生物工程設(shè)備

生物工程設(shè)備第1頁/共25頁CIP自動清洗系統(tǒng)P55第2頁/共25頁P71第3頁/共25頁酒精發(fā)酵的CO2回收1,冷卻回收酒精;2,加壓儲存CO2;純度高,量大,應(yīng)用于碳酸飲料工廠第4頁/共25頁CO2在碳酸飲料中的作用抑菌；氣化時散熱；改善口感。與酒精生產(chǎn)反季節(jié)。氣體的儲存第5頁/共25頁酒精發(fā)酵罐的冷卻盤管冷卻最常見;熱量的平衡;

按厭氧發(fā)酵消耗1kg麥芽糖產(chǎn)熱650kJ計算(為設(shè)備預(yù)留冷卻余量)注:一般發(fā)酵好氧消耗1mol氧氣產(chǎn)熱460kJ

P56第6頁/共25頁啤酒發(fā)酵設(shè)備前酵(8~15OC)與后酵(0~5OC)前酵特點:擴增酵母;溫度較高;產(chǎn)氣多;時間短后酵特點:產(chǎn)生風味;溫度較低;產(chǎn)氣少;時間長保溫措施,設(shè)備周轉(zhuǎn)第7頁/共25頁連續(xù)發(fā)酵生長速率等于稀釋速率D,稀釋速率,單位時間進入反應(yīng)器的料液量/

反應(yīng)器內(nèi)的總料液量u,生長速率,單位時間生物倍增或生產(chǎn)產(chǎn)物的速度單位:時間的倒數(shù)第8頁/共25頁第四章

植物細胞(組織)和動物細胞培養(yǎng)反應(yīng)器第9頁/共25頁第10頁/共25頁植物細胞的培養(yǎng)特點植物細胞比細菌大得多，直徑約為10~200m，具有細胞壁，對剪切力敏感。在培養(yǎng)時當轉(zhuǎn)速超過一定數(shù)值，細胞生長明顯下降，并且出現(xiàn)死亡和破碎現(xiàn)象。植物細胞培養(yǎng)過程中細胞常以團狀存在，且在培養(yǎng)后期團狀顆粒逐漸增大，過大的顆粒使團中心營養(yǎng)水平不足，影響其次生代謝產(chǎn)物的合成能力，并且團內(nèi)的微環(huán)境難以控制，成團也影響了反應(yīng)器中的均勻分布，使混合效果較差，尤其是在培養(yǎng)后期和高密度培養(yǎng)過程中，但一定的顆粒大小和分化又對次生代謝物的合成起促進作用。第11頁/共25頁

細胞培養(yǎng)的生物反應(yīng)器要符合以下要求:

合適的氧傳遞;

良好的流動特性;

低的剪切力。生物反應(yīng)器類型:

機械攪拌式(調(diào)整攪拌葉輪形狀不傷害細胞);

氣動式（鼓泡和氣體噴射式);

兩種形式的組合型式。第12頁/共25頁幾種固定化植物細胞反應(yīng)器:填充床生物反應(yīng)器流化床生物反應(yīng)器膜生物反應(yīng)器第13頁/共25頁第14頁/共25頁填充床生物反應(yīng)器:細胞固定在膠粒、泡沫，也可以位于支持物的表面，通過培養(yǎng)液流動實現(xiàn)混合和傳質(zhì)。流化床生物反應(yīng)器:細胞包裹于膠粒、泡沫顆粒中，通過空氣培養(yǎng)基在反應(yīng)器內(nèi)的流動使固定化呈流態(tài)化懸浮，其缺點在于剪切力和顆粒碰撞會破壞固定細胞。膜反應(yīng)器是近年使用廣泛的一種固定化反應(yīng)器。最常用的膜反應(yīng)器是中空纖維和螺線式卷繞反應(yīng)器。膜反應(yīng)器的傳質(zhì)效率低和易堵塞問題同樣存在，且反應(yīng)器投資大。第15頁/共25頁第16頁/共25頁動物細胞對周圍環(huán)境比較敏感無細胞壁保護，因而外界的物理化學(xué)因素很容易產(chǎn)生影響。動物細胞培養(yǎng)基的要求高與細菌和植物細胞不同，其需要12種必需氨基酸、8種以上的維生素、多種無機鹽和微量元素、作為主要碳原的葡萄糖以及多種細胞生長因子和貼附因子，而且不同種類要求又有變化。動物細胞的培養(yǎng)特點第17頁/共25頁1、懸浮培養(yǎng)適用于一切種類的非貼壁依賴性細胞（懸浮細胞），也適用于兼性貼壁細胞。目前生產(chǎn)中用于懸浮培養(yǎng)的設(shè)備主要是通氣攪拌式生物反應(yīng)器和氣升式生物反應(yīng)器.2、貼壁培養(yǎng)適用于貼壁依賴性細胞，也適用于兼性貼壁細胞。適用的細胞種類廣，較容易采用灌流培養(yǎng)的方式使細胞達到高密度.3、貼壁-懸浮培養(yǎng)，或稱假懸浮培養(yǎng)（1）微載體培養(yǎng);（2）包埋或微囊培養(yǎng);（3）結(jié)團培養(yǎng)第18頁/共25頁第19頁/共25頁第20頁/共25頁微囊培養(yǎng)系統(tǒng)活細胞(或酶)+海藻酸鈉;滴入氯化鈣溶液形成膠粒;氨基酸聚合物,多聚賴氨酸包被膠粒;L-2,6-二氨基已酸

液化洗脫海藻酸鈣(成膠物質(zhì));活細胞(或酶)微囊第21頁/共25頁第22頁/共25頁微藻培養(yǎng)的特點光照要求高;光自養(yǎng);有機物異養(yǎng)和兼養(yǎng)(一般低于微生物);異養(yǎng)生長速度快過光自養(yǎng);營養(yǎng)鹽要求齊備,C,N,P為必需;生長條件粗放.主要用于螺旋藻和小球藻的培養(yǎng)第23頁/共25頁微藻培養(yǎng)用生物反應(yīng)