生物工程设备第3,4章

植物细胞比细菌大得多，直径约为10~200m，具有 细胞壁，对剪切力敏感。在培养时当转速超过一 定数值，细胞生长明显下降，并且出现死亡和破 碎现象。
植物细胞培养过程中细胞常以团状存在，且在培养 后期团状颗粒逐渐增大，过大的颗粒使团中心营 养水平不足，影响其次生代谢产物的合成能力， 并且团内的微环境难以控制，成团也影响了反应 器中的均匀分布，使混合效果较差，尤其是在培 养后期和高密度培养过程中，但一定的颗粒大小 和分化又对次生代谢物的合成起促进作用。
• 保温措施, 设备周转
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连续发酵
生长速率等于稀释速率
D, 稀释速率,单位时间进入反应器的料液量/ 反应器内的总料液量
u, 生长速率,单位时间生物倍增或生产产物 的速度
单位:时间的倒数
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第四章 植物细胞(组织)和动物细胞培养反应器
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植物细胞的培养特点
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微藻培养的特点
• 光照要求高; • 光自养; • 有机物异养和兼养(一般低于微生物); • 异养生长速度快过光自养; • 营养盐要求齐备, C, N, P为必需; • 生长条件粗放.
主要用于螺旋藻和小球藻的培养
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微藻培养用生物反应器
• 跑道式敞口培养系统(游泳池式), 水深~30CM; • 封闭式光培养反应器; • 光照生物反应器, 搅拌罐和气升罐均可.
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填充床生物反应器: 细胞固定在胶粒、泡沫， 也可以位于支持物的表面，通过培养液流 动实现混合和传质。
流化床生物反应器: 细胞包裹于胶粒、泡沫 颗粒中，通过空气培养基在反应器内的流 动使固定化呈流态化悬浮，其缺点在于剪 切力和颗粒碰撞会破坏固定细胞。
膜反应器是近年使用广泛的一种固定化反应 器。最常用的膜反应器是中空纤维和螺线 式卷绕反应器。膜反应器的传质效率低和 易堵塞问题同样存在，且反应器投资大。
第三章 嫌气发酵设备
• 酒精发酵设备 • 啤酒发酵设备 • 连续发酵
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CIP自动清洗系统
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P55
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酒精发酵的CO2回收
1, 冷却回收酒精;
2, 加压储存CO2; 纯度高, 量大, 应用于碳酸 饮料工厂
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CO2在碳酸饮料中的作用
• 抑菌； • 气化时散热； • 改善口感。
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细胞培养的生物反应器要符合以下要求:
合适的氧传递; 良好的流动特性; 低的剪切力。
生物反应器类型:
机械搅拌式(调整搅拌叶轮形状不伤害细胞); 气动式（鼓泡和气体喷射式); 两种形式的组合型式。
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• 几种固定化植物细胞反应器: 填充床生物反应器 流化床生物反应器 膜生物反应器
（1）微载体培养;
（2）包埋或微囊培养;
（3）结团培养
教学Leabharlann Baidupt
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微囊培养系统
• 活细胞(或酶) + 海藻酸钠;
• 滴入氯化钙溶液形成胶粒;
• 氨基酸聚合物,多聚赖氨酸包被胶粒;
L-2,6-二氨基已酸
• 液化洗脱海藻酸钙(成胶物质);
• 活细胞(或酶)教微学pp囊t
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• 与酒精生产反季节。气体的储存
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酒精发酵罐的冷却
• 盘管冷却最常见;
• 热量的平衡; 按厌氧发酵消耗1kg麦芽糖产热650kJ计算 (为设备预留冷却余量)
注: 一般发酵好氧消耗1mol氧气产热460kJ
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啤酒发酵设备
• 前酵(8~15 OC)与后酵(0~5 OC)
前酵特点: 扩增酵母;温度较高;产气多;时间短 后酵特点: 产生风味;温度较低;产气少;时间长
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1、悬浮培养 适用于一切种类的非贴壁依赖性细胞（悬浮细胞），也适
用于兼性贴壁细胞。目前生产中用于悬浮培养的设备主 要是通气搅拌式生物反应器和气升式生物反应器.
2、贴壁培养 适用于贴壁依赖性细胞，也适用于兼性贴壁细胞。适用的
细胞种类广，较容易采用灌流培养的方式使细胞达到高 密度.
3、贴壁-悬浮培养，或称假悬浮培养
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动物细胞的培养特点
• 动物细胞对周围环境比较敏感 无细胞壁保护，因而外界的物理化学因素很容 易产生影响。
• 动物细胞培养基的要求高
与细菌和植物细胞不同，其需要12种必需氨基 酸、8种以上的维生素、多种无机盐和微量元 素、作为主要碳原的葡萄糖以及多种细胞生长 因子和贴附因子，而且不同种类要求又有变化。