Đối với môi trường lỏng, hàm lượng oxy cần cung cấp cho vi sinh vật trong quá trình lên men được xác định thông qua việc chọn áp lực của dòng khí vô trùng nén vào hệ thống sục khí và tốc độ cánh khuấy của thiết bị lên men.
B. Hammarberg et al. (1991) đã khảo sát ảnh hưởng của tốc độ cánh khuấy cũng như lưu lượng khí vào bình lên men trong việc thu nhận protein từ vi khuẩn Eschericha coli
trong mô hình MBR dạng ống có phun tia từ đỉnh bình lên men. Kết quả thể hiện trong hình 2.9.
Hình 2.9. Ảnh hưởng của tốc độ cánh khuấy đến giá trị KLa
Trong sản xuất quy mô công nghiệp, đôi khi các thông số lên men đã được tối ưu hóa ở quy mô phòng thí nghiệm không còn thích hợp nữa, điều này thể hiện rõ qua vấn đề cung cấp oxy vào bình lên men. Chẳng hạn như đối với bình lên men 1 lít, lượng oxy hòa tan (DO) trong canh trường được đánh giá là phù hợp nhất trong điều kiện tốc độ khuấy là 500 rpm và không cần sục khí, nhưng áp dụng giá trị 500 rpm đó vào bồn lên men CSTR 500m3
thì sẽ không thu được hàm lượng oxy tương đương.
Lúc này, người ta xét đến hệ số KLa – là đại lượng đặc trưng cho sự truyền khối trên một đơn vị diện tích bề mặt trong bình lên men, tức là giá trị KLa đặc trưng cho mức độ tiêu thụ oxy của vi sinh vật. Giá trị này tăng khi tăng tốc độ cánh khuấy, tăng mức độ sục khí. Điều này thể hiện rõ trong hình 2.9.
Theo đó, ta thấy việc phun tia từ phía trên đỉnh CSTR có thể làm tăng tốc độ chuyển hóa oxy (OTR), và được định lượng bằng giá trị kLa nhờ phần mềm máy tính có nối đầu dò DO.
Trong suốt quá trình, tốc độ cánh khuấy được giữ ở khoảng 400-500 min-1. Cánh khuấy này có thể ngăn ngừa hiện tượng thoát các tế bào E.coli qua những mối hàn so với cánh khuấy truyền thống. Lưu lượng dòng khí từ 1-2 vvm, cũng có lúc hơn.
Tóm lại, khi E. coli nuôi cấy với mật độ cao, chúng tiêu thụ một lượng lớn oxy, do đó nếu không cung cấp đủ khí oxy sẽ làm hạn chế sự sinh trưởng và làm giảm khả năng sinh tổng hợp sản phẩm của vi sinh vật.
Tăng OTR có thể làm tăng giá trị DO, bằng cách dùng oxy tinh khiết thay cho không khí, hoặc tăng lượng oxy hòa tan trong pha lỏng, tuy nhiên phải lưu ý là dù có tăng OTR cũng cần có mức giới hạn, vì sự sinh trưởng của tế bào thường được dừng trước khi đạt cực đại, do sự ức chế sản phẩm gây ra.