改良具有重要意義。

總結來說，稀釋率（D）是一個将流體流動特性與生物反應動力學聯繫起來的核心工程參數。它不僅是控制連續培養系統中微生物生長速率的關鍵杠杆，也決定了物料在反應器内的停留時間（HRT），并深刻影響着系統的處理效率、産物形成動力學以及整體工藝的經濟性。 理解和精确控制稀釋率對于生物過程的設計、優化和放大至關重要。

參考來源：

• 微生物學與生物工程基礎理論： 《Brock Biology of Microorganisms》 (Madigan et al.) 等标準微生物學教材闡述了稀釋率在連續培養（恒化器）中的核心作用。
• 環境工程應用： Metcalf & Eddy, Inc. 的《Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery》等權威著作詳細論述了稀釋率/水力停留時間在廢水生物處理工藝（如活性污泥法）中的關鍵作用。
• 生物過程工程原理： 《Biochemical Engineering》 (James M. Lee) 或 《Bioprocess Engineering Principles》 (Pauline M. Doran) 等教材深入探讨了稀釋率對細胞生長、底物消耗和産物形成的影響及優化策略。
• 微生物生理與代謝研究： 《Microbial Physiology》 (Moat, Foster, Spector) 等專著讨論了利用恒化器（通過控制稀釋率和限制性營養）研究微生物生理和代謝調控的方法。

網絡擴展資料

Dilution Rate（稀釋率） 指在單位時間内向溶液中加入稀釋劑（如水或其他溶劑）的速率或比例，通常用于描述動态稀釋過程的效率或濃度變化。以下是詳細解釋：

1.基本定義

• 科學領域：在化學或生物學中，稀釋率表示溶液被稀釋的速度，常用于控制反應體系中的濃度。例如，在連續培養微生物時，稀釋率指培養液流入和流出反應器的速率，直接影響微生物的生長速率和代謝産物濃度（, ）。
• 公式表達：稀釋率（$D$）通常計算為流速（$F$）與反應器體積（$V$）的比值，即： $$ D = frac{F}{V} $$ 單位常為h⁻¹（每小時）。

2.應用場景

• 生物反應器：在連續發酵或細胞培養中，通過調節稀釋率控制營養物質的供應和代謝廢物的排出，以維持微生物的穩定生長狀态（）。
• 化學實驗：配制特定濃度的溶液時，需根據稀釋率計算原始溶液與溶劑的混合比例（）。
• 環境工程：污水處理中，稀釋率影響污染物的降解效率和系統穩定性。

3.影響因素

• 濃度控制：高稀釋率可能導緻目标物質濃度過低，影響反應效率；低稀釋率則可能造成積累抑制（如毒性物質）。
• 穩态條件：在生物反應器中，當稀釋率等于微生物的最大比生長速率時，系統達到穩态（）。

4.相關概念

• 稀釋因子（Dilution Factor）：稀釋前後的體積比例，與稀釋率不同，前者是靜态比例，後者是動态速率（）。
• 稀釋效應（Dilution Effect）：稀釋對反應體系産生的綜合影響，如降低濃度梯度或減弱反應活性（）。

5.實際示例

• 微生物培養：若反應器體積為2 L，培養液流速為0.5 L/h，則稀釋率為 $D = 0.5/2 = 0.25 , text{h}^{-1}$，即每小時更換25%的培養液（）。

如需進一步了解具體領域（如工業流程或實驗操作）的應用，可參考化學工程或微生物學相關文獻。

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