微生物反应器操作-生物反应工程完整-04-共8讲ppt课件
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《生物反应工程》课件
生物反应工程
通过创新的生物反应工程技术，我们可以利用生物体内的反应机制来解决各 种实际问题，为人类提供更好的生活。
1. 介绍
生物反应工程涉及使用生物体和生物体内的反应机制来开发和改善产品和过 程的工程学科。本章将介绍生物反应工程的概念和生物反应器的分类。
2. 生物反应动力学
生物反应动力学研究生物反应的速度和机理。我们将探索反应动力学方程和确定动力学参数的方法。
9. 结语
生物反应工程对于推动生物技术的发展和提升人类生活质量具有重要意义。通过不断学习和实践，我们可以不 断突破与改进。
6. 生物反应器的优化
通过优化反应器的参数和操作条件，我们可以实现更高效、更可持续的反应过程，并在结果分析和评估中加以 验证。
7. 生物反应器的应用
生物反应工程在各个领域都有广泛的应用。我们将探讨生物转化与合成以及 生物降解与治理的应用案例。
8. 生物反应工程的发展
了解生物反应工程的现状、趋势以及未来发展方向，对于我们在这个领域中 保持创新思维和持续学习至关重要。
3. 生物反应器设计
生物反应器是进行生物反应的关键设备。了解反应器的基本组成和设计参数 对于优化反应过程至关重要。
ห้องสมุดไป่ตู้
4. 生物反应器操作
对于生物反应器的操作和参数调节有着重要的影响。我们将讨论不同的操作模式和调节方法。
5. 生物反应器的监控
通过创新的生物反应工程技术，我们可以利用生物体内的反应机制来解决各 种实际问题，为人类提供更好的生活。
1. 介绍
生物反应工程涉及使用生物体和生物体内的反应机制来开发和改善产品和过 程的工程学科。本章将介绍生物反应工程的概念和生物反应器的分类。
2. 生物反应动力学
生物反应动力学研究生物反应的速度和机理。我们将探索反应动力学方程和确定动力学参数的方法。
9. 结语
生物反应工程对于推动生物技术的发展和提升人类生活质量具有重要意义。通过不断学习和实践，我们可以不 断突破与改进。
6. 生物反应器的优化
通过优化反应器的参数和操作条件，我们可以实现更高效、更可持续的反应过程，并在结果分析和评估中加以 验证。
7. 生物反应器的应用
生物反应工程在各个领域都有广泛的应用。我们将探讨生物转化与合成以及 生物降解与治理的应用案例。
8. 生物反应工程的发展
了解生物反应工程的现状、趋势以及未来发展方向，对于我们在这个领域中 保持创新思维和持续学习至关重要。
3. 生物反应器设计
生物反应器是进行生物反应的关键设备。了解反应器的基本组成和设计参数 对于优化反应过程至关重要。
ห้องสมุดไป่ตู้
4. 生物反应器操作
对于生物反应器的操作和参数调节有着重要的影响。我们将讨论不同的操作模式和调节方法。
5. 生物反应器的监控
生物反应工程原理课件第四章
连续操作有两大类型，即CSTR（continuous stirred tank reactor）型和CPFR(continuous plug flow tulular reactor）型。
根据达成稳定状态的方法不同，CSTR型连续 操作，大致可分为三种。一是恒化器法 （chemostat），二是恒浊器法（turbidstat）， 第三是营养物恒定法（nutristat）。
流加操作的优点是能够任意控制反应液中 基质浓度。
流加操作的要点是控制基质浓度，因此，其 核心问题是流加什么和怎么流加。在工程上特 别要注意后者。从流加方式看，流加操作可分 为无反馈控制流加操作与反馈控制流加操作。 前者包括定流量流加、指数流加和反馈控制流 加操作等。后者分间接控制、直接控制、定值 控制和程序控制等流加操作。
(Po2)in为进气体中氧的分压，
(Pco2)in为进气体中C02的分压，
(Pco2)out为排气中CO2的分压。
当
时
t=0
S S 0 ; X X 0 ; P 0 ; 0 ;
0 ; 0 ;Q o 2 ( Q o 2 ) 0 ;Q c 2 o ( Q c 2 ) 0 o
一般微生物的最适温度、最适pH的范围 较窄。例如，Calam等人研究了温度对产 黄青霉（Penicillum chrysogenum）生 长速率和青霉素生成速率的影响，发现最 适生长温度为30℃，进行呼吸的最适温度 为～28.6℃，产物青霉素的最适生成温度 为24.7℃。生产中一般采用定值控制。在 这样的条件下，可以认为分批培养过程中 的动态特性取决于基质与微生物浓度（接 种量）及微生物反应的诸比速率的初始值， 因此，支配分批式培养统的主要因素是基 质与微生物的浓度的初始值。
根据达成稳定状态的方法不同，CSTR型连续 操作，大致可分为三种。一是恒化器法 （chemostat），二是恒浊器法（turbidstat）， 第三是营养物恒定法（nutristat）。
流加操作的优点是能够任意控制反应液中 基质浓度。
流加操作的要点是控制基质浓度，因此，其 核心问题是流加什么和怎么流加。在工程上特 别要注意后者。从流加方式看，流加操作可分 为无反馈控制流加操作与反馈控制流加操作。 前者包括定流量流加、指数流加和反馈控制流 加操作等。后者分间接控制、直接控制、定值 控制和程序控制等流加操作。
(Po2)in为进气体中氧的分压，
(Pco2)in为进气体中C02的分压，
(Pco2)out为排气中CO2的分压。
当
时
t=0
S S 0 ; X X 0 ; P 0 ; 0 ;
0 ; 0 ;Q o 2 ( Q o 2 ) 0 ;Q c 2 o ( Q c 2 ) 0 o
一般微生物的最适温度、最适pH的范围 较窄。例如，Calam等人研究了温度对产 黄青霉（Penicillum chrysogenum）生 长速率和青霉素生成速率的影响，发现最 适生长温度为30℃，进行呼吸的最适温度 为～28.6℃，产物青霉素的最适生成温度 为24.7℃。生产中一般采用定值控制。在 这样的条件下，可以认为分批培养过程中 的动态特性取决于基质与微生物浓度（接 种量）及微生物反应的诸比速率的初始值， 因此，支配分批式培养统的主要因素是基 质与微生物的浓度的初始值。
微生物发酵工程课件第11章 固体发酵
④ 颗粒的多孔性：颗粒的多孔性与微生物在颗粒内部生长或分解酶能否有效扩散到颗粒内部直接相关， 如颗粒内部的孔隙可能限制微生物生长或分解酶的扩散。
⑤ 颗粒均匀性及硬度：颗粒均匀性与颗粒内部结构（特别是颗粒刚度）以及颗粒表面特性（特别是熟 度）相关。如果基质颗粒太熟，颗粒间容易成团，限制气体在颗粒之间扩散。另外，基质的湿度也会影 响固体基质的均匀性。在微生物生长过程中，代谢产生的水分、代谢物和菌丝连接也使颗粒间相互黏结。 颗粒表面特性
3. 固态基质中细菌和酵母的生长
大多数细菌和酵母菌都能在固态培养基上生长，可应用于固态发酵过程。 细菌参与的固态发酵过程相对较少，但在传统自然发酵过程和食品发酵工业上较为重要。在自然沤肥过 程中，湿润的有机物被一系列微生物所分解，其中，由于嗜热芽孢杆菌的代谢活动，在木质纤维素类物质的 分解过程中，会产生大量的代谢热，导致培养基内温度高达60℃以上。 饲料的青贮过程主要是由细菌参与的自然固态发酵过程，尤其是在发酵过程的后期，随着发酵过程的进 行，体系的pH降低，同时培养基内局部的氧被耗尽，造成培养基内变成厌氧环境，从而抑制了真菌的生长。 细菌在食品发酵行业中也扮演着重要角色，在亚洲国家，这些发酵过程一般都是在自然条件下进行的， 因此，多为传统自然固态发酵过程，如纳豆是日本的一种风味食品，它主要是由枯草芽孢杆菌发酵蒸煮过的 大豆而制成。近年来，在严格无菌条件下，细菌被越来越多地用于固态发酵过程，如利用芽孢杆菌（Bacillus sp.）发酵麸皮生产淀粉酶等。 与细菌类似，酵母菌参与的固态发酵也多是传统自然固态发酵过程。酵母菌一般出现在饲料青贮的早期。 利用酵母纯种固态发酵果皮及其他废弃物产酒精，也愈来愈引起人们的重视。在淀粉类物质为底物的同步糖 化发酵过程中，淀粉酶和酵母被同时引入固态发酵系统，酵母的存在还有利于提高发酵产品中的蛋白质含量。
⑤ 颗粒均匀性及硬度：颗粒均匀性与颗粒内部结构（特别是颗粒刚度）以及颗粒表面特性（特别是熟 度）相关。如果基质颗粒太熟，颗粒间容易成团，限制气体在颗粒之间扩散。另外，基质的湿度也会影 响固体基质的均匀性。在微生物生长过程中，代谢产生的水分、代谢物和菌丝连接也使颗粒间相互黏结。 颗粒表面特性
3. 固态基质中细菌和酵母的生长
大多数细菌和酵母菌都能在固态培养基上生长，可应用于固态发酵过程。 细菌参与的固态发酵过程相对较少，但在传统自然发酵过程和食品发酵工业上较为重要。在自然沤肥过 程中，湿润的有机物被一系列微生物所分解，其中，由于嗜热芽孢杆菌的代谢活动，在木质纤维素类物质的 分解过程中，会产生大量的代谢热，导致培养基内温度高达60℃以上。 饲料的青贮过程主要是由细菌参与的自然固态发酵过程，尤其是在发酵过程的后期，随着发酵过程的进 行，体系的pH降低，同时培养基内局部的氧被耗尽，造成培养基内变成厌氧环境，从而抑制了真菌的生长。 细菌在食品发酵行业中也扮演着重要角色，在亚洲国家，这些发酵过程一般都是在自然条件下进行的， 因此，多为传统自然固态发酵过程，如纳豆是日本的一种风味食品，它主要是由枯草芽孢杆菌发酵蒸煮过的 大豆而制成。近年来，在严格无菌条件下，细菌被越来越多地用于固态发酵过程，如利用芽孢杆菌（Bacillus sp.）发酵麸皮生产淀粉酶等。 与细菌类似，酵母菌参与的固态发酵也多是传统自然固态发酵过程。酵母菌一般出现在饲料青贮的早期。 利用酵母纯种固态发酵果皮及其他废弃物产酒精，也愈来愈引起人们的重视。在淀粉类物质为底物的同步糖 化发酵过程中，淀粉酶和酵母被同时引入固态发酵系统，酵母的存在还有利于提高发酵产品中的蛋白质含量。
生物反应器ppt课件
表面处理：不锈钢内外镜面抛光，抛光精度
Ra0.4
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38
2、灭菌方式：高压灭菌锅灭菌 3、搅拌系统：直联机械搅拌；0.1KW直流电机；
两层六平叶发酵专用标准桨； 控制范围：50~1000rpm，控制精度：±1%
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39
4、温度控制：冷却水温度+5 ~ 65℃；精度±0.1℃；
程的数学描述。
对于相当多的微生物过程分析，特别是过程控制 来说，均衡生长模型是可以满足要求的。
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20
二、细胞浓度及其测量
➢ 细胞浓度在培养过程中是一个十分重要的参数。
➢ 在定量研究生物反应之前，首Βιβλιοθήκη Baidu需要说明微生 物的浓度即菌体浓度的表示方法。 （g/l, kg/m3)
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21
14是否考虑细胞之间的差别154种模型最理想情况把细胞群体处理为一种溶质非结构模型非离散模型细胞之间无差异细胞内有多个组分结构结构模型均衡生长假设细胞之间不均一细胞内部多组分实际情况平均细胞近似不考虑细胞结构但各种细胞不均一平均细胞近似离散模型均衡生长假设16文献上简称结构模型
第一章 生物反应器
Bioreactor
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37
技术参数：
标准配置：
1、罐体系统：
罐体全容积：5L；工作容积：2~4L
生物工程学课件 Ch8
30% 30% 20% 20%
第二节 通风发酵罐的经验放大法
一、以体积溶氧系数kla或kd值相等为基准的放大法： 高耗氧的发酵采用此法进行反应器放大，实 践证明效果良好。 计算公式： 1.不通气搅拌公式：Po= ni Npρn3Di5 Re=Di2nρ/μ 2.通气搅拌功率： Pg=2.25×10-3（Po2nDi3/Vg 0.08）0.39 3.溶氧系数：kla=k(Pg/V)αυsβ kd=（2.36＋3.3ni）（Pg/V）0.56υs 0.7 n 0.7×10-9
第一节 生化反应器放大的目的和方法 一、生化反应器放大的目的 二、生化反应器放大的方法 1.理论放大法 2.半理论放大法 3.因次分析法 4.经验放大规则
新产品的研制开发经历： 1.实验室阶段： 菌种筛选和培养基的研究 1~5L小发酵罐 2.中试规模： 小试——中试 探索工业化生产 培养基和培养条件 5~500L发酵罐 3.规模化生产： 试生产——商品生产——市场 500L以上发酵罐 获取最大经济效益
3
2
2/3
按几何相似的原则放大到20m3生产罐尺寸： VL=20×60%=12m3=0.785D22×HL =0.785D22×1.5D2 则：D2=2.17m H=2.4D2=2.4×2.17=5.2m， HL=1.5D2=3.26m Di2=(0.125/0.375)×D2=0.72m n1=350r/min Di1=0.125m
天津科技大学生物反应工程课程PDF精讲课件教案合辑(共621页)
6. Summarize小结
• 生物技术作为解决当今人类健康、能源、环境和可 持续发展的高新技术已是人们的共识。而从生物技 术理论到有价值的生物技术产品离不开工程技术。 • 在传统的经验性酿造过程进入到对生物反应过程进 行定量解析或理论分析时代，离不开生物反应工程 方面的理论作为支撑。 • 并且，在分子生物学飞跃发展的今天,也越来越显得 重要。所以，通过生物反应过程课程的学习，使生 物工程专业学生对这一领域的发展有清楚的了解， 为下一步学习、掌握基本理论知识打好基础。
• 从自然现象说起： 最初原始性的种植方式到现代化农业; 由无序到计划性……。 • 从我们每一个人，即个体说起： 由上帝创造人类到生命起源的……。 • 从现代化的生物工业生产而言： 由单一需求到协调发展……。
如何从生物现象中抽象出共性的内容
• 从宏观看 以获得生物量为目的： 生物合成速率≈影响因素（生物体、基质、环境 因素、操作条件等） 以获得目的产物为目的： • 从微观看 转录与转译速率=（基因量、…….等) 调控速率=（表达速率、酶活力、……等）
5. Illustrate with Examples举例
抗生素——青霉素 • 罗伯茨（ W. Roberts ，1874)首次报道微生物的颉颃（xie hang）现象（ antagonism ）灰绿青霉生长旺盛的液体会使 人工感染细菌困难 • 廷德尔（ J.Tyndall,1876 ）青霉菌与细菌液体培养中有颉颃 现象 • 巴斯德和朱伯特（ J.F.Joubert ， 1877)用炭疽芽孢杆菌培养 物感染动物 • 巴比斯和科尼尔（V.Babes & A.V.Cornil,1885)细菌之间 • ……
第四章 生物反应器
2、流型
搅拌器在发酵罐中造成的流型，对气固液相的混 合效果、氧气的溶解、热量的传递都影响较大。搅 拌器造成的流体流动型式不仅决定于搅拌器本身， 还受罐内附件及其安装位置的影响。
生物工程设备课件
生物工程设备课件
搅拌流型
生物工程设备课件
生物工程设备课件
2009.10
郑裕国 王远山 汪钊 陈小龙 朱勍 徐建妙
Lightnin公司的A315轴向流桨，比较适合高粘度 非牛顿物系。
Intermig搅拌器有较低功率准数，通气功率值较 小，在黄原胶发酵中有较好的混合性能，但存 在不稳定性问题。
2009.10
郑裕国 王远山 汪钊 陈小龙 朱勍 徐建妙
生物工程设备课件
新型搅拌器
2009.10
郑裕国 王远山 汪钊 陈小龙 朱勍 徐建妙
小型发酵罐罐顶和罐身用法兰连接，上设手孔用于 清洗和配料
材料为碳钢或不锈钢，可用衬不锈钢或复合不锈钢， 衬里不锈钢厚度2-3mm，耐压0.25MPa，壁厚取决 于罐径和罐压。
受内压壁厚计算：
S
PD
C
230[ ] P
P-罐压，D-罐径； φ-焊缝系数，双面对接0.8，无焊缝1 C-腐蚀裕度，S-C<10mm时，C=3mm
第一阶段: 1900年以前，雏形，它带有简单的温度 和热交换仪器。
第二阶段: 1900-1940年，出现了200m3的钢制发酵 罐
搅拌器在发酵罐中造成的流型，对气固液相的混 合效果、氧气的溶解、热量的传递都影响较大。搅 拌器造成的流体流动型式不仅决定于搅拌器本身， 还受罐内附件及其安装位置的影响。
生物工程设备课件
生物工程设备课件
搅拌流型
生物工程设备课件
生物工程设备课件
2009.10
郑裕国 王远山 汪钊 陈小龙 朱勍 徐建妙
Lightnin公司的A315轴向流桨，比较适合高粘度 非牛顿物系。
Intermig搅拌器有较低功率准数，通气功率值较 小，在黄原胶发酵中有较好的混合性能，但存 在不稳定性问题。
2009.10
郑裕国 王远山 汪钊 陈小龙 朱勍 徐建妙
生物工程设备课件
新型搅拌器
2009.10
郑裕国 王远山 汪钊 陈小龙 朱勍 徐建妙
小型发酵罐罐顶和罐身用法兰连接，上设手孔用于 清洗和配料
材料为碳钢或不锈钢，可用衬不锈钢或复合不锈钢， 衬里不锈钢厚度2-3mm，耐压0.25MPa，壁厚取决 于罐径和罐压。
受内压壁厚计算：
S
PD
C
230[ ] P
P-罐压，D-罐径； φ-焊缝系数，双面对接0.8，无焊缝1 C-腐蚀裕度，S-C<10mm时，C=3mm
第一阶段: 1900年以前，雏形，它带有简单的温度 和热交换仪器。
第二阶段: 1900-1940年，出现了200m3的钢制发酵 罐
生物工程设备82376 ppt课件
生物工程设备
➢ 绪论
➢ 生物反应器设计基础 ➢ 生物反应器 ➢ 检测控制及放大 ➢ 物料处理设备 ➢ 产物分离纯化设备 ➢ 辅助系统设备
• 作用
课程作用与任务
生物工程设备
生物技术的原理
生物技术产业化
• 任务
生物工程设备的最佳设计和最适选型，满足现代生物技 术产业化的需要；研究开发新型生物工程设备，使生产过程 大型化、多样化、连续化和自动化
琼脂斜面
摇瓶
接种
菌种提纯
种子培养
种 子 罐
无菌空气 生物反应
pH调节液
空
气
过
蒸汽
滤
主
器
要
发
酵
锅炉 空气压缩机
罐
通气
检测控制
培养基原料
培养基配料
培养基 配料罐
蒸汽灭菌
连消装置
去菌体分离及后处理
成品
典型的分批发酵工艺流程图
机械搅拌反应器
？
植物细胞培养器
活体生物反应器－转基因牛
Industrial Fermentation Setting
课程内容
生物工程设备
生生 物物 反反 应应 器器 设 计 基 础
检物 测料 控处 制理 及设 放备 大
产辅 物助 分系 离统 纯设 化备 设 备
目的与要求
• 掌握生物反应器的设计基础。 • 掌握生物工程的设备流程、设备结构及工作原理，主要设 备的设计计算及选型。 • 了解国内外生物工程与设备的新技术、新设备及发展动向。 • 初步具有独立分析和解决试验研究及工业生产上的工程设 备问题的能力。
➢ 绪论
➢ 生物反应器设计基础 ➢ 生物反应器 ➢ 检测控制及放大 ➢ 物料处理设备 ➢ 产物分离纯化设备 ➢ 辅助系统设备
• 作用
课程作用与任务
生物工程设备
生物技术的原理
生物技术产业化
• 任务
生物工程设备的最佳设计和最适选型，满足现代生物技 术产业化的需要；研究开发新型生物工程设备，使生产过程 大型化、多样化、连续化和自动化
琼脂斜面
摇瓶
接种
菌种提纯
种子培养
种 子 罐
无菌空气 生物反应
pH调节液
空
气
过
蒸汽
滤
主
器
要
发
酵
锅炉 空气压缩机
罐
通气
检测控制
培养基原料
培养基配料
培养基 配料罐
蒸汽灭菌
连消装置
去菌体分离及后处理
成品
典型的分批发酵工艺流程图
机械搅拌反应器
？
植物细胞培养器
活体生物反应器－转基因牛
Industrial Fermentation Setting
课程内容
生物工程设备
生生 物物 反反 应应 器器 设 计 基 础
检物 测料 控处 制理 及设 放备 大
产辅 物助 分系 离统 纯设 化备 设 备
目的与要求
• 掌握生物反应器的设计基础。 • 掌握生物工程的设备流程、设备结构及工作原理，主要设 备的设计计算及选型。 • 了解国内外生物工程与设备的新技术、新设备及发展动向。 • 初步具有独立分析和解决试验研究及工业生产上的工程设 备问题的能力。
第二十五章 微生物转化(共46张PPT)
微生物转化的不同阶段
第一阶段：
菌体生长阶段，在该阶段中主要是供给菌体丰富的营养，
使其充分繁殖发育。（温度，pH，通气条件，培养及成分。）
第二阶段：
微生物转化阶段，一般在生长阶段结束时加入底物溶液， 有些还需加入诱导剂。
常用的转化方法
分批培养转化法
利用酶进行生物转化
应用渗透细胞进行生物转化
应用孢子进行生物转化 应用固定化细胞进行生物转化
第二节 生物转化反应类型
1 氧化反应 应用干燥细胞进行生物转化
选择需要的菌株
培养成熟菌丝或孢子
阳葵等等报道了采用超声强度，超声方式和时间对绿僵菌(Metarhizium sp．)氧化16α,17α-环氧黄体酮的影响，并对微生物转化体系中的超
声效应进行分析，
2 还原反应 甾体生物转化的原理和方法
)将胆甾醇转化为胆甾烯酮以来，在有机介质中进行微生物转化成为了近几年在该领域的研究热点。
培养基的组成
碳源：常用的有葡萄糖，蔗糖，麦芽糖，糊精。
氮源：（有机，无机
金属离子：增加对转化有益的离子，去除负向影响的离子。
产物的分析与分离方法
纯化
需要用适当的与水不溶的有机溶剂将甾体从转化液种提取出来。 常 用的有氯仿，乙酸乙酯，二氯甲烷等。溶剂的用量需根据产物在转化液于 提取液中的分配系数而定。提取时防止乳化。浓缩后利用各种色谱法得到 较纯的甾体转化物。
第4章微生物反应器操作
反复半分批式操作过程中基质的体积变化
0～t1辅助时间； t1～t2流加培养基时间； t2～t3边流加、边培养时间； t3～t4培养时间； t4～t5放料时间。
4-1 微生物反应器操作方式的分类与特点
5) 连续式操作 在分批式操作进行到一
定阶段，一方面将基质连续 不断地加入反应器内，另一 方面又把反应物料连续不断 的取出，使反应条件（如反 应液体积等）不随时间变化 的操作方式。
根据是否需要氧，分为厌氧好氧培养 1)厌氧培养（anaerobic culture）
把微生物置于与分子态氧隔绝状态下所进行的培养。适 用于兼性厌氧菌和专性厌氧菌。
4-1 微生物反应器操作方式的分类与特点
4-1 微生物反应器操作方式的分类与特点
2)好氧培养（aeration culture）
培养过程中通入空气（或氧气）的培养方法。液体 培养和固体培养都可以，主要的限制因子是氧气。
③通氧（或风）深层培养。
通氧深层培养又称沉没培养法，也称液体培养法。是 一种不断通入无菌空气，使微生物充分与氧气接触而迅速 繁殖的发酵方法。其特点是占地面积小,劳动力省,产量高 ,适合于机械化和自动化生产。
4-1 微生物反应器操作方式的分类与特点
深层培养操作可分为：
分批式操作（batch operation） 半分批式操作（semi-batch operation） 反复分批式操作（repeated batch operation） 反复半分批式操作（repeated semi-batch operation） 连续式操作（continuous operation)
微生物发酵工程课件第8章 连续发酵
第八章 连续发酵（Continuous Fermentation）
一. 连续发酵的概念 二. 连续发酵的分类及其特点 三. 罐式连续发酵 四. 管式连续发酵 五. 几个连续发酵的例子
全混流是理想流动的一种。其特征是在连续流动过程中，无论轴向或是径向都是达到完全混合，以致物 系参数均一。全混流流是返混程度最在的一种流动。该模型的基本假定是设备内物料的浓度均一，且等于设 备出口处的浓度。
D 与μ关系所致将出现以下三种状况:
如 D小于μ: 则dX/dt是正数, 培养液中菌体浓度将随时间而增加; 如 D大于μ: 则dX/dt是负数, 菌体浓度因培养物被“洗出”罐外而减少; 如 D = μ: 则dX/dt = 0, 培养物中的菌体浓度不随时间而变化, 培养液达到稳定状态。 (2) 稀释速率对菌体与培养液中限制基质浓度的关系:
管道发酵器、 塔式发酵罐
搅拌发酵罐串联（菌 体部分重复使用）
塔式发酵罐、装有隔 板的管道发酵罐 （卧式、立式）
搅拌发酵罐（菌 搅拌发酵罐串联(菌 体100％重复使用) 体100％重复使用）
塔式发酵罐（菌 塔式发酵罐（菌体 体100％重复使用) 100％重复使用）
循环
管道发酵器、塔 式发酵罐（菌体部
分重复食用
浓度达到一定程度后,以恒定的流量向反应器中流加培养基, 同时以相同流量取出发酵液,使反应器内的发酵液体积保持 恒定.如果在反应器中进行充分的搅拌,则培养液中各处的组 成相同,并且也与流出液的组成相同,成为一个连续流动搅拌 罐反应器(CSTR)｡
一. 连续发酵的概念 二. 连续发酵的分类及其特点 三. 罐式连续发酵 四. 管式连续发酵 五. 几个连续发酵的例子
全混流是理想流动的一种。其特征是在连续流动过程中，无论轴向或是径向都是达到完全混合，以致物 系参数均一。全混流流是返混程度最在的一种流动。该模型的基本假定是设备内物料的浓度均一，且等于设 备出口处的浓度。
D 与μ关系所致将出现以下三种状况:
如 D小于μ: 则dX/dt是正数, 培养液中菌体浓度将随时间而增加; 如 D大于μ: 则dX/dt是负数, 菌体浓度因培养物被“洗出”罐外而减少; 如 D = μ: 则dX/dt = 0, 培养物中的菌体浓度不随时间而变化, 培养液达到稳定状态。 (2) 稀释速率对菌体与培养液中限制基质浓度的关系:
管道发酵器、 塔式发酵罐
搅拌发酵罐串联（菌 体部分重复使用）
塔式发酵罐、装有隔 板的管道发酵罐 （卧式、立式）
搅拌发酵罐（菌 搅拌发酵罐串联(菌 体100％重复使用) 体100％重复使用）
塔式发酵罐（菌 塔式发酵罐（菌体 体100％重复使用) 100％重复使用）
循环
管道发酵器、塔 式发酵罐（菌体部
分重复食用
浓度达到一定程度后,以恒定的流量向反应器中流加培养基, 同时以相同流量取出发酵液,使反应器内的发酵液体积保持 恒定.如果在反应器中进行充分的搅拌,则培养液中各处的组 成相同,并且也与流出液的组成相同,成为一个连续流动搅拌 罐反应器(CSTR)｡
环境工程原理第-十五章微生物反应器
蓄能代谢 如多糖、 糖原、脂 肪等
7
(三)微生物反应在环境领域中的应用 自然界中的碳、氮、磷、硫等的元素循环 污染水体、土壤等的自净过程 污染物的降解和转化 城市污水及工业废水的生物处理 有机废气、挥发性有机物(VOCs)及 还原性无机气体的生物处理 有机废弃物的堆肥处理
8
一
微生物反应综合方程
微生物浓度的表达方式 微生物细胞的组成式 微生物反应的综合计量式
非活性细胞 分泌产物
6
微生物反应的总反应式 (好氧反应）
看作是基质与营养物质反应生成细胞代谢物的单一自催化反 应：
碳源十氮源 + 其他 营养物质 + 氧 → 细 胞 + 代谢产物 + CO 2 + H 2 O
基质分解代谢 如乙醇、 乳酸、柠 檬酸等发 酵产品
合成代谢 胞外酶、多糖、 抗生素、激素、 维生素、生物碱 等次生代谢产品
细胞的生长量 ∆X = ＝ 反应消耗的基质质量 - ∆S
→细胞干燥质量
或
YX / S
细胞生长速率 rX = ＝ 基质消耗速率 - rS
15
微分产率系数 在间歇培养过程中，基质浓度随时间变化，细 胞产率系数也变化。某一时刻t的瞬间细胞产率 系数，即微分产率系数。
总产率系数： 微生物间歇培养的整个过程的产率系数
S → Y X X + YP P
生物工程设备ppt课件
8
9
Laboratory process development Shake Flask Experiments
10
11
12
第一章 生物反应器设计基础
生物反应器的设计要以生物体为中心 需要两方面的知识 化学工程：反应器的传热，传质的性能，
剪切力，凝聚成颗粒现象，通气 生物工程方程：生物体的生长特性和要求，
生物工程设备
绪论
生物反应器设计基础 生物反应器 检测控制及放大 物料处理设备 产物分离纯化设备 辅助系统设备
1
• 作用
课程作用与任务
生物工程设备
生物技术的原理
生物技术产业化
• 任务
生物工程设备的最佳设计和最适选型，满足现代生物技 术产业化的需要；研究开发新型生物工程设备，使生产过程 大型化、多样化、连续化和自动化
细胞反应过程的得率系数
• 对基质的细胞得率Yx/s
Yx/s
生成细胞的质量 消耗基质的质量
＝ x S
• 对氧的细胞得率Yx/o
YX / O
生成细胞的质量 消耗氧的质量
＝ x O
• 对碳的细胞得率YC
YC
生Fra Baidu bibliotek细胞量 细胞含碳量 消耗基质的质量 基质含碳量
＝
x X
S
• 传质
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Laboratory process development Shake Flask Experiments
10
11
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第一章 生物反应器设计基础
生物反应器的设计要以生物体为中心 需要两方面的知识 化学工程：反应器的传热，传质的性能，
剪切力，凝聚成颗粒现象，通气 生物工程方程：生物体的生长特性和要求，
生物工程设备
绪论
生物反应器设计基础 生物反应器 检测控制及放大 物料处理设备 产物分离纯化设备 辅助系统设备
1
• 作用
课程作用与任务
生物工程设备
生物技术的原理
生物技术产业化
• 任务
生物工程设备的最佳设计和最适选型，满足现代生物技 术产业化的需要；研究开发新型生物工程设备，使生产过程 大型化、多样化、连续化和自动化
细胞反应过程的得率系数
• 对基质的细胞得率Yx/s
Yx/s
生成细胞的质量 消耗基质的质量
＝ x S
• 对氧的细胞得率Yx/o
YX / O
生成细胞的质量 消耗氧的质量
＝ x O
• 对碳的细胞得率YC
YC
生Fra Baidu bibliotek细胞量 细胞含碳量 消耗基质的质量 基质含碳量
＝
x X
S
• 传质
发酵工程与设备2005版第一篇第四章植物细胞和动物细胞培养反应器ppt课件
二、植物细胞培养反应器
1．悬浮培养生物反应器 1）机械搅拌式反应器 2）非机械搅拌式反应器 2．固定化细胞生物反应器 1）填充床反应器 2）流化床反应器 3）膜反应器
机械搅拌式反应器
机械搅拌式反应器是最传统的微生物发酵 装置，同样也可用于植物细胞悬浮培养。
机械搅拌式反应器已成功地用于许多细胞 的培养中，而且也具有反应器内的温度、 pH、 溶氧及营养物浓度较其他反应器更易 控制等优点，但由于剪切力大。易对植物 细胞造成较大损伤，对次级代谢产物的合 成也会产生影响。
3．固定化培养 是指采用吸附（固体吸附剂）、共价贴附（与固相载体结
合）、共价交连（用试剂处理形成细胞絮结）、包埋（将 细胞包埋在多孔材料内）等方法将细胞固定在支持物上， 或形成细胞絮结，或将细胞嵌入微囊或高分子聚合物的网 络中进行培养。该方法对贴壁依赖性细胞与非贴壁依赖性 细胞均适用。 对非贴壁依赖性细胞常用海藻钙包埋； 对贴壁依赖性细胞常用胶原包埋。
非机械搅拌式反应器
填充床反应器
填充床生物反应器中， 细胞固定于支持物 （胶粒、泡沫、金属 颗粒或连 的网）表面 或内部，细胞固定支 持物颗粒堆叠成床， 培养基在床层间流动， 通过培养液流动实现 混合和传质。
填充床生物反应器缺点在于：
混合 效率低，使必要的氧传递、pH值、温 度的控制和产物的排泄很困难；
(2)高密度引起培养液黏度增加，造成细胞对营养、 气体传递的抑制。
1．悬浮培养生物反应器 1）机械搅拌式反应器 2）非机械搅拌式反应器 2．固定化细胞生物反应器 1）填充床反应器 2）流化床反应器 3）膜反应器
机械搅拌式反应器
机械搅拌式反应器是最传统的微生物发酵 装置，同样也可用于植物细胞悬浮培养。
机械搅拌式反应器已成功地用于许多细胞 的培养中，而且也具有反应器内的温度、 pH、 溶氧及营养物浓度较其他反应器更易 控制等优点，但由于剪切力大。易对植物 细胞造成较大损伤，对次级代谢产物的合 成也会产生影响。
3．固定化培养 是指采用吸附（固体吸附剂）、共价贴附（与固相载体结
合）、共价交连（用试剂处理形成细胞絮结）、包埋（将 细胞包埋在多孔材料内）等方法将细胞固定在支持物上， 或形成细胞絮结，或将细胞嵌入微囊或高分子聚合物的网 络中进行培养。该方法对贴壁依赖性细胞与非贴壁依赖性 细胞均适用。 对非贴壁依赖性细胞常用海藻钙包埋； 对贴壁依赖性细胞常用胶原包埋。
非机械搅拌式反应器
填充床反应器
填充床生物反应器中， 细胞固定于支持物 （胶粒、泡沫、金属 颗粒或连 的网）表面 或内部，细胞固定支 持物颗粒堆叠成床， 培养基在床层间流动， 通过培养液流动实现 混合和传质。
填充床生物反应器缺点在于：
混合 效率低，使必要的氧传递、pH值、温 度的控制和产物的排泄很困难；
(2)高密度引起培养液黏度增加，造成细胞对营养、 气体传递的抑制。
生物工程技术ppt课件
2019细胞生长动力学生化工程生化反应器生化反应器的流动模型工业化反应器201920生物反应器检测控制系统细胞空气生物催化空气能量提取精产品副产品废物原料基质或培养营养物灭菌生物反应过程示意图下游过程生物反应过程中游过程上游过程201921201922研究生物反应过程中共性工程技术问题为生物工程服务的化学工程它即可视为化学工程的一个分支又可认为是生物工程的一个组成部分生化工程为生物学和化学工程的纽带201923五目前生化工程的研究热点新型生物反应器的研究开发特别是针对基因工程产品和动植物细胞培养的产品的投产研制新型生物反应器
2019 20
2019
-
21
----研究生物反应过程中共性工程技术问题 ----为生物工程服务的化学工程 ----它即可视为化学工程的一个分支 ----又可认为是生物工程的一个组成部分 2019 ----生化工程为生物学和化学工程的纽带
22
五、目前生化工程的研究热点
◆ 新型生物反应器的研究开发，特别是针对基因工程 产品和动、植物细胞培养的产品的投产研制新型生物反应 器。重点在于生物安全。植物细胞对剪切力和环境敏感以 及培养周期长而防止污染的问题。动物细胞的附壁生长的 特点。
2019
-
13
70 年代: 干扰素, 胰岛素, 生长激素, 乙肝疫苗, 单 克隆抗体. 1973年Aiba等人进一步指出，在大规模研究方面，仅 仅把重点放在无菌操作、通气搅拌等过程的物理现象 解析和设备的开发上是不够的，应当进一步开展对微 生物反应本质的研究； • 1979年，日本学者山根恒夫编著了《生物反应工程》 一书，认为生物反应工程是一门以速度为基础，研究 酶反应、微生物反应及废水处理过程的合理设计、操 作和控制的工程学； • 1985年，德国学者卡尔⋅许格尔提出生物反应工程的 研 究应当包括两个方面的内容∶一是宏观动力学，它涉 及生物、化学、物理之间的相互关系；二是生物反应 器工程，它主要涉及反应器本身，特别是不同的反应 2019 14 器对生物化学和物理过程的影响。
2019 20
2019
-
21
----研究生物反应过程中共性工程技术问题 ----为生物工程服务的化学工程 ----它即可视为化学工程的一个分支 ----又可认为是生物工程的一个组成部分 2019 ----生化工程为生物学和化学工程的纽带
22
五、目前生化工程的研究热点
◆ 新型生物反应器的研究开发，特别是针对基因工程 产品和动、植物细胞培养的产品的投产研制新型生物反应 器。重点在于生物安全。植物细胞对剪切力和环境敏感以 及培养周期长而防止污染的问题。动物细胞的附壁生长的 特点。
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70 年代: 干扰素, 胰岛素, 生长激素, 乙肝疫苗, 单 克隆抗体. 1973年Aiba等人进一步指出，在大规模研究方面，仅 仅把重点放在无菌操作、通气搅拌等过程的物理现象 解析和设备的开发上是不够的，应当进一步开展对微 生物反应本质的研究； • 1979年，日本学者山根恒夫编著了《生物反应工程》 一书，认为生物反应工程是一门以速度为基础，研究 酶反应、微生物反应及废水处理过程的合理设计、操 作和控制的工程学； • 1985年，德国学者卡尔⋅许格尔提出生物反应工程的 研 究应当包括两个方面的内容∶一是宏观动力学，它涉 及生物、化学、物理之间的相互关系；二是生物反应 器工程，它主要涉及反应器本身，特别是不同的反应 2019 14 器对生物化学和物理过程的影响。
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第四章 微生物反应器操作
精选ppt
1
主要内容 1、微生物反应器操作基础 2、分批操作 3、流加操作 4、连续操作
精选ppt
2
4.1 微生物反应器操作基础
微生物培养过程根据是否要求供氧，分为 厌氧和好氧培养 。
好氧培养可采用以下几种方法： （1）液体表面培养（如使用浅盘）； （2）通风固态发酵； （3）通氧深层培养。
员的操作带来的污染； 几乎没有因杀菌，使检测装置损 伤的可能。
通融性低（同一装置不能生产多种产 品）； 需要原料的品质均一； 设备投资高（控制、自动化等操作具有 一定难度）； 长时间培养，增加了杂菌污染或菌种变 异的几率； 反应器内保持醪液的恒定，有一定困难 （由于产生气泡、丝状菌堵塞管路等） 。
精选ppt
不能进行连续式操作； 分批操作生产效率低； 希望延长反应时间； 出现基质抑制； 使用营养要求变异株 一定培养基成分的浓度是菌体收率 或代谢产物生产速度的影响因素； 需要高菌体浓度。
连 易机械化、自动化； 连 节约劳动力； 续 反应器体积小（由于无非生产准 式 备时间）； 操 可确保产品品质稳定； 作 由于机械化操作，减少了操作人
9
优点
不足
应用的场合
分 批 式 操 作 特 点
分 设备制作费用低； 分 同一设备可进行多种产品生产； 批 高收率（若能对培养过程了解的 式 深入）； 操 发生杂菌污染或菌种变异的几率 作 低。
反应器的非生产周期较长； 由于频繁杀菌，易使检测装置损伤； 由于每次培养均要接种，增加了生产成 本； 需要非稳定过程控制费用； 人员操作加大了污染的危险。
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4
4.2 分批式操作
是指基质一次性加入反应器内，在适宜 条件下将微生物菌种接入，反应完成后 将全部反应物料取出的操作方式。
wk.baidu.com
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5
培
养
过
程
中
基
质
体
积
精选ppt
变
6
半分批式操作
又称流加操作，是指先将一定量基质加 入反应器内，在适宜条件下将微生物菌种 接入反应器中，反应开始，反应过程中将 特定的限制性基质按照一定要求加入到反 应器内，以控制限制性基质保持一定，当 反应终止时取出反应物料的操作方式 。
CO ： 2
C Q E c 2 X o R V F P a lP l o P 2 c o 2 o o u P u c t2 t o o u P a t lP l o P 2 c i 2 o i n n P c 2 o i n
精选ppt
13
上式中，
F为惰性气体流速， V为反应液总容积， Pall为气体总压力， (Po2)out为排气中氧的分压， (Po2)in为进气体中氧的分压， (Pco2)in为进气体中C02的分压， (Pco2)out为排气中CO2的分压。
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8
连续式操作是指在分批式操作进行到一定 阶段，一方面将基质连续不断地加入反应器内， 另一方面又把反应物料连续不断的取出，使反 应条件（如反应液体积等）不随时间变化的操 作方式。活性污泥法处理废水、固定化微生物 反应等多采用连续式操作。连续培养过程中基 质体积变化曲线如图4-1e 所示。
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当 t=0 S S 0 ; X X 0 ; P 0 ; 0 ;
时 0 ; 0 ;Q o 2 ( Q o 2 ) 0 ;Q c 2 o ( Q c 2 ) 0 o
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14
一般微生物的最适温度、最适pH的范围较窄。 例 如 ， Calam 等 人 研 究 了 温 度 对 产 黄 青 霉 （Penicillum chrysogenum）生长速率和青霉 素生成速率的影响，发现最适生长温度为30℃， 进行呼吸的最适温度为21.7～28.6℃，产物青霉 素的最适生成温度为24.7℃。生产中一般采用定 值控制。在这样的条件下，可以认为分批培养过 程中的动态特性取决于基质与微生物浓度（接种 量）及微生物反应的诸比速率的初始值，因此， 支配分批式培养统的主要因素是基质与微生物的
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3
深层培养
培养方式分类： 分批式操作（batch operation） 半分批式操作（semi-batch operation） 反复分批式操作（repeated batch operation） 反 复 半 分 批 式 操 作 （ repeated semi-batch
operation） 连续式操作（continuous operation)
进行少量产品生产； 使用同一种反应器，进行多种产物 生产； 易发生杂菌污染或菌种变异 从培养液中提取产物采取分批式操 作。
流 高通融性； 流 可任意控制反应器中的基质浓度 加； 式 可确保微生物所需的环境； 操 如果能够了解菌体在分批过程中 作 的性质，可获得产物高收率。
有反应器的非生产周期； 需要较高的劳动力（需要控制和高价的 检测装置）； 人员的操作加大了污染的危险； 由于频繁杀菌，易使检测装置损伤。
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分批式培养中微生物的生长曲线
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4.2.2 状态方程式
分批式培养过程的状态方程式（环境过程的 状态方程式）可表示为： 基质：dS/dt=-yX 菌体：dX/dt=μX 产物：dP/dt=X
氧： O U Q o 2 X R V F P a lP l o P 2 o 2 ii n n P c2 o i n P a lP lo 2 P o o 2 o u P u c t2 t o o ut
需生产速率高的场合（对于同一品 质，大量生产的产品）； 基质是气体、液体和可溶性固体； 不易发生杂菌污染或菌种变异。
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4.2.1 生长曲线
分批培养中微生物的生长曲线如图4-2。随 培养的进行，基质浓度下降，菌体量增加，产
物量相应增加。分批式培养过程中，微生物的
生长可分为： 1、迟缓期（lag phase)； 2、对数生长期（lagarithmic growth phase）； 3、减速期（fransient phase）； 4、静止期（stationary phase）； 5、衰退期（decline phase）5个阶段。
酵母、淀粉酶、某些氨基酸和抗生素等采 用这种方式进行生产。
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7
反复分批式操作是指分批操作完成后， 不全部取出反应物料，剩余部分重新加入一 定量的基质，再按照分批式操作方式，反复 进行。其培养过程中基质体积变化曲线如图 4-1c所示 。
反复半分批式操作是指流加操作完成后， 不全部取出反应物料，剩余部分重新加入一 定量的基质，再按照流加操作方式进行，反 复进行。其培养过程中基质体积变化曲线如 图4-1d所示。
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主要内容 1、微生物反应器操作基础 2、分批操作 3、流加操作 4、连续操作
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4.1 微生物反应器操作基础
微生物培养过程根据是否要求供氧，分为 厌氧和好氧培养 。
好氧培养可采用以下几种方法： （1）液体表面培养（如使用浅盘）； （2）通风固态发酵； （3）通氧深层培养。
员的操作带来的污染； 几乎没有因杀菌，使检测装置损 伤的可能。
通融性低（同一装置不能生产多种产 品）； 需要原料的品质均一； 设备投资高（控制、自动化等操作具有 一定难度）； 长时间培养，增加了杂菌污染或菌种变 异的几率； 反应器内保持醪液的恒定，有一定困难 （由于产生气泡、丝状菌堵塞管路等） 。
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不能进行连续式操作； 分批操作生产效率低； 希望延长反应时间； 出现基质抑制； 使用营养要求变异株 一定培养基成分的浓度是菌体收率 或代谢产物生产速度的影响因素； 需要高菌体浓度。
连 易机械化、自动化； 连 节约劳动力； 续 反应器体积小（由于无非生产准 式 备时间）； 操 可确保产品品质稳定； 作 由于机械化操作，减少了操作人
9
优点
不足
应用的场合
分 批 式 操 作 特 点
分 设备制作费用低； 分 同一设备可进行多种产品生产； 批 高收率（若能对培养过程了解的 式 深入）； 操 发生杂菌污染或菌种变异的几率 作 低。
反应器的非生产周期较长； 由于频繁杀菌，易使检测装置损伤； 由于每次培养均要接种，增加了生产成 本； 需要非稳定过程控制费用； 人员操作加大了污染的危险。
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4.2 分批式操作
是指基质一次性加入反应器内，在适宜 条件下将微生物菌种接入，反应完成后 将全部反应物料取出的操作方式。
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5
培
养
过
程
中
基
质
体
积
精选ppt
变
6
半分批式操作
又称流加操作，是指先将一定量基质加 入反应器内，在适宜条件下将微生物菌种 接入反应器中，反应开始，反应过程中将 特定的限制性基质按照一定要求加入到反 应器内，以控制限制性基质保持一定，当 反应终止时取出反应物料的操作方式 。
CO ： 2
C Q E c 2 X o R V F P a lP l o P 2 c o 2 o o u P u c t2 t o o u P a t lP l o P 2 c i 2 o i n n P c 2 o i n
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上式中，
F为惰性气体流速， V为反应液总容积， Pall为气体总压力， (Po2)out为排气中氧的分压， (Po2)in为进气体中氧的分压， (Pco2)in为进气体中C02的分压， (Pco2)out为排气中CO2的分压。
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连续式操作是指在分批式操作进行到一定 阶段，一方面将基质连续不断地加入反应器内， 另一方面又把反应物料连续不断的取出，使反 应条件（如反应液体积等）不随时间变化的操 作方式。活性污泥法处理废水、固定化微生物 反应等多采用连续式操作。连续培养过程中基 质体积变化曲线如图4-1e 所示。
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当 t=0 S S 0 ; X X 0 ; P 0 ; 0 ;
时 0 ; 0 ;Q o 2 ( Q o 2 ) 0 ;Q c 2 o ( Q c 2 ) 0 o
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一般微生物的最适温度、最适pH的范围较窄。 例 如 ， Calam 等 人 研 究 了 温 度 对 产 黄 青 霉 （Penicillum chrysogenum）生长速率和青霉 素生成速率的影响，发现最适生长温度为30℃， 进行呼吸的最适温度为21.7～28.6℃，产物青霉 素的最适生成温度为24.7℃。生产中一般采用定 值控制。在这样的条件下，可以认为分批培养过 程中的动态特性取决于基质与微生物浓度（接种 量）及微生物反应的诸比速率的初始值，因此， 支配分批式培养统的主要因素是基质与微生物的
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深层培养
培养方式分类： 分批式操作（batch operation） 半分批式操作（semi-batch operation） 反复分批式操作（repeated batch operation） 反 复 半 分 批 式 操 作 （ repeated semi-batch
operation） 连续式操作（continuous operation)
进行少量产品生产； 使用同一种反应器，进行多种产物 生产； 易发生杂菌污染或菌种变异 从培养液中提取产物采取分批式操 作。
流 高通融性； 流 可任意控制反应器中的基质浓度 加； 式 可确保微生物所需的环境； 操 如果能够了解菌体在分批过程中 作 的性质，可获得产物高收率。
有反应器的非生产周期； 需要较高的劳动力（需要控制和高价的 检测装置）； 人员的操作加大了污染的危险； 由于频繁杀菌，易使检测装置损伤。
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11
分批式培养中微生物的生长曲线
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4.2.2 状态方程式
分批式培养过程的状态方程式（环境过程的 状态方程式）可表示为： 基质：dS/dt=-yX 菌体：dX/dt=μX 产物：dP/dt=X
氧： O U Q o 2 X R V F P a lP l o P 2 o 2 ii n n P c2 o i n P a lP lo 2 P o o 2 o u P u c t2 t o o ut
需生产速率高的场合（对于同一品 质，大量生产的产品）； 基质是气体、液体和可溶性固体； 不易发生杂菌污染或菌种变异。
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4.2.1 生长曲线
分批培养中微生物的生长曲线如图4-2。随 培养的进行，基质浓度下降，菌体量增加，产
物量相应增加。分批式培养过程中，微生物的
生长可分为： 1、迟缓期（lag phase)； 2、对数生长期（lagarithmic growth phase）； 3、减速期（fransient phase）； 4、静止期（stationary phase）； 5、衰退期（decline phase）5个阶段。
酵母、淀粉酶、某些氨基酸和抗生素等采 用这种方式进行生产。
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反复分批式操作是指分批操作完成后， 不全部取出反应物料，剩余部分重新加入一 定量的基质，再按照分批式操作方式，反复 进行。其培养过程中基质体积变化曲线如图 4-1c所示 。
反复半分批式操作是指流加操作完成后， 不全部取出反应物料，剩余部分重新加入一 定量的基质，再按照流加操作方式进行，反 复进行。其培养过程中基质体积变化曲线如 图4-1d所示。