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生物工程设备 ppt课件
4 生物工程设备
生物工程：用生物体或其组成成分在最适条件下产生有 益产物及进行有效生产过程的技术。
生物工程包括五大工程，即遗传工程(基因工程)、细胞 工程、微生物工程(发酵工程)、酶工程(生化工程)和生物反应 器工程。
在这五大领域中，前两者作用是将常规菌(或动植物细胞 株)作为特定遗传物质受体，使它们获得外来基因，成为能表 达超远缘性状的新物种——“工程菌”或“工程细胞株”。
列文∙虎克发现细胞，罗伯特∙胡克发明”cell”，德国的植物学 家施莱登和动物学家施旺证明了细胞是动植物的基本单位 ；
1897年德国的毕希纳发现被磨碎后的酵母细胞仍可进行酒精 的发醉，并认为这是酶的作用，并于1907年因此发现而获得 诺贝尔化学奖；
德国的科赫首先用染色法观察了细菌的形态，并发现了结核
美国的生化学家萨姆纳说明酶是一类蛋白质，在1946年和他 的同事共获诺贝尔化学奖；
我国微生物学家尹光琳等在20世纪70年代完成 维生素C微生物二步转化的方法。
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3
4 生物工程设备
③ 现代生物技术——基因工程技术，按人们意愿设计，通 过改造基因或基因组而改变生物的遗传特性。
1865年奥地利人孟德尔提出了经典的遗传学说；
一个优良的生物反应器应具有良好的传质、传热和 混合的性能；结构严密，内壁光滑，易清洗，检修维护 方便；有可靠的检测和控制仪表；搅拌及通气所消耗的 动力要少；能获得最大的生产效率与最佳的经济效益。
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4.1.1 微生物反应器
发酵罐——进行大规模悬浮培养微生物的反应器。 工业微生物发酵多为好氧发酵，因此发酵罐多采用通气 和搅拌方式来增加氧在培养液中的溶解。 发酵罐的类型：机械搅拌型、外部液体循环式、气升式
生物工程：用生物体或其组成成分在最适条件下产生有 益产物及进行有效生产过程的技术。
生物工程包括五大工程，即遗传工程(基因工程)、细胞 工程、微生物工程(发酵工程)、酶工程(生化工程)和生物反应 器工程。
在这五大领域中，前两者作用是将常规菌(或动植物细胞 株)作为特定遗传物质受体，使它们获得外来基因，成为能表 达超远缘性状的新物种——“工程菌”或“工程细胞株”。
列文∙虎克发现细胞，罗伯特∙胡克发明”cell”，德国的植物学 家施莱登和动物学家施旺证明了细胞是动植物的基本单位 ；
1897年德国的毕希纳发现被磨碎后的酵母细胞仍可进行酒精 的发醉，并认为这是酶的作用，并于1907年因此发现而获得 诺贝尔化学奖；
德国的科赫首先用染色法观察了细菌的形态，并发现了结核
美国的生化学家萨姆纳说明酶是一类蛋白质，在1946年和他 的同事共获诺贝尔化学奖；
我国微生物学家尹光琳等在20世纪70年代完成 维生素C微生物二步转化的方法。
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4 生物工程设备
③ 现代生物技术——基因工程技术，按人们意愿设计，通 过改造基因或基因组而改变生物的遗传特性。
1865年奥地利人孟德尔提出了经典的遗传学说；
一个优良的生物反应器应具有良好的传质、传热和 混合的性能；结构严密，内壁光滑，易清洗，检修维护 方便；有可靠的检测和控制仪表；搅拌及通气所消耗的 动力要少；能获得最大的生产效率与最佳的经济效益。
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4.1.1 微生物反应器
发酵罐——进行大规模悬浮培养微生物的反应器。 工业微生物发酵多为好氧发酵，因此发酵罐多采用通气 和搅拌方式来增加氧在培养液中的溶解。 发酵罐的类型：机械搅拌型、外部液体循环式、气升式
第十一章生物工程设备课件
第十章 干燥过程与设备
第一节 气流干燥 第二节 喷雾干燥 第三节 沸腾干燥与沸腾造粒干燥 第四节 真空干燥和真空冷冻干燥
概论
利用热能除去固体物料中湿份的单元操 作
产品生产最后工序
常用方法：对流干燥、冷冻干燥、 真空干燥、微波干燥等
主要内容：干燥设备和计算
分类方式
热能传递给湿物料的方式：直接干燥、 间接干燥、介电加热干燥
式中 D——干燥管的直径，m。
第二节 喷雾干燥
喷雾干燥：利用喷雾器将悬浮液和粘滞的液体喷成雾状，形成具 有较大表面积的分散微粒同热空气发生强烈的热交 换，迅速排除本身的水分，在短时间内获得干燥 。
压力喷雾法（又称机械喷雾法）：利用往复运动的高压泵
气流喷雾法：依靠的压缩空气通过喷嘴时产生的高速度，将液 体吸出并雾化
一、气流干燥流程与设备
概念：
把含有水的块状或粉粒状物料，通过适当的方法使它们分散到热空气中， 在与热气流并流输送的同时进行干燥而获得粉状干燥制品的过程。
流程：
湿物料
加料斗
器
固体产品
风机排走废气经
加料器 锁气管
气流干燥管 出口9卸出，
分离
二、气流干燥器的型式 （一）按照加料方式分类
直接加料型
t 1 ，t 2
2 ——进入和离开干燥器的热空气的温度，℃；
——干燥时的微粒的温度，即湿球温度。
空气传给物料的热量可用下列公式计算：
Q 'Q Q 损 -L (I2'-I0)
Q ——空气加热器的热损失，kJ/h，；
Q 损 ——干燥器的热损失，kJ/h； I 2 ' ——当初始空气湿含量为，离开干燥器的温度为时的热焓量。 I 0 ——初始空气的热焓量，kJ/h；
第一节 气流干燥 第二节 喷雾干燥 第三节 沸腾干燥与沸腾造粒干燥 第四节 真空干燥和真空冷冻干燥
概论
利用热能除去固体物料中湿份的单元操 作
产品生产最后工序
常用方法：对流干燥、冷冻干燥、 真空干燥、微波干燥等
主要内容：干燥设备和计算
分类方式
热能传递给湿物料的方式：直接干燥、 间接干燥、介电加热干燥
式中 D——干燥管的直径，m。
第二节 喷雾干燥
喷雾干燥：利用喷雾器将悬浮液和粘滞的液体喷成雾状，形成具 有较大表面积的分散微粒同热空气发生强烈的热交 换，迅速排除本身的水分，在短时间内获得干燥 。
压力喷雾法（又称机械喷雾法）：利用往复运动的高压泵
气流喷雾法：依靠的压缩空气通过喷嘴时产生的高速度，将液 体吸出并雾化
一、气流干燥流程与设备
概念：
把含有水的块状或粉粒状物料，通过适当的方法使它们分散到热空气中， 在与热气流并流输送的同时进行干燥而获得粉状干燥制品的过程。
流程：
湿物料
加料斗
器
固体产品
风机排走废气经
加料器 锁气管
气流干燥管 出口9卸出，
分离
二、气流干燥器的型式 （一）按照加料方式分类
直接加料型
t 1 ，t 2
2 ——进入和离开干燥器的热空气的温度，℃；
——干燥时的微粒的温度，即湿球温度。
空气传给物料的热量可用下列公式计算：
Q 'Q Q 损 -L (I2'-I0)
Q ——空气加热器的热损失，kJ/h，；
Q 损 ——干燥器的热损失，kJ/h； I 2 ' ——当初始空气湿含量为，离开干燥器的温度为时的热焓量。 I 0 ——初始空气的热焓量，kJ/h；
生物工程设备课程设计课件1PPT课件
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2.2 蛇管换热装置
根据工艺要求温度、总散热量等确定冷却装置 （设管、列管等）的冷却面积、管径、长度、高 度等参数。
2020/3/25
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无挡板的涡轮搅拌反应器
蛇管中径与容器直径之比
Dc/D=0.80; 蛇管高度与容器直径之比
Lc/D=1.00; 蛇管管子外径与蛇管中径之比
Dco/Dc=0.042; 每圈蛇管之间距与蛇管管子外 径之比Sc/dco=1.0; 蛇管距器底的高度与容器直径 之比Hc/D=0.10。
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3. 发酵罐搅拌装置设计
搅拌装置由搅拌器、轴及其支承组成。搅拌器的形式主要 有：桨式、推进式、涡轮式等，一般在设计任务书中给定。
当搅拌器型式确定后，设计的主要内容是确定搅拌器直径、 搅拌器与搅拌轴的连接结构，进行搅拌轴的强度设计和临 界转速校核，选择轴的支承结构。
搅拌器的直径Dj与发酵罐D1内径之比根据文献推荐值选取。
（2）培养学生对生物工程设计的技能以及独立分析问题、解决问题 的能力。树立正确的设计思想，掌握机械搅拌通风生物反应器设计的 基本方法和步骤，为今后创造性设计生物反应器和相关技术改造工作 打下一定的基础。
（3）培养学生熟悉、查阅并综合运用各种有关的设计手册、规范、 标准、图册等设计技术资料；进一步培养学生识图、制图、运算、编 写设计说明书等基本技能；完成作为工程技术人员在机械设计方面所 必备的设计能力的基本训练。
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1 罐体的设计
1．1 罐体的结构设计
罐体由顶盖、筒体和罐底组成，通过支座安装在基础
或平台上，罐底通常采用椭圆形封头，顶盖在受压状态下
操作，常选用椭圆形封头，对直径较小的种子罐，顶盖可
生物工程设备
9.气力输送系统的组成设备：
进料装置：吸嘴、旋转加料器；
物料分离装置：旋风分离器、重力式分离器；
空气除尘装置：离心式除尘器、袋式除尘器。
10.提高干燥速率措施：提高热空气进干燥器的温度和降低其湿度，提高热空气通过物料的流速，改变热空气与物料的接触方式，减少物料颗粒直径，加速表面水分蒸发，加大蒸发表面积。
7.固体物料粉碎受力
挤压粉碎、冲击粉碎、磨碎、劈碎、剪碎。
8.氧从气相到微生物细胞内部的传递可分为七个步骤：
①从气泡中的气相扩散通过气膜到气液界面；②通过气液界面；③从气液界面扩散通过气泡的液膜到液相主流；④液相溶解氧的传递；⑤从液相主流扩散通过包围细胞的液膜到达细胞表面；⑥氧通过细胞壁；⑦微生物细胞内氧的传递。
6.体积传质系数（kLa）
定义：是决定反应器结构的最相关的参数，它是质量传递的比速率，是指在单位浓度差下，单位时间、单位界面面积所吸收的气体。它取决于系统物理特性和流体动力学。
影响（kLa）因素：
①操作条件：搅拌和通气量（并非越大越好）；
②液体性质：密度、黏度（↑kLa↓）、表面张力、扩散系数；
③其他因素：表面活性剂、离子浓度、细胞浓度（↑kLa↓）
5.离子交换法：应用合成的离子交换剂作为吸附剂，将溶液中的物质，依靠库仑力吸附在交换剂上，然后用合适的洗脱剂将吸附物质从交换剂上洗脱下来，达到分离、浓缩、提纯的目的。
6.湿热灭菌：指用饱和水蒸气、沸水或流通蒸汽进行灭菌的方法，以高温高压水蒸气为介质，由于蒸汽潜热大，穿透力强，容易使蛋白质变性或凝固，最终导致微生物的死亡。
2.冷冻干燥：将物料冷冻至水的冰点以下，并置于高真空的容器中，通过供热使物料中的水分直接从固态冰升华为水汽的一种干燥方法。
3.渗透平衡：两溶液过一段时间后的分压相同，相当于进入半透膜的水与出半透膜的水相同，就会达到渗透平衡。不管是什么溶液体系给够足够时间后一定能达到渗透平衡。
进料装置：吸嘴、旋转加料器；
物料分离装置：旋风分离器、重力式分离器；
空气除尘装置：离心式除尘器、袋式除尘器。
10.提高干燥速率措施：提高热空气进干燥器的温度和降低其湿度，提高热空气通过物料的流速，改变热空气与物料的接触方式，减少物料颗粒直径，加速表面水分蒸发，加大蒸发表面积。
7.固体物料粉碎受力
挤压粉碎、冲击粉碎、磨碎、劈碎、剪碎。
8.氧从气相到微生物细胞内部的传递可分为七个步骤：
①从气泡中的气相扩散通过气膜到气液界面；②通过气液界面；③从气液界面扩散通过气泡的液膜到液相主流；④液相溶解氧的传递；⑤从液相主流扩散通过包围细胞的液膜到达细胞表面；⑥氧通过细胞壁；⑦微生物细胞内氧的传递。
6.体积传质系数（kLa）
定义：是决定反应器结构的最相关的参数，它是质量传递的比速率，是指在单位浓度差下，单位时间、单位界面面积所吸收的气体。它取决于系统物理特性和流体动力学。
影响（kLa）因素：
①操作条件：搅拌和通气量（并非越大越好）；
②液体性质：密度、黏度（↑kLa↓）、表面张力、扩散系数；
③其他因素：表面活性剂、离子浓度、细胞浓度（↑kLa↓）
5.离子交换法：应用合成的离子交换剂作为吸附剂，将溶液中的物质，依靠库仑力吸附在交换剂上，然后用合适的洗脱剂将吸附物质从交换剂上洗脱下来，达到分离、浓缩、提纯的目的。
6.湿热灭菌：指用饱和水蒸气、沸水或流通蒸汽进行灭菌的方法，以高温高压水蒸气为介质，由于蒸汽潜热大，穿透力强，容易使蛋白质变性或凝固，最终导致微生物的死亡。
2.冷冻干燥：将物料冷冻至水的冰点以下，并置于高真空的容器中，通过供热使物料中的水分直接从固态冰升华为水汽的一种干燥方法。
3.渗透平衡：两溶液过一段时间后的分压相同，相当于进入半透膜的水与出半透膜的水相同，就会达到渗透平衡。不管是什么溶液体系给够足够时间后一定能达到渗透平衡。
生物工程设备.pptx
2，分批灭菌的优缺点
优点
设备投资较少 染菌的危险性较小 人工操作较方便 对培养基中固体物质含量较多时更为适宜
缺点
灭菌过程中蒸汽用量变化大，造成锅炉负荷 波动大，一般只限于中小型发酵装置。
五、影响灭菌的因素
培养基成分对灭菌的影响
油脂，糖类及一定浓度的蛋白质可增加微生 物的耐热性，另一些物质，如高浓度的盐类， 色素等可削弱其耐热性。
5，灭菌的方法 化学法
化学药品灭菌法
物理法
干热灭菌法 湿热灭菌法 射线灭菌法
6，湿热灭菌的原理
每一种微生物都有一定的最适生长温度范 围。当微生物处于最低温度以下时，代谢 作用几乎停止而处于休眠状态。当温度超 过最高限度时，微生物细胞中的原生质胶 体和酶起了不可逆的凝固变性，使微生物 在很短时间内死亡，加热灭菌即是根据微 生物这一特性而进行的。
培养基的物理状态对灭菌的影响
培养基中微生物数量对灭菌的影响
培养基中氢离子浓度对灭菌的影响
培养基中氢离子浓度直接影响灭菌的效果。 培养基的 酸碱度越大，所需杀灭微生物的 温度越低。
微生物细胞中水分对灭菌的影响
细胞含水越多，蛋白质变性的温度越底
微生物细胞菌龄对灭菌的影响
老细胞水分含量低、低龄细胞水分含量高
空气排除情况对灭菌的影响 搅拌对灭菌的影响 泡沫对灭菌的影响
在发酵过程中，往往要向发酵罐中补入各种不 同的料液。这些料液都必需经过灭菌。
灭菌的方大，而具有连续性时，则采用连 续灭菌较为合适。
也有利用过滤法对另补料液进行除菌。
补料液的分批灭菌，通常是向盛有物料的容器 中直接通入蒸汽。
3，培养基灭菌的目的
杀灭培养基中的微生物，为后续发 酵过程创造无菌的条件。
(推荐)《生物工程设备》PPT课件
干燥速率曲线
恒速阶段的干燥速度取决于物料表面水分的汽化速率，即取决于物料外部 的干燥条件（空气温度、湿度及流速等），又被称之为表面汽化控制阶段，
主要是排除游离水分。
2、降速干燥阶段
物料湿含量降至临界点以后，开始进入降速干燥阶段。水分由物料内部
向物料表面传递的速率小于湿物料表面水分的汽化速率，且随着物料湿
水平式烘床
一层 单层高效圆柱型 二层 矩形 三层
垂直烘床
㈠单层高效麦芽干燥塔的结构与操作 结构一般为圆形，砖混结构，装置如图
12
烘床开孔率20%~40%， 干燥室高度6m以上， 麦芽含水降 至10%以下时使用循环风，节热 30%，干麦芽由刮板机排出塔外。
13
单层水平式高效麦芽干燥塔技术指标如下：
3
干燥速率的强化
（一）表面汽化控制的干燥过程（改善外部传递因素） 常压对流干燥：因物料表面保持充分湿润，物料的表 面温度可近似为空气的湿球温度，水分的汽化可看做 是湿球温度下纯水表面的汽化。应提高空气温度，降 低空气湿度，改善空气与物料之间的流动和接触状况， 均有利于提高干燥速率。 真空干燥条件：提高干燥室的真空度，可降低水分的 汽化温度，从而可有效提高干燥速率。
第五章 干燥设备
1
主要内容
• 干燥机理 • 生物工业产品干燥的特点 • 生物工业制品干燥设备
2
第一节 物料干燥过程及生物制品干燥的特点 一、固体物料干燥机理
湿物料的干燥有2个基本过程同时进行： 1.热量由气体传递给湿物料，使其温度升高； 2.物料内部的水分向表面扩散，并在表面汽化被气流带走。 其中质量传递过程又由两步构成： •水分由物料内部向表面扩散（推动力是湿度梯度，扩散阻力与物 料的内部结构有关、与水分和物料的结合方式有关） •水分在物料表面汽化并被气流带走。（推动力是物料表面气膜内 的水蒸气分压与气流主体中水蒸气分压的差值）。
生物工程设备ppt课件
• 传质
• 气-液传质 • 液体-微生物传质
• 传热 • 剪切力问题
16
生物反应器设计基础
• 生化反应的特点：活细胞
•
多营养成分
•
多途径代谢
•
催化剂为蛋白质组分的酶
• 因而质量和能量守恒定律间的关系复杂
17
18
生物反应器设计基础
• 三者关系： • 化学计量学是反应器设计的关键之一，
为介质的合理设计提供基本数据 • 质量衡算和化学计量关系可判断过程运
2.6
23
式中σ－合成单位细胞的基质消耗速率；π－单位细胞的产物生产率。
• 若知道得率，可得所需氨量和氧量，及所 产生的CO2和水
• 同样进气，排气和氮消耗量的测量有助于 确定得率
• 其他： • 根据基质和产物的还原度列出电子平衡方程 • 根据ATP的形成与产率相关(生物量直接与
行的好坏，并获得间接测量的数据 • 最后结合热力学关系，可推断出给定系统
的得率
19
生物反应的质量衡算
• 细胞反应的元素衡算：
营养物（C源、N源、O2、无机盐类等）→细胞+代谢产物（产物、C O2、 H2O等） CHmOl+aNH3+bO2 →YbCH pO nNq (生物量)+ YpCH rOsNt (产物)+ c H2O + dC O2
• 还原度 ：某化合物中每一克碳原子的有效电子当量数。
化合物中任何元素的还原度等于该化合物的化合价。例如：NH3中氮、氢 的还原度为: N = 3, H = 1
细胞： 基质：
b s
4 p 2n 4 m 2l
3q (2.2)
产物： p 4 y 2s 3t
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环及运动所需能量
第二节生物反应器的生物学基础
• 前言：
•
生物反应器的设计和优化，必须首先确定生
物量，基质及产物浓度的变化速率，细胞生长，
细胞数分布，产物合成，基质消耗等数据对运行
的预报，控制及系统优化
• 了解环境参数（pH,温度，化学成分等）如何影 响系统的动力学
一。细胞数动力学
• 细胞生长动力学模型
生物体不同阶段对温度，溶氧,pH的要 求，无菌要求
生物反应器设计基础
• 生物反应器的分类按目的分： • 1。生产细胞 • 2。细胞的代谢产物 • 3。酶催化得到的产物 • 按培养类型分类： • 动植物细胞,组织，酶，微生物的培养和发
酵
生物反应器设计基础
• 常用生物反应器： • 1）厌气生物反应器 • 2）通气生物反应器，又可分为搅拌式，气
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
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
产辅
测
料
物助
控
处
分系
制
理
离统
及
设
纯设
放
备
化备
大
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。
• 根据基质和产物的还原度列出电子平衡方程
• 根据ATP的形成与产率相关(生物量直接与 生成能量基质产生的ATP相关)由此确立一系 列关系
• 细胞内营养基质的消耗一部分用于生长，
一部分用于产物形成，一部分用于维持生 命活动
• 维持能的具体表现是：
•
变形蛋白的变换，保持最佳的胞内
pH，抗衡通过细胞膜的主动运输，无用循
•比生长速率μ：生长速度大小的参数。
r x d X d C t μ X C 2 . 3
•维持的定义： YX 1/S＝ Y1xm /saxm s (2.4)
式中YXS－细胞对基质的得率；
Y
max x/s
－最大得率；ms
－维持系数；
μ－比生长速率。
•无产物时，基质的线性方程：
＝ /Y x m /s a m x s (2 .5 )
对化学方程式进行元素衡算，得下列方程组：
C: N: O : H:
1YbYpd
aqYb tYp
2.1
12b nbY sYp c 2d
m3a pbY rYp 2c
CHmOl+aNH3+bO2 →YbCH pO nNq (生物量)+ YpCH rOsNt (产物)+ c H2O + dC O2
• 还原度 ：某化合物中每一克碳原子的有效电子当量数。
•有产物时，基质的线性方程：
＝ / Y x m / s a / Y x x m / s m a s x 2 . 6
式中σ－合成单位细胞的基质消耗速率；π－单位细胞的产物生产率。
• 若知道得率，可得所需氨量和氧量，及所 产生的CO2和水
• 同样进气，排气和氮消耗量的测量有助于 确定得率
• 其他：
化合物中任何元素的还原度等于该化合物的化合价。例如：NH3中氮、氢 的还原度为: N = 3, H = 1
基 细质 胞： ： bs 44m p22nl 3q(2.2) 产物： p 4y2s3t
根据细胞、基质和产物的还原度可以列出有效电子平衡方程：
s4bYbbYpp
1Ybb Ypp 4a
s
s s
1b p
• 传质
• 气-液传质 • 液体-微生物传质
• 传热 • 剪切力问题
生物反应器设计基础
• 生化反应的特点：活细胞
•
多营养成分
•
多途径代谢
•
Байду номын сангаас
催化剂为蛋白质组分的酶
• 因而质量和能量守恒定律间的关系复杂
生物反应器设计基础
• 三者关系： • 化学计量学是反应器设计的关键之一，
为介质的合理设计提供基本数据 • 质量衡算和化学计量关系可判断过程运
• 对碳的细胞得率YC
Y C消 生耗 成 基 细 细 基 质 胞 胞 质 的 ＝ 含 量 含 x S 质 碳 XS 碳 量 量 X SY 量 X/S
• 对基质的产物得率Yp/s
YP/S 生消 成耗 代基 谢质 产的 物质 的 ＝量 质 PS量
基质的细胞得率Yx/s与比生长速率的关系
行的好坏，并获得间接测量的数据
• 最后结合热力学关系，可推断出给定系统 的得率
生物反应的质量衡算
• 细胞反应的元素衡算：
营养物（C源、N源、O2、无机盐类等）→细胞+代谢产物（产物、C O2、 H2O等） CHmOl+aNH3+bO2 →YbCH pO nNq (生物量)+ YpCH rOsNt (产物)+ c H2O + dC O2
升式，自吸式 • 3）光照生物反应器 • 4）膜生物反应器：可分为非循环式，内循
环式，外循环式生物反应器
生物反应器设计基础
• 化学计量基础
• 生物反应的质量衡算 • 生物反应过程的得率系数
• 生物学基础
• 细胞数动力学 • 无抑制的细胞生长动力学 • 有抑制的细胞生长动力学 • 产物形成动力学 • 环境因素对生长及代谢的影响
Laboratory process development Shake Flask Experiments
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.
• 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
基质中传递到氧电 的子 有数 效的分率； b 进入细胞的有效分 电率 子； 数 p 进入胞外产物中子 有数 效的 电分率。
细胞反应过程的得率系数
• 对基质的细胞得率Yx/s
Yx/s消 生耗 成基 细质 胞的 的＝质 质 x量 量 S
• 对氧的细胞得率Yx/o
YX/O 生 消成 耗细 氧胞 的的 质 ＝质 量 xO量