生物工程設(shè)備 第一章緒論

1、生物工程設(shè)備復(fù)習(xí)任課老師：蔣介石、法海、黃曉明第一章 緒論一、生物工程1. 生物技術(shù)生物技術(shù)（又稱生物工藝學(xué)或生物工程）是應(yīng)用自然科學(xué)及工程學(xué)的原理，依靠生物催化劑將物料進(jìn)行加工，以提供產(chǎn)品或?yàn)樯鐣?huì)服務(wù)的技術(shù)。生物技術(shù)與其他學(xué)科的關(guān)系2.生物技術(shù)的四大支柱3.發(fā)酵工程（微生物工程）發(fā)酵工程指利用微生物的特定性狀，通過現(xiàn)代工程技術(shù)，在生物反應(yīng)器中生產(chǎn)有用物質(zhì)的一種技術(shù)。發(fā)酵對(duì)象包括傳統(tǒng)的天然微生物和動(dòng)物、植物細(xì)胞、重組細(xì)胞及基因工程菌等。微生物發(fā)酵：把借助微生物在有氧或無氧條件下的生命活動(dòng)來制備微生物菌體本身，或其初級(jí)代謝產(chǎn)物或次級(jí)代謝產(chǎn)物的過程統(tǒng)稱為發(fā)酵。根據(jù)耗氧情況分為厭氧發(fā)酵（酒精、乳酸、

2、甘油、丙酸、丁酸等）或有氧發(fā)酵（如抗生素、氨基酸、核苷酸、酶制劑等）。發(fā)酵工程在生物技術(shù)中的地位1）基因工程與發(fā)酵工程基因工程主要原理（基因重組技術(shù)）人為分離生物遺傳物質(zhì)（DNA）,并在體外進(jìn)行切割、拼接和重組，然后導(dǎo)入某宿主細(xì)胞或個(gè)體內(nèi)，從而改變它們的遺傳品性或使新的遺傳信息大量表達(dá)，獲得相應(yīng)基因產(chǎn)物（多肽或蛋白質(zhì)），這種改造生物賦予其特殊功能的過程就稱為基因工程。 （ 基因工程操作基本步驟）發(fā)酵工程應(yīng)用微生物基因工程育種外源目的基因 工程菌如：胰島素、干擾素和乙肝疫苗等藥2） 細(xì)胞工程與發(fā)酵工程細(xì)胞工程是應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)方法，借助工程學(xué)的試驗(yàn)方法或技術(shù)，在細(xì)胞水平上研究改造生物遺

3、傳特性和生物學(xué)特性，以獲得特定的細(xì)胞、細(xì)胞產(chǎn)品或新生物體的有關(guān)理論和技術(shù)方法的學(xué)科。根據(jù)研究對(duì)象不同可分為動(dòng)物細(xì)胞工程、植物細(xì)胞工程和微生物細(xì)胞工程3） 酶工程與發(fā)酵工程酶工程是利用酶、細(xì)胞器所具有的特異催化功能，或?qū)γ高M(jìn)行修飾改造，并借助生物反應(yīng)器和工藝過程生產(chǎn)產(chǎn)品的一項(xiàng)技術(shù)。發(fā)酵工程的地位意義細(xì)胞工程最后必須經(jīng)過酶工程，酶工程所需的酶幾乎來自發(fā)酵工程。所以，發(fā)酵工程是生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)和歸宿，是生物工程四大支柱的核心，無論傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品，如抗生素、氨基酸等，還是現(xiàn)代基因工程產(chǎn)品，如疫苗、人體蛋白質(zhì)等，都需要通過發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。發(fā)酵工程中的應(yīng)用（微生物工業(yè)產(chǎn)品類型） 以微生物細(xì)胞、酶（淀粉

4、酶、蛋白酶、脂肪酶等胞內(nèi)外酶）、代謝產(chǎn)物（初級(jí)、次級(jí)及異源產(chǎn)物）、生物轉(zhuǎn)化或修飾化合物為產(chǎn)物及微生物特殊機(jī)能的利用（如濕法冶金、除境污染）。二、生物反應(yīng)過程1. 生物反應(yīng)過程利用生物催化劑從事生物技術(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。組成部分：（1）原料的預(yù)處理及培養(yǎng)基的制備（2）生物催化劑的制備（3）生物反應(yīng)器及反應(yīng)條件的選擇（4）產(chǎn)品的分離與純化輔助部分：生物催化劑酶（酶反應(yīng)過程）和細(xì)胞（發(fā)酵過程）實(shí)驗(yàn)過程：菌種篩選搖瓶試驗(yàn)發(fā)酵罐試驗(yàn)2. 生物反應(yīng)過程的特點(diǎn)略3生物工藝過程的共性略三、生物工程設(shè)備按生產(chǎn)流程可分為：1. 原料前處理設(shè)備：如除雜、粉碎、輸送、培養(yǎng)基制備（滅菌、液化、糖化）；2. 生物反應(yīng)器：種

5、子罐、發(fā)酵罐；3. 后處理設(shè)備：過濾、濃縮、干燥、結(jié)晶、蒸餾、離交、脫色、萃取等；4. 輔助生產(chǎn)設(shè)備：無菌空氣系統(tǒng)、冷凍系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)；按專業(yè)性質(zhì)也可以分為：1. 專業(yè)設(shè)備（如：發(fā)酵罐、種子罐等生物反應(yīng)器）；2. 通用設(shè)備（如：泵、風(fēng)機(jī)等）；3. 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備：根據(jù)實(shí)際工藝需要定做的，無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。生物工程設(shè)備特點(diǎn)a. 常溫、常壓或低壓操作一般發(fā)，25-45之，滅菌一般在121-135 ，30分鐘；壓力3 kg/m2b. 無菌操作，除死角c.工藝要求，如：通氣、攪拌、條件控制、補(bǔ)料d.耐受酸堿腐蝕，如可采用A3鋼，內(nèi)襯。生物工程設(shè)備基本要求在滿足工藝要求、保證產(chǎn)品質(zhì)量和收得率的前提下，生產(chǎn)成本最低：a、強(qiáng)度和剛度；b、加工費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用；c、生產(chǎn)能力；d、設(shè)備利用率。四、連續(xù)生產(chǎn)優(yōu)點(diǎn)同分批生產(chǎn)相比：操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力大，設(shè)備利用率高，生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。注：實(shí)驗(yàn)通過實(shí)踐操作檢驗(yàn)?zāi)撤N科學(xué)理論或假設(shè)的正確性；而試驗(yàn)是通過使用、試用來檢驗(yàn)已經(jīng)存在事物，察看其結(jié)果或性能。實(shí)驗(yàn)具有目的性，試驗(yàn)具有嘗試性。試驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)的一種。生物工程都是其他自然學(xué)科的結(jié)合應(yīng)用，多是試驗(yàn)。悟天 于內(nèi)蒙古科技大學(xué)騰飛樓平平中仄仄平平仄仄仄平仄平平中中中仄平平仄