第七章 生物反应器
第七章 生物反应器
主要内容 1、生物反应器设计基础 2、酶反应器 3、通风式发酵设备 4、厌氧发酵设备 5、动植物反应器 6、生物反应器放大的 目的与方法
主要内容 1、生物反应器设计基础 2、酶反应器 3、通风式发酵设备 4、厌氧发酵设备 5、动植物反应器 6、生物反应器放大的 目的与方法
7.1 生物反应器设计基础 7.1.1 生物反应器设计的特点与生物学基础 生物反应器与化学反应器在使用中的主要不同点 是 生 物 （ 酶 除 外 ） 反 应 都 以 “ 自催化 ” （Autocalalysis)方式进行，即在目的产物生成的过程 中生物自身要生长繁殖。 生物反应器的作用就是为生物体代谢提供一个优 化的物理及化学环境，使生物体能更快更好地生长， 得到更多需要的生物量或代谢产物
7.1 生物反应器设计基础 7.1.1 生物反应器设计的特点与生物学基础 生物反应器与化学反应器在使用中的主要不同点 是 生 物 （ 酶 除 外 ） 反 应 都 以 “ 自催化 ” （Autocalalysis)方式进行，即在目的产物生成的过程 中生物自身要生长繁殖。 生物反应器的作用就是为生物体代谢提供一个优 化的物理及化学环境，使生物体能更快更好地生长， 得到更多需要的生物量或代谢产物
生物反应器的操作特性 反应器类型 pH 控制 温度 控制 工业重要特性 主要应用领域 批式(通用罐) 连续搅拌罐式 气升式反应器 鼓泡式反应器 自吸式反应器 通风制曲设备 嫌气反应器 动植物细胞用 反应器 光合反应器 如需 如需 如需 如需 如需 难控 如需 如需 如需 如需 如需 如需 如需 如需 如需 如需 如需 如需 人事费用高 流速受冲出限制 空压机出口压力 要高 可采用鼓风机 需转子高速旋转 人事费用高 无需通风设备 剪切应力小 需光源 大多数工业生产 污水处理、SCP生产等 有机酸,如柠檬酸生产等 面包酵母等生产 乙酸、酵母等生产 麸曲、酶制剂和麦芽生产等 酒精、啤酒等生产 杂交瘤单克隆抗体、烟草细胞 培养等 微藻等生产
生物反应器的操作特性 反应器类型 pH 控制 温度 控制 工业重要特性 主要应用领域 批式(通用罐) 连续搅拌罐式 气升式反应器 鼓泡式反应器 自吸式反应器 通风制曲设备 嫌气反应器 动植物细胞用 反应器 光合反应器 如需 如需 如需 如需 如需 难控 如需 如需 如需 如需 如需 如需 如需 如需 如需 如需 如需 如需 人事费用高 流速受冲出限制 空压机出口压力 要高 可采用鼓风机 需转子高速旋转 人事费用高 无需通风设备 剪切应力小 需光源 大多数工业生产 污水处理、SCP生产等 有机酸,如柠檬酸生产等 面包酵母等生产 乙酸、酵母等生产 麸曲、酶制剂和麦芽生产等 酒精、啤酒等生产 杂交瘤单克隆抗体、烟草细胞 培养等 微藻等生产
生物反应器的生物学基础 生物反应速率主要指细胞生长速率、基质消耗速率和产物 生成速率，其相应的动力学模型是 细胞： （7-1） 基质： （7-2） 产物： （7-3） 反应液体积： （7-4） VX F X FX (i 1,2,.n) dt dVX i i f i f i i = + − = ( 1,2,. ) 1 VX F S FS j n dt dVS i f j f j n j j i j = − + − = = ( 1,2,. ) 1 VX FP k n dt dVP i k n k ki k = − − = = F F dt dV = f −
生物反应器的生物学基础 生物反应速率主要指细胞生长速率、基质消耗速率和产物 生成速率，其相应的动力学模型是 细胞： （7-1） 基质： （7-2） 产物： （7-3） 反应液体积： （7-4） VX F X FX (i 1,2,.n) dt dVX i i f i f i i = + − = ( 1,2,. ) 1 VX F S FS j n dt dVS i f j f j n j j i j = − + − = = ( 1,2,. ) 1 VX FP k n dt dVP i k n k ki k = − − = = F F dt dV = f −