生物反应器实验报告PPT

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《生物反应器》PPT课件

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第二章 生物反应器
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生物反应器:是指有效利用生物反应机能的系统(或 场所),不仅包括传统得发酵罐(fermenter)、酶反 应器,还包括采用固定化技术后的固定化酶或细胞反 应器、动植物细胞培养用反应器和光合生物反应器等。
生物反应器:为生物催化剂进行反应而提供良好反应 环境的核心设备。
对细胞生长: 累积量=进入量-流出量+生长量-死亡量
对底物消耗: 累积量=进入量-流出量-反应消耗量
对产物生成: 累积量=进入量-流出量+反应生成量
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反应器设计和操作参数
停留时间τ 反应器体积VR 转化率φ=(S0-S)/S0 生产能力(生产强度)PX: 单位时间单位体积 的细胞的生产量(kg *m-3 *h-1)。
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生物反应器选型与设计的要点
选择适宜的生物催化剂。这包括要了解产物在生物反 应的哪一阶段大量生成、适宜的pH和温度,是否好氧 和易受杂菌污染等。
确定适宜的反应器形式。 确定反应器规模、几何尺寸、操作变量等。 传热面积的计算。 通风与搅拌装置的设计计算。 材料的选择与确保无菌操作的设计。 检验与控制装置。 安全性。 经济性。
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连续活塞流反应器
平稳,等速流动,不存在返混,所有微元体在反应器 中的停留时间都是相同的。
返混:反应器内停留时间不同的微元流体之间的“混 合”。
CSTR反应器可使这种返混的程度达到最大,常称为全 混流反应器;CPFR是另一个极端,在反应器中不存在 返混,是活塞流反应器。
主要用途:对剪切敏感的组织培养过程,废水处理过 程,固定化酶和固定化细胞的反应过程。
优点:较高的产率,易优化控制

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新药研发中的应用实例
01
药物筛选
利用生物反应器进行药物筛选, 寻找具有药效的化合物或微生物 。
药物合成
02
03
药物改造
通过生物反应器合成药物,如蛋 白质、多糖等,提高药物的生产 效率和纯度。
利用生物反应器对药物进行改造 ,如蛋白质工程、基因工程等, 提高药物的疗效和安全性。
05
生物反应器的发展趋势与挑战
生产成本
生物反应器的生产成本较高,需要采取有效措施降低成本,提高经济 效益。
人才短缺
生物反应器技术的发展需要大量的专业人才和技术工人,但目前市场 上相关人才短缺,制约了产业的发展。
生物反应器的未来展望
广泛应用
随着生物技术的不断发展和 应用领域的扩大,生物反应 器将在医药、食品、化工等 领域得到更广泛的应用。
生物反应器应能高效地进行生物反应,确保 高转化率和产物浓度。
适应性原则
生物反应器应能适应不同的生物反应需求, 具备灵活性和可扩展性。
稳定性原则
生物反应器应具备稳定的操作性能,保证反 应的连续性和可靠性。
易于维护原则
生物反应器应便于清洁、维修和保养,降低 运营成本。
生物反应器的优化目标
提高转化率
通过优化反应条件和操作参数,提高生物反 应的效率。
THANKS
感谢观看
01
温度
维持适宜的温度,保证微生物的正 常生长和代谢。
溶解氧
维持适宜的溶解氧浓度,以满足微 生物的需氧需求。
03
02
pH值
维持适宜的pH值,保证微生物的正 常生长和代谢。
底物浓度
控制底物浓度,以调节微生物的生 长和产物生成。
04
生物反应器的效率评估

生物反应器的检测和控制78页PPT

生物反应器的检测和控制78页PPT

谢谢!
78
Байду номын сангаас
生物反应器的检测和控制
1、 舟 遥 遥 以 轻飏, 风飘飘 而吹衣 。 2、 秋 菊 有 佳 色,裛 露掇其 英。 3、 日 月 掷 人 去,有 志不获 骋。 4、 未 言 心 相 醉,不 再接杯 酒。 5、 黄 发 垂 髫 ,并怡 然自乐 。

26、要使整个人生都过得舒适、愉快,这是不可能的,因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭

27、只有把抱怨环境的心情,化为上进的力量,才是成功的保证。——罗曼·罗兰

28、知之者不如好之者,好之者不如乐之者。——孔子

29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇

30、意志是一个强壮的盲人,倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华

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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
罐体材质:硼硅玻璃+316L不锈钢;罐盖材质: 316L不锈钢
罐体设计压力:0.1Mpa;夹套设计压力: 0.25Mpa
罐盖结构:标准温度、PH、 DO 传感器插口各1 个;标准泡沫电极插口1个;通用补料接口2个; 接种口1个;排气口1个;取样管口1个
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发酵罐 发酵罐若
根据其使用对象区分, 可有:嫌气发酵罐、好 气发酵罐、污水生物处 理装置等。
其中嫌气发酵罐最为
简单,生产中不必导入 空气,仅为立式或卧式 的筒形容器,可借发酵 中产生的二氧化碳搅拌 液体。(见彩图)
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产品名称:5L离位灭菌自动台式发酵罐 型 号: SY-3005QB
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8
3、植物细胞培养的特殊条件
(1)光照:离体培养的植物细胞对光照条件不严格, 因为细胞生长所需要的物质主要是靠培养基供给, 但光照不但与光合作用有关,而且与细胞分化有关。
(2)激素:植物细胞的分裂和生长特别需要植物激 素的调节,促进生长的生长素和促进细胞分裂的分 裂素是最基本的激素。
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(二)描述方法
动力学的研究目的是定量地描述过程 的速率以及影响过程速率的诸多因素。
生物过程动力学研究的主要问题是生物 反应的速率,特别是细胞生长的速率、各 种基质组分的消耗速率、代谢产物的生成 速率。
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常用的有:
⑴反应速率:单位时间物质浓度的变化量。如:细胞
的生长速率、代谢产物的生成速率等。
产生的(开始时需接入菌种),为防止杂菌污染和活 性衰退,一般采用分批釜式反应器;

第四章生物反应器的检测及控制-PowerPoint演示

第四章生物反应器的检测及控制-PowerPoint演示
元件,从而构成测量电
极、参比电极和温度传
感元件三位一体的三合
一电极,对环境温度有 很好的补偿作用。
8.溶氧浓度的检测
①亚硫酸盐氧化法 ②极谱法 ③氧化恢来电极电位仪(亚好氧发酵进
程) ④溶氧电极法
测定的三个用途
1.对生物反响器的传氧功用停止测定,以便选 择最正确条件停止操作,并对其停止评价。
2.对发酵进程传氧性状况停止了解,以便判别 发酵进程的供氧状况。
3.通气量
不论是液体深层发酵或是固体通风发 酵,均要延续〔或间歇〕往反响器中通入 少量的无菌空气。为到达预期的混合效果 和溶氧速率,以及在固体发酵中控制发酵 温度,必需控制工艺规则的通气量。
过高的通气量会惹起泡沫增多,水分 损失太大以及通风耗能上升等不良影响。
4.液面
液面的上下决议了反响器装液系数即影响消费效率; 对通风液体深层发酵,初装液量的多少即液面的上下需按 工艺规则确定,否那么通入空气后发酵液的含气率达一定 值,液面就降低,加之泡沫的构成,故必需严厉控制培育 基液面。对气升内环流式反响器,由于导流筒应比液面低 一适当高度才干完成最正确的环流混合与气液传质,但在 通气发酵进程中,排气会带出一定水分,故反响器内培育 液会蒸发增加,因此液面的检测监控更重要,必要时需补 加新颖培育基或无菌水,以维持最正确液位。同理,延续 发酵进程液位必需维持恒定,液面的检测控制也十分重要。
2.pH 每一种生物细胞均有最正确的生长增殖pH值, 细胞及酶的生物催化反响也有相应的最正确pH 范围。而在培育基制备及产物提取、纯化进程 也必需控制适当的pH。因此生物反响消费对 pH的检测控制极为重要。
3.溶氧浓度和氧化恢来电位
好气性发酵进程中,液体培育基中均需维 持一定水平的溶解氧,以满足生物细 胞呼吸、生长及代谢需求。溶解氧水 平和溶氧效率往往是发酵消费水平和 技术经济目的的重要影响要素。

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酒精发酵罐的洗涤:喷射洗涤装置 酒精发酵罐的计算:
发酵罐结构尺寸:V体积=V发酵液量/φ(0.850.9)
发酵罐罐数确定:N=(nt/24)+1(个) n----每天加料的罐数,t---一次发酵周期所需
时间 发酵罐冷却面积计算:A=Q/K△Tm (m2 )
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第二节 啤酒发酵设备
1、前发酵设备 传统的前发酵槽均置于发酵室内, 发酵槽大部分为开口式。 前发酵槽可由钢板或钢筋混凝土 制成,形式以长方形或方形为主。 了防止啤酒中有机酸对各种材质 的腐蚀,前发酵槽内均要涂布一 层特殊涂料作为保护层。
(5)厌氧发酵的培养基应先通过加热或喷入无
氧气体来预还原。完整版课件ppt
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第一节 酒精发酵设备
酒精发酵罐的结构必须首先满足 工艺要求。此外,从结构上还应考 虑有利于发酵液的排出、设备的清 洗、维修以及设备制造安装方便等 问题。
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1.冷却水入口 2.取样口
酒精发酵罐
3.压力表
生物反应器的设计
生物反应器设计的重要方面包 括改善生物催化剂,更好的进行过 程控制,有更好的无菌条件以及能 克服速度限制因素(特别是热量和 质量传递)等。
微生物反应器设计的基本要求
(1)避免将需蒸汽灭菌的部件与其
它部件连接,因为即使阀门关闭,细
菌也可在阀门内生长;
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(2)尽量减少法兰连接,因为设备震动和 热膨胀会引起连接处的移位,导致染菌。如 有可能,应采用全部焊接结构,焊接部位一 定要确实磨光,以消除积蓄耐灭菌的固体物 质的场所;
(2)罐内的发酵液应尽量装满,以便减少上层 气相的影响。
(3)使用大剂量接种(一般接种量为总操作体 积的10~20%),使培养物迅速生长,减少

植物生物反应器PPT课件

植物生物反应器PPT课件
养基表面铺一张无菌滤纸。 4)抗性愈伤组织的筛选 共培养2-3 d后,再把愈伤组织块移到筛选培养基上,2周继代一次,继代2次。 5)预分化(水稻) 挑选直径1-2 mm生长良好、结构致密的抗性愈伤组织转移入预分化培养基中,
25℃,12 h光照培养,预分化时间一般为2周。 6)分化及再生培养 将预分化后的抗性愈伤组织转移至分化培养基上进行分化培养,待再生出小苗,
-
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筛选培养基上抗性苗的产生
A
B
A、水稻抗性苗 :抗性愈伤在筛选培养基中长大至直径为5 mm时移至预分化培养基中, 一周后可以看到愈伤上有绿点产生。抗性愈伤于预分化培养基培养2周后移至分化培养 基中,在分化培养基中二周后,每个愈伤长出1~4棵小苗
B、胡萝卜抗性苗 :抗性愈伤转至新的筛选培养基中继续培养,待抗性愈伤长大至直
荡32 h,吸取150 μL农杆菌液涂LB(含Kan 50 μg/mL)平板,28℃培养2-3 d。 2)农杆菌感染愈伤组织块 将培养了2-3天的农杆菌用共培养液体培养基悬浮,将愈伤组织浸泡在菌液中,并
在菌液中加入AS至浓度为100μM。于摇床中缓慢摇动15 min。 3)农杆菌与愈伤组织块共培养 将愈伤组织块从菌液中取出,置于无菌滤纸上吸干,而后移入共培养基中,在培
2)外显子2、3的获得
外显子2:2号引物: 5’-GAAGAATAATTACAATATCATGGAAATCA-3’ 3号引物: 5’-TGCATTCTTTCTTTGCATAGAGTTT-3’
外显子3:4号引物5’-CTATGCAAAGAAAGAATGCAATGAA-3’ 3’(3)引物 5’-GAATTCTTAAGTTATTGCCATAGGAAG-3’
(2)KGF基因编码一有194 个氨基酸的蛋白质。基因含 有三个外显子和两个内含子。

《生物反应器》课件

《生物反应器》课件
生物反应器的设计
REPORTING
生物反应器的结构设计
结构设计原则
生物反应器的结构设计应遵循简 单、稳定、高效的原则,确保工 艺流程的顺畅和生产效率的提高

结构种类
常见的生物反应器结构包括搅拌槽 式、固定床式、流化床式、膜式等 ,应根据生产需求和工艺特点选择 合适的结构形式。
结构设计要素
结构设计需考虑进出料、换热、消 泡、搅拌等装置的配置,以及反应 器容积和放大效应等因素。
PART 04
生物反应器的应用实例
REPORTING
工业生产中的应用实例
微生物发酵
利用生物反应器进行微生 物发酵,生产酒精、抗生 素、酶制剂等产品。
动物细胞培养
通过生物反应器大规模培 养动物细胞,生产疫苗、 单克隆抗体等生物药物。
植物细胞培养
利用生物反应器进行植物 细胞培养,生产天然植物 次生代谢产物。
生物反应器的应用领域
生物制药
用于生产各类抗体、疫 苗、细胞因子等生物药
物。
农业领域
用于植物细胞培养、动 物细胞培养等,以生产
转基因作物和动物。
环保领域
用于处理废水、废气等 环境污染问题,以及资
源回收和再利用。
食品工业
用于生产各类食品添加 剂、调味品、酶制剂等

PART 02
生物反应器的工作原理
REPORTING
定律。
酶的活性受到温度、pH值、底物浓度等多种因素的 影响,因此在生物反应器的操作过程中需要密切关注
这些参数的变化。
生物反应器的物质转化涉及到各种化学物质的 合成和分解过程,这些过程通常是由酶催化的 。
酶是生物反应器中最重要的物质转化催化剂之一 ,它能够加速化学反应的速率并降低活化能。

《好氧生物反应器》课件

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2 生物反应器
介绍生物反应器,从微观 角度探索其作用和意义。
3 好氧反应器在环境工
程中的应用
探索好氧反应器在废水处 理、污染物降解等方面的 实际应用。
反应器工作原理
生物转化过程
了解反应器中的生物转化过程 以及其中的关键因素。
氧气供应
探讨如何在反应器中提供足够 的氧气以支持好氧生物转化。
混合和流动性
探索好氧反应器在废水处理中的独特优势。
缺点:能耗和设备成本
了解好氧反应ห้องสมุดไป่ตู้在能耗和设备成本方面的局限性。
未来展望
展望好氧反应器技术的未来发展趋势和应用前景。
应用案例和展望
污水处理厂
介绍一个成功应用好氧反应器的 污水处理厂案例。
生物修复
展示好氧反应器在生物修复领域 的潜力和应用。
生物能源生产
探索好氧反应器在生物能源产生 中的创新应用。
2 曝气和搅拌
深入研究曝气和搅拌对好氧反应器设计的影响。
3 溶解氧浓度
探讨溶解氧浓度的控制和重要性。
好氧反应器的运行与控制
1
启动和稳定化
学习好氧反应器的启动和如何达到稳定状态。
2
监测和调节
介绍好氧反应器的监测方法和调节策略。
3
维护和故障处理
了解好氧反应器的常见问题和维护技巧。
好氧反应器的优缺点
优点:高效处理能力
讨论反应器中的混合和流动性 对反应效率的影响。
好氧反应器的类型和特点
活性污泥法
介绍活性污泥法,这是一种常用 的好氧反应器类型。
生物膜反应器
了解生物膜反应器以及它的特点 和应用领域。
膜生物反应器
探索膜生物反应器的工作原理和 优势。

《生物反应器》PPT课件 (2)

《生物反应器》PPT课件 (2)

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(1E-1)
(1) 菌体均衡生长,用单一参数生物量 来描述菌体生长。
(2) 发酵中菌体呈丝状,浓度较大,最 高达40g/L,因此采用contois方程来关 联比生长速率,即:
(1E-1)
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(3) 在发酵过程中菌丝缠绕成球,菌球 直径为50一300µm,球内基质浓度受到 扩散阻碍,因此用基质的有效浓度来代替
一是全混式,即反应器内各点浓度及其它条件均一;
二是活塞流式,即反应器内物质沿一定方向流动,完全 没有反向混合。讨论反应动力学时常常假定生物反应 是在全混的状态下进行的。而实际反应装置因其流动 特点常常介于上述两种理想流动之间,讨论及计算比 较复杂。
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14
生物反应过程的核心问题是细胞的生长
细胞的生长(繁殖)、代谢是一个复杂的 生物化学过程,既包括有各种细胞内的生 化反应、胞内与胞外的物质交换,也包含 有胞外的物质传递及生化反应。与一般化 学工程不同,这个反应体系的特点是多相、 多组分、非线性的体系。多相指的是体系 内常含有气相、液相以及菌体(固)相,而 各相状态及物理性质不同,相内的反应及 传递各有特点,相间还有复杂的相互作用。
发酵液中浓度,即:
s=S-KixΒιβλιοθήκη (1E一2)精选PPT
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(4) 青霉素的合成受到糖的非竞争性抑制 作用。
(5) 在合适的条件下氮源、溶氧均不是限 制性基质。
基于上述假设(亦即物理模型)可以建立数 学模型。
(1E-3)
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上式中V表示发酵的体积,因此各式中最后一项表示由 于流加物料导致体积变化而引起的各组分的“稀释”作
上述3种模型在实际过程分析中应用较少, 本章不作详细讨论。
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发酵罐由下列几部分构成:
(1)参数输入及显示装置:用 以输入控制发酵条件的各种参数 及显示发酵过程中罐内培养液的 温度、PH、DO(溶氧)的测定 数值。 (2)电极校正装置:用以校正 PH电极和DO电极等。 (3)酸、碱泵:用以向发酵罐 加入酸液,以调节培养液中的PH。
(4)消泡剂加入泵:用以向发酵罐加入消泡剂, 以消除发酵过程中产生过多的泡沫。 (5)报警灯及蜂音器按钮:当发酵罐过程中,电 路发生故障,则报警红灯亮并发出“嘀、嘀…..”声。 按此钮则“嘀嘀”声可消除,但只有当故障排除, 红灯才熄灭。 (6)自动或人工控制按钮:用以决定本控制器是 处在自动控制或人工控制状态。 (7)电极连接导线:有三条连接导线,分别与pH、 DO和AF(消泡)电极连接。
三足式离心机的转鼓直 径一般很大,转速不高 (<2000r/min),过滤 面积约为0.6~2.7m2。
它与其他型式的离心机相比,具有构造简单, 运转周期可灵活掌握等优点,一般可用于间 隙生产过程中的小批量物料的处理,尤其适 用于各种盐类结晶的过滤和脱水,晶体较少 受到破损。它的缺点是卸料时的劳动条件较 差,转动部位位于机座下部,检修不方便。
滤框和滤板的一个对角上分 别开有圆孔,若干个滤框和 滤板的圆孔重叠组成两个通 道,其中一个是悬浮通道, 另一个是滤液通道。滤框内 侧上角设计有暗道与圆孔相 通,滤板下角开设的暗道与 板面排液沟槽相通,当板和 框装合时在滤框两侧覆盖滤 布,形成了可容纳悬浮液及 滤渣的滤室。为了防止泄露, 常在滤板和滤框间用橡胶密 封圈密封。
发酵的附属仪器储气罐
发酵的附属仪器空气压缩机
空气压缩机:排气量0.05m∧3/min,0.7Mpa, 0.55kw/220v。
蒸气发生器
Байду номын сангаас 谢谢观赏!
板框压滤机的操作过程可分 为装合、过滤、洗涤、卸渣、 整理五个步骤。其主要优点 有构造简单,过滤压力高, 便于用耐防腐蚀材料制造, 操作灵活,过滤面积大,占 地省,过滤面积可根据生产 任务调节。其主要缺点是间 隙操作,劳动强度大,产生 效率低。
压力表
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三足式离心过滤机
结构和工作原理:三足 式过滤离心机是一种人 工卸料间隙式离心机, 其结构如图。该机的主 要部件是一篮式转鼓, 转鼓内壁面钻有许多小 孔且衬有金属丝网及滤 布。整个机座和外罩及 三根弹簧悬挂于三个支 柱上,以减轻运转时的 振动。
返回
发酵罐
微生物反应器常常是罐式反应器,又称为发 酵罐。发酵罐是微生物大量生产繁殖的空间, 是一类重要的生物反应器。根据结构不同, 可分为好氧式发酵罐和厌氧式发酵罐。
100L发酵罐的基本结构包括三部分:罐体和控制箱、 空气压缩机、蒸气发生器。
该发酵体为不锈钢圆筒,容 积为100L。顶盖上有几个 孔盖上有几个孔口,分别是 加料、放置温度计口、补料 口、放置Do(溶解氧)电 极口、放置温度电极口、放 置PH电极口、放置消泡电 极口、放置取样管口、放置 搅拌器及冷凝管口、空气过 滤器、尾气过滤器等。
板框过滤机支架一端固 定了一个不带沟槽和暗 道的板,称为终板,过 滤前,在终板一侧安装 滤框,然后再将滤布覆 盖在滤框的另一侧,再 安装第二块板,接着再 安装第二个滤框,如此 循环将板和框装合在支 架上,最后用压紧装置 将板和框压紧。
板框压滤机的 泵
此时,悬浮液通道与滤室相通,滤液通道与板上沟 槽相通。在泵的作用下悬浮液进入滤室,滤液穿过 滤布沿板上沟槽进入滤液通道流出,滤渣则被截留 在滤室中,待框内充满滤饼后可通入清水洗涤滤饼, 随后停止过滤。
人工卸料三足式离心过滤机的操作规 程
(1)检查转鼓的灵活性及支座的稳定性,刹车系 统是否灵活,必要时可开启电源空转检测; (2)放置好滤布、接滤液容器,然后倾入滤浆; (3)开启电源,进行离心过滤; (4)关闭电源,小心使用刹车手柄停车,更换容 器,倒入洗涤溶剂; (5)重复过滤操作,洗涤一到两次; (6)取出滤布,弃去滤渣,用清水洗涤滤布; (7)清洁设备
生物制药设备
试验1 组员:******
实训内容
板框压滤机 三足式离心机 发酵设备及附属设备
板框压滤机
1、结构和工作原理: 板框压滤机是由多块滤 板和滤框叠合组成滤室, 并以压力为推动力的过 滤机。
板框压滤机的主要部件是滤 板和滤框,滤板和滤框通常 为矩形、正方形或圆形,用 木材、铸铁、铸钢、不锈钢、 聚丙烯和橡胶等材料制造。 滤板的表面设计有排液沟槽, 其凸出部位用以支撑滤布, 沟槽用作滤液流动通道,滤 框的外形与滤板相似,但中 间是空的。
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