生物反应工程英文课件：Lesson-1
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《生物反应工程》课件
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.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。
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
通过监控生物反应器的指标和测量参数，我们可以及时了解反应器状态并做 出必要的调整。
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。
反应工程 英文版 课件Chapter 1~3
FA
∫
V
rj dV = rj ⋅ V (put into eqn. A’)
∴V =
F jo − F j − rj
(Design equation of CSTR)
Fj = Cj⋅v (molar flow rate = concentration × volume flow rate)
C. Tubular Reactor or Plug-flow Reactor (PFR)
dN j dt
= F jo + G j − F j ; Nj: number of moles of j species
dG j = r j dV ; G j = ∫ V rj dV ; rj varies with position
∴ dt
dN j
= Fjo − F j + ∫ V rj dV
(A)
Outlines: Introduction & Basic Concepts (Physical Chemistry) Mole Balance & Reactors Design Equations & Conversion Rate Law & Stoichiometry Interpretations of Collected Rate Data Systems Involving Multiple Reactions Kinetics of Non-Elementary Reactions Design of Isothermal Reactors Design of Steady-State Non-Isothermal Reactors Catalysis & Catalytic Reactors Effects of External Diffusion on Heterogeneous Reactions Text Books: H, Scott Fogler, “Elements of Chemical Reaction Engineering”, 3rd. ED., Prentice Hall (1999) ·s¤ë¡C Octave Levenspiel, “Chemical Reaction Engineering”, 3rd, ED. John Wiley & Sons (1999) ¼Ú¨È¡C
生物反应工程课件
广义的酸碱催化；共价催化；邻近及定向效应；扭曲变形和构象变化效 应；多元催化与协同效应。
酶是生物为提高其生化反应效率而产生的生物催化 剂。国际生物化学协会（IUB）根据催化反应的类 型，可将酶分为六大类：即氧、转、水、裂、异、 合。
补充讲解
化学反应分类： 基元反应——由反应物一步生成产物的反应，没有可由宏
+ CS
Cp)
1.2简单的酶催化反应动力学
例
1.2简单的酶催化反应动力学
1.2.3 参数的求取
rmax 和Km是M-M方程中两个重要的动力学 参数，必须在动力学实验的基础上，经过 适宜的数据处理，才能求取。
1.2简单的酶催化反应动力学
双倒数法(Linewear Burk): 对米氏方程两侧取倒数，得 线1r = 斜rm1ax率+ rKm为max C1SrKmam,x以，1r截~ 距C1S 为作图rm1ax，,得根一据直直线线，斜直率 和截距可计算出Km和rmax。
1.2简单的酶催化反应动力学
积分作图法：
rs = rmaxCS
积分
Km + CS
通过动力学实验，测出Cs～t系列数据，代 入式子，通过线性作图求得动力学参数
1.2简单的酶催化反应动力学
例题
1-1 某酶催化反应，分别在两个不同的初始酶浓度 （CE01=0.015g/L,CE02=0.00875g/L)下进行，得到不 同初始底物浓度时代反应初始速率数据，见列表。试 用H-W作图法求Km，rmax，k+2
观实验方法探测到的中间产物 复合反应——由两个以上的基元反应组合而成的反应。组 合的方式或先后次序成为反应机理
反应速率方程（动力学方程） 在其它因素固定不变的条件下，定量描述各种物质的浓
酶是生物为提高其生化反应效率而产生的生物催化 剂。国际生物化学协会（IUB）根据催化反应的类 型，可将酶分为六大类：即氧、转、水、裂、异、 合。
补充讲解
化学反应分类： 基元反应——由反应物一步生成产物的反应，没有可由宏
+ CS
Cp)
1.2简单的酶催化反应动力学
例
1.2简单的酶催化反应动力学
1.2.3 参数的求取
rmax 和Km是M-M方程中两个重要的动力学 参数，必须在动力学实验的基础上，经过 适宜的数据处理，才能求取。
1.2简单的酶催化反应动力学
双倒数法(Linewear Burk): 对米氏方程两侧取倒数，得 线1r = 斜rm1ax率+ rKm为max C1SrKmam,x以，1r截~ 距C1S 为作图rm1ax，,得根一据直直线线，斜直率 和截距可计算出Km和rmax。
1.2简单的酶催化反应动力学
积分作图法：
rs = rmaxCS
积分
Km + CS
通过动力学实验，测出Cs～t系列数据，代 入式子，通过线性作图求得动力学参数
1.2简单的酶催化反应动力学
例题
1-1 某酶催化反应，分别在两个不同的初始酶浓度 （CE01=0.015g/L,CE02=0.00875g/L)下进行，得到不 同初始底物浓度时代反应初始速率数据，见列表。试 用H-W作图法求Km，rmax，k+2
观实验方法探测到的中间产物 复合反应——由两个以上的基元反应组合而成的反应。组 合的方式或先后次序成为反应机理
反应速率方程（动力学方程） 在其它因素固定不变的条件下，定量描述各种物质的浓
201107生物反应器与生物反应工程
Temperature
Fermentation time (h)
Computer softwares have been developed to monitor and change the process o
•结构特征分类
管式反应器 STR 固定床
喷射环流式JLR
不考虑具体结构， 理想流动。
鼓泡塔BC
固态发酵反应器
类型: 好氧发酵、兼性好氧与厌氧固态发酵
特点：水分活度低 ,基质水不溶性 ,产酶活 力高、酶系丰富
固态发酵反应器
Basic design features of tray-type bioreactors and possible design variations .(a) Different tray chambers, including tray rooms and incubators, in which the trays are arranged on shelves. (b) Different basic tray designs. The tray on the left could be made of wood, plastic, bamboo, or wire. The plastic bag on the right could be made entirely of a gas-permeable plastic, or could contain a filter insert that allows gas exchange
生物反应器的作用
为生物培养提供良好的物理环境：温度、溶解 氧、pH等 为生物培养提供良好的化学环境：营养物浓度 （及时排除有害物）。
生物反应工程
南京工业大学南京工业大学南京工业大学南京工业大学----生工生工生工生工0804080408040804----吴凌天吴凌天吴凌天吴凌天 2为： 对于细胞反应过程对于细胞反应过程对于细胞反应过程对于细胞反应过程，，，，由于培养基（底物原料）的组成在不断变化，因此不同反应时刻的细胞得率系数一般不为常数。为此定义微分细胞得率系数如下： 对于整个间歇对于整个间歇对于整个间歇对于整个间歇（（（（分批分批分批分批））））细胞反应过程细胞反应过程细胞反应过程细胞反应过程，，，，还可以有总的细胞得率系数或平均细胞得率系数。这个系数可以通过测定反应过程中的菌体浓度和底物浓度来求得： 11.11.11.11.细胞生长的非结构动力学细胞生长的非结构动力学细胞生长的非结构动力学细胞生长的非结构动力学 细胞反应过程十分复杂，它包括细胞的生长、繁殖，底物的消耗，代谢产物的生成。既包括细胞内的生化反应，又包括细胞内和外的物质交换，以及胞外物质的传递；细胞反应是个多相和多组分参与的非线性体系；细胞反应过程是一个复杂群体的生命活动，每个细胞经历生长、成熟直至死亡整个过程，同时伴随退化和变异。要对这么复杂的一个体系进行精确描述几乎是不可能的。为此工程上的应用首先要对体系进行合理的简化，在此基础上建立物理模型，再推出数学模型。 简化主要考虑以下几个方面： 细胞反应动力学是对细胞群体的动力学行为的描述，而不对单一细胞进行描述。 不考虑细胞之间的差别，而是取其性质上的平均值，这是确定论模型。如果考虑每个细胞之间的差别，这是概率论模概率论模概率论模概率论模型型型型。 细胞的组成是复杂的，且随环境而变化。如果考虑细胞组成的变化，这是结构模型结构模型结构模型结构模型。如果把细胞看成一单一组分，环境影响不考虑，这是非结构模型非结构模型非结构模型非结构模型。 如果将细胞作为与培养液分离的生物，这是分离化模型。如果把细胞和培养液视为一相（液相），这是均一化模型均一化模型均一化模型均一化模型。 本部分只讨论非结构、确定论和均一化的均衡生长模型，即非结构动力学非结构动力学非结构动力学非结构动力学（（（（模型模型模型模型））））。 12.12.12.12.间歇间歇间歇间歇（（（（分批分批分批分批））））反应时细胞生长动力学反应时细胞生长动力学反应时细胞生长动力学反应时细胞生长动力学 ((((倍增时间倍增时间倍增时间倍增时间？？？？？？？？)))) 间歇反应时细胞生长的周期可以分为5个阶段：延迟期、指数期、减速期、静止期和衰亡期。 延迟期延迟期延迟期延迟期：：：：它是细胞在环境改变后表现出的一个适应阶段。接种后细胞浓度在一段时间内无明显增加。造成延迟期存在的原因原因原因原因有： 新培养基中含有较丰富的某种营养物质，而在老环境中则缺乏这种物质，细胞在新环境中必须合成有关的酶来利用这些物质，从而表现出延迟期。 许多胞内酶需要辅酶或活化剂，他们又是一些小分子或离子，具有较大的通过细胞膜的能力，当细胞转移到新环境中，这些物质可能因扩散作用从细胞中向外流失。这也是造成延迟期的一个原因。 菌种的种龄和接种量也影响延迟期的长短，种子越年轻，延迟期越短，接种量越大，延迟期越短。 指数期指数期指数期指数期：：：：在此阶段中，培养基中的营养物质较充分，细胞生长不受限制，细胞的浓度随时间呈指数增加。由于细胞的生长不受底物浓度限制，其比生长速率达到最大值并保持。 减速期减速期减速期减速期：：：：细胞生长到一定时间后，会出现两种情况：底物浓度的下降和有害物质浓度的增加。这两种情况都会使细胞的生长减缓。但总体上讲，在此阶段细胞仍然处于生长，数量仍在增加。 静止期静止期静止期静止期：：：：在整个间歇细胞反应过程中，总是存在两种过程：细胞的生长和衰亡。在静止期之前，细胞的生长占主导，其衰亡占次要，总的表现出细胞浓度的增加。达到静止期后，由于营养物质的耗尽和有毒物质的积累达到一定的程度，细胞的生长速率等于细胞的衰亡速率，细胞浓度不再增加而达到最大值。 衰亡期衰亡期衰亡期衰亡期：：：：细胞死亡速率加快，其浓度快速下降。 13.13.13.13.无抑制的细胞生长动力学无抑制的细胞生长动力学无抑制的细胞生长动力学无抑制的细胞生长动力学（（（（MonodMonodMonodMonod方程方程方程方程））））
微生物反应动力学生物反应工程课件共讲详解演示文稿
• 式中E表示消耗的总能量，包括同化过程，即菌体所保 持的能量Ea和分解代谢的能量Ed。前者可采用干细胞 的燃烧热 ，后者可采用所消耗的碳源和代谢产物各自的 燃烧热之差来计算。多数微生物在好氧培养时的YKJ值 为0.028g细胞/kJ，在厌氧培养时YKJ的平均值为 0.031g细胞/kJ。对于光能自养型微生物，如藻类的 YKJ约等于0.002 g细胞/kJ。
真菌、藻类和原生动物等。
第3页，共53页。
分 类 ： 界 （ Kingdom ） 、 门 （ Phylum ） 、 纲 （ Class ） 、 目 （ Order ） 、 科 （ Family ） 、 属 （Genus）、种（Species）。
种 以 下 有 变 种 （ Variety ） 、 型 （Form）、品系（Strain）等。
第22页，共53页。
不足： 1、副产物的产生不可避免。 2、影响微生物反应的因素多实际控制有难度； 3、原料是农副产品，受价格变动影响大； 4、产前准备工作量大，相对化学反应器而言， 反应器效率低。对于好氧反应，需氧，故增加了 生产成本，且氧的利用率不高； 5、废水有较高BOD值。
第23页，共53页。
第29页，共53页。
• 当基质为碳源，无论是好氧培养还是厌氧培养，碳源的一 部分被同化（assimilate or anabolism）为细胞的组成 成分，其余部分被异化（dissimilate or catabolism）分 解为CO2和代谢产物。如果从碳源到菌体的同化作用看， 与碳元素相关的细胞得率Yc可由下式表示
微生物反应动力学生物反应工程课件 共讲详解演示文稿
第1页，共53页。
（优选）微生物反应动力学生物反应 工程课件共讲
第2页，共53页。
生物反应工程：chap2_enzyme_1 ppt课件
Third digit –– hydrogen atom or electron acceptor. 1. NAD+, NADP+ 2. Fe3+ 3. O2 4. Otherwise unclassified
Fourth digit –– number for further identification.
form given below:
A-X + H2O
X-OH + HA
First digit 3 –– the class hydrolases.
Second digit –– the type of bond hydrolyzed 1. Ester 2. Glycosidic 4. Peptide 5. Other C-N bonds 6. Acid anhydrides
End of the substrate
Such as urease
The reaction catalyzed
Such as alcohol dehydrogenase
Enzymes using familiar names:
Pepsin in the digestive tract Trypsin in the digestive tract Rennin used in cheese making “Old yellow”, which caused browning of sliced apples
10/17/2020
Enzyme
8
Transferases
Transferases catalyze the functional group transfer
reactions, with a general form given below:
Fourth digit –– number for further identification.
form given below:
A-X + H2O
X-OH + HA
First digit 3 –– the class hydrolases.
Second digit –– the type of bond hydrolyzed 1. Ester 2. Glycosidic 4. Peptide 5. Other C-N bonds 6. Acid anhydrides
End of the substrate
Such as urease
The reaction catalyzed
Such as alcohol dehydrogenase
Enzymes using familiar names:
Pepsin in the digestive tract Trypsin in the digestive tract Rennin used in cheese making “Old yellow”, which caused browning of sliced apples
10/17/2020
Enzyme
8
Transferases
Transferases catalyze the functional group transfer
reactions, with a general form given below:
生物反应基本工程基础知识-生物反应工程课件-01-共8讲
步骤：（1）合成：构建重组菌株以提高细胞特性;（2）分析：对重组 菌株进行分析，特别是对照出发菌株的属性进行分析;（3）设计：设 计代谢工程方案（Nielsen 2001）。
Technology
“个别的学问 knowledge of individuation”， 解决怎样做一件事情，技术会随着时代变迁 而变化。 • 具体的技术可以用记述的方法来表现。
7. Problem复习题
• 解释生物反应工程在生物技术中的作用？ • 为什么说代谢工程是建立在分子生物学和 生物反应工程原理基础之上的？ • 为什么在当今分子生物学渗入到各生物学 科领域的同时，工程思维也成为当今从事 生物工程工作人员共同关注的话题？
参考资料
国外 • 1975年日本学者合叶修一等《生物化学工程---反应动力学》 • 1979年日本学者山根恒夫《生物反应工程》 • 1985年德国学者许盖特（Schugerl）《生物反应工程》 • 1993年日本学者川濑义矩《生物反应工程基础》 • 1994（02）年丹麦学者Nielsen 等《生物反应工程原理》 国内 • 《生物反应工程原理》（1990和2003天津科技大学贾士儒） • 《生物工艺学》（1992华东理工大学俞俊棠等） • 《生化工程》（1993江南大学伦世仪） • 《生化反应动力学与反应器》（1996北京化工大学戚以政等） • 《生物反应工程》（2004戚以政等） • 《生物反应工程》 2005浙江大学岑沛林等） • 《生物反应工程》（2005清华大学邢新会译）
1. Elementary Knowledge
Bioreaction Engineering From Bio-appearance to Bioprocess Design
From Bioprocess Design to Systems Biology
生物反应工程-PPT课件
1.3生物反应工程
1.3.1 定义：研究生物反应动力学，反应器的 结构、设计、放大以及反应器优化的一个重要 学科。 实质：生物反应过程中带有共性的工程技术问 题的学科。
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：
生物反应工程与相关学科的关系
1.4生物反应工程的研究方法
数学模型法——用数学语言表达生物法反应过 程中各个变量之间的关系。 不能替代实验研究。 方法——机理模型或结构模型既过程机理出发推 倒的。 --------可外推使用半经验模型\ 经验模型 经验法
参考资料
国外 1975年日本学者合叶修一等《生物化学工程---反应动力学》 1979年日本学者山根恒夫《生物反应工程》 1985年德国学者许盖特（Schugerl）《生物反应工程》 1993年日本学者川濑义矩《生物反应工程基础》 1994（02）年丹麦学者Nielsen 等《生物反应工程原理》 国内 《生物反应工程原理》（ 1990 和 2019 天津科技大学贾士儒） 《生物工艺学》（1992华东理工大学俞俊棠等） 《生化工程》（1993江南大学伦世仪） 《生化反应动力学与反应器》（2019北京化工大学戚以政等） 《生物反应工程》（2019戚以政等） 《生物反应工程》 2019浙江大学岑沛林等） 《生物反应工程》（2019清华大学邢新会译）
A.
生物反应动力学
动力学——研究工业生产中生物反应速率问题；影响 生物反应速率的各种因素以及如何获得最优的反应结 果。 本征动力学（微观动力学） 反应器动力学（宏观动力系学）
生物反应工程ppt课件
19
• (2)温度
• 在一定范围内，微生物的代谢活动与生长繁殖随着温度的 上升而增加，温度上升到一定程度，开始对机体产生不利 影响，如温度继续提高，细胞功能急剧下降，以至死亡。 各种生物有其最适生长温度、最高生长温度与最低生长温 度，并且，最适、最高和最低温度会因环境条件变化而变 化。
微生物细胞生长繁殖的温度范围
35
生物反应器
生物反应器的特点：
• （1）生物(酶除外)反应都以“自催化”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
• （2）由于生物反应速率较慢，生物反应器的体积 反应速率不高；
• （3）与其他相当生产规模的加工过程相比，所需 反应器体积大；
• （4）对好氧反应，因通风与混合等，动力消耗高 ；产物浓度低。
7
酶的稳定性
引起酶失活的原因： （1）酶活性中心特定氨基酸(或其他)残基被
化学修饰； （2）外部环境的影响，酶活性中心出现空间
障碍，使其不能与底物相结合； （3）酶的高级结构发生变化，相对而言是一
种宏观变化； （4）多肽链的断裂，可以说是一种“激烈的
分解作用”。
8
确保酶活力稳定的主要方法
9
酶的固定化技术
酶的固定化技术就是将水溶性酶分子通过一定的 方式。如静电吸附、共价键等与载体，如角叉菜 胶、离子交换树脂等材料结合，制成固相酶．即 固定化酶的技术。
10
酶或多酶复合体系固定化后引起酶性质 改变的原因
• 一是：酶自身的变化—活性中心的氨基酸 残基、空间结构和电荷状态发生了变化；
• 二是：载体理化性质的影响—固定化酶的 周围形成了能对底物传递产生影响的应器设计的基本原理
生物反应器的设计原理是基于强化传质、传热等操作，将 生物体活性控制在最佳条件，降低总的操作费用。生物反 应器选型与设计的要点：
• (2)温度
• 在一定范围内，微生物的代谢活动与生长繁殖随着温度的 上升而增加，温度上升到一定程度，开始对机体产生不利 影响，如温度继续提高，细胞功能急剧下降，以至死亡。 各种生物有其最适生长温度、最高生长温度与最低生长温 度，并且，最适、最高和最低温度会因环境条件变化而变 化。
微生物细胞生长繁殖的温度范围
35
生物反应器
生物反应器的特点：
• （1）生物(酶除外)反应都以“自催化”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
• （2）由于生物反应速率较慢，生物反应器的体积 反应速率不高；
• （3）与其他相当生产规模的加工过程相比，所需 反应器体积大；
• （4）对好氧反应，因通风与混合等，动力消耗高 ；产物浓度低。
7
酶的稳定性
引起酶失活的原因： （1）酶活性中心特定氨基酸(或其他)残基被
化学修饰； （2）外部环境的影响，酶活性中心出现空间
障碍，使其不能与底物相结合； （3）酶的高级结构发生变化，相对而言是一
种宏观变化； （4）多肽链的断裂，可以说是一种“激烈的
分解作用”。
8
确保酶活力稳定的主要方法
9
酶的固定化技术
酶的固定化技术就是将水溶性酶分子通过一定的 方式。如静电吸附、共价键等与载体，如角叉菜 胶、离子交换树脂等材料结合，制成固相酶．即 固定化酶的技术。
10
酶或多酶复合体系固定化后引起酶性质 改变的原因
• 一是：酶自身的变化—活性中心的氨基酸 残基、空间结构和电荷状态发生了变化；
• 二是：载体理化性质的影响—固定化酶的 周围形成了能对底物传递产生影响的应器设计的基本原理
生物反应器的设计原理是基于强化传质、传热等操作，将 生物体活性控制在最佳条件，降低总的操作费用。生物反 应器选型与设计的要点：
生物反应工程基础1_PPT幻灯片
1
• 1857年巴斯德 （Pasteur）证明酒精 发酵是由活酵母引起的
2
20世纪中期前后生物化学工程学科的形成。 • 20世纪后期（1970～80年）生物反应工程 学科的形成。英国学者阿特金逊（1971） 首次提出生化反应工程……。 • 20世纪90年代基因工程与生物反应工程不 断融合、发展。
农业生物技术的发展
1983年转基因植物问世 ,1986年被批准进入田间试验 ,根据美 国农业部动植物检疫局 (APHIS)的数据 ,1997年 1月 31日 , 美国已批准的转基因植物田间试验达 2500多例。
转基因植物进入市场：如抗除草剂的大豆，抗病毒病的甜菜， 抗腐能力强、耐贮性高的番茄
16世纪中， Robert Hooke发明显微镜。 17世纪末， Antoine van Leeuwenhoek
对于fungi, bacteria and protozoa等进行 了最早的纪录和描述。 微生物真正的突破在19世纪： o Louis Pasteur 纯种发酵 一批纯种（厌氧）发酵的产品的生产开始： 乙醇, 乳酸, 丙酮，...
生物材料
PHAs、聚L-乳酸、壳聚糖
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
生物化学品 丙烯酰胺、手性药物前体、1，3－丙二醇
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
能源类
乙醇、甲醇、丁醇、生物柴油（脂肪酸甲酯）、甲烷、氢气
8
1.生物技术的第一阶段－－从艺术到科学
9
2. 生物技术的第二阶段－－工程化的过程
Alexander Fleming(1928)发现Staphylococcus 培养受到Penicillium notatum的抑制
• 1857年巴斯德 （Pasteur）证明酒精 发酵是由活酵母引起的
2
20世纪中期前后生物化学工程学科的形成。 • 20世纪后期（1970～80年）生物反应工程 学科的形成。英国学者阿特金逊（1971） 首次提出生化反应工程……。 • 20世纪90年代基因工程与生物反应工程不 断融合、发展。
农业生物技术的发展
1983年转基因植物问世 ,1986年被批准进入田间试验 ,根据美 国农业部动植物检疫局 (APHIS)的数据 ,1997年 1月 31日 , 美国已批准的转基因植物田间试验达 2500多例。
转基因植物进入市场：如抗除草剂的大豆，抗病毒病的甜菜， 抗腐能力强、耐贮性高的番茄
16世纪中， Robert Hooke发明显微镜。 17世纪末， Antoine van Leeuwenhoek
对于fungi, bacteria and protozoa等进行 了最早的纪录和描述。 微生物真正的突破在19世纪： o Louis Pasteur 纯种发酵 一批纯种（厌氧）发酵的产品的生产开始： 乙醇, 乳酸, 丙酮，...
生物材料
PHAs、聚L-乳酸、壳聚糖
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
生物化学品 丙烯酰胺、手性药物前体、1，3－丙二醇
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
能源类
乙醇、甲醇、丁醇、生物柴油（脂肪酸甲酯）、甲烷、氢气
8
1.生物技术的第一阶段－－从艺术到科学
9
2. 生物技术的第二阶段－－工程化的过程
Alexander Fleming(1928)发现Staphylococcus 培养受到Penicillium notatum的抑制
《生物反应工程》PPT课件
反应工程一些基本概念
对于某反应： aA bB cC dD
A和B为底物，C和D为产物。 转化率
指某一底物转化的百分率或分率，其定义为： 某一底物的转化量
X 该底物的起始量
转化率是针对底物的。如果底物不只一种，那么根据不同的底物计 算所得的转化率数值可能是不一样的。因此在谈到转化率时需说明是哪 个底物。
朱建良
第一章 绪论（4学时）
基本要求： • 了解典型生物反应过程，知道各组成部分的任务、目的和要求。 • 明确生物反应工程的研究对象和任务。 • 了解生物反应工程的研究方法，掌握生物反应器设计放大的基本方法。 • 掌握反应工程一些基本概念：
底物，产物；反应转化率，收率，选择性。 重点： • 明确生物反应工程的研究对象、任务和生物反应器设计放大的基本方法。 • 掌握反应工程一些基本概念。
全程转化率大于单程转化率。
• 只要知道了关键组分底物的转化率，其他底物的转化率便可根据原料组 成和化学计量关系一一算出。
收率
收率是针对反应产物的，其定义为：
反应生成产物所消耗的 关键组分底物量
Y
关键组分底物的起始量
对于单一反应，转化率和收率数值相等。但是对于反应系统中进行的反 应不只一个时，转化率和收率数值不等，一般转化率大于收率。
上式中包含化学计量系数在内。 工业上也常用重量收率这个概念。其定义与上式相似：
反应生成产物的重量 Y 关键组分底物的起始重 量
重量收率的最大值可以超过100%。
对于有物料循环的反应系统，与转化率一样，收率也有单程收率和全程 收率之分。
选择性 对于多个反应组成的复合反应，除了转化率和收率外，还需增加变量才
已转化的关键组分底物关键组分量生成目的产物所消耗的24主要参考书1贾士儒生物反应工程原理南开大学出版社19902山根恒夫著周斌译生化反应工程西北大学出版社19923合叶修一等著胡章助等译生物化学工程反应动力学4俞俊棠等著生物化学工程化学工业出版社19915baileyjeet
《生物反应工程》课件
04
生物反应工程的应用实例
生物燃料的生产
生物燃料的生产是生物反应工程的重要应用之一。通过利用 微生物或酶，将植物油、废弃油脂、二氧化碳等转化为可再 生能源，如生物柴油和生物乙醇。
生物燃料的生产有助于减少对化石燃料的依赖，降低温室气 体排放，并促进可持续能源的发展。
生物塑料的生产
生物塑料是利用生物反应工程生产的 可降解塑料，具有环保、可持续的优 点。
农药的生产等。
生物反应工程的重要性
提高生产效率
通过优化生物反应过程， 可以提高生产效率，降低
生产成本。
保护环境
优化生物反应过程可以减 少废物的产生，降低对环
境的污染。
促进可持续发展
生物反应工程的进步有助 于推动可持续发展，促进 人类社会与自然环境的和
谐共生。
02
生物反应工程的基本原理
生物反应工程的基本原理
酶的生产和应用
酶是生物反应工程中的关键物质，具 有高效催化的特点。
通过微生物培养或酶的提取，可以生 产出各种酶，用于催化各种化学反应 ，如水解、酯化、氧化还原等。酶在 制药、化工、食品等领域有广泛应用 。
05
生物反应工程的未来发展
提高生物反应的效率
优化微生物菌种
通过基因工程技术对微生物菌种 进行改良，提高其代谢效率和产 物产量。
节能减排
研究节能减排技术，降低 生物反应过程中的能耗和 排放，减少对环境的负面 影响。
绿色生产
研究绿色生产技术，减少 对原材料和能源的消耗， 降低生产过程中的环境污 染，实现可持续发展。
谢谢您的聆听
THANKS
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生化工程 第一章 绪论
Biocatalyst process control Product
将生物技术的实验室成果经工艺及工程开发，成为 可供工业生产的工艺过程，称为生化工程。其实质 是利用生物催化剂从事生物技术产品的生产过程。
2020/5/7
• 生化工程全称是生物化学工程是为生物技 术服务的化学工程。
• 它是利用化学工程原理和方法对实验室所 取得的生物技术成果加以开发，使之成为 生物反应过程的一门学科，是生物化学与 工程学相互渗透所形成的一门新学科。
2020/5/7
１、原材料的预处理 包括原材料的选择，必要的物理化学
方法加工，培养基的配制和灭菌。
2020/5/7
2020/5/7
2020/5/7
２、生物催化剂的制备 包括菌种的选择，扩大培养和接种，酶
催化反应中酶的选择，固定化。 • 当过程采用游离的整体微生物活细胞为生
物催化剂时，一般称此为发酵工程。 • 当生物催化剂为酶（游离＆固定化）时，
• 它应用工程学这一实践技术，以生物体细 胞（包括微生物细胞、动物细胞、植物细 胞）作为研究的主角、生物化学作为理论 基础，从动态、定量、微观的角度，广泛 而深刻地揭示了生物工业的过程。
2020/5/7
• 所以可以把生化工程看成是化学工程的 一个分支，也可以认为是生物工程的一 个重要组成部分。
• 生化工程的任务就是要处理与生物学有 关的工艺过程中的特殊性工程技术问题 。
下游提取的有关方法和手段包括：
✓ 物理方法：研磨、高压匀浆、过滤、离心、蒸发、 干燥。
✓ 物理化学方法：冻溶、反渗透、絮凝、萃取、吸附、 透析、层析、蒸馏、电泳、等电点沉淀、盐析、结晶 。
✓ 化学方法：离子交换、化学沉淀。
✓ 生物方法：亲和层析、免疫层析。
将生物技术的实验室成果经工艺及工程开发，成为 可供工业生产的工艺过程，称为生化工程。其实质 是利用生物催化剂从事生物技术产品的生产过程。
2020/5/7
• 生化工程全称是生物化学工程是为生物技 术服务的化学工程。
• 它是利用化学工程原理和方法对实验室所 取得的生物技术成果加以开发，使之成为 生物反应过程的一门学科，是生物化学与 工程学相互渗透所形成的一门新学科。
2020/5/7
１、原材料的预处理 包括原材料的选择，必要的物理化学
方法加工，培养基的配制和灭菌。
2020/5/7
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2020/5/7
２、生物催化剂的制备 包括菌种的选择，扩大培养和接种，酶
催化反应中酶的选择，固定化。 • 当过程采用游离的整体微生物活细胞为生
物催化剂时，一般称此为发酵工程。 • 当生物催化剂为酶（游离＆固定化）时，
• 它应用工程学这一实践技术，以生物体细 胞（包括微生物细胞、动物细胞、植物细 胞）作为研究的主角、生物化学作为理论 基础，从动态、定量、微观的角度，广泛 而深刻地揭示了生物工业的过程。
2020/5/7
• 所以可以把生化工程看成是化学工程的 一个分支，也可以认为是生物工程的一 个重要组成部分。
• 生化工程的任务就是要处理与生物学有 关的工艺过程中的特殊性工程技术问题 。
下游提取的有关方法和手段包括：
✓ 物理方法：研磨、高压匀浆、过滤、离心、蒸发、 干燥。
✓ 物理化学方法：冻溶、反渗透、絮凝、萃取、吸附、 透析、层析、蒸馏、电泳、等电点沉淀、盐析、结晶 。
✓ 化学方法：离子交换、化学沉淀。
✓ 生物方法：亲和层析、免疫层析。
生物工程专业英语课件-1-科技英语基础知识及词汇-推荐下载
3
Teaching Contents (One)
English for Science and Technology （EST）
The features of EST The vocabulary of EST The translation of EST The writing of EST
Teaching Contents (Two)
Specialized English in Biotechnology
Chapter 1 Chapter 2 Chapter 3 Chapter 4 Chapter 5 Chapter 6 Chapter 7 Chapter 8CFra bibliotekapter 9
对生物工程的有关材料进行阅读，掌握一定量的专业词汇，提高大
家阅读专业英语文献的能力。
Illustration
指定教材： 邬行彦，《生物工程/生物技术专业英语》，化学工业出版社
参考教材： 任胜利，《英语科技论文撰写与投稿》，科学出版社 宋天锡、任英，《英语应用文写作》，中国书籍出版社 秦荻辉，《实用科技英语写作技巧》，上海外语教育出版社 范武邱，《实用科技英语翻译讲评》，外文出版社
5
English for Science and Technology
（EST）
7
One The features of EST
第一部分 科技英语的特点
1.1、 体会、比较不同的英文文体 1.2、 科技英语的特点 1.3、 科技英语的常用句式
8
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术通关，1系电过，力管根保线据护敷生高设产中技工资术艺料0不高试仅中卷可资配以料置解试技决卷术吊要是顶求指层，机配对组置电在不气进规设行范备继高进电中行保资空护料载高试与中卷带资问负料题荷试2下卷2，高总而中体且资配可料置保试时障卷，各调需类控要管试在路验最习；大题对限到设度位备内。进来在行确管调保路整机敷使组设其高过在中程正资1常料中工试，况卷要下安加与全强过，看度并22工且22作尽22下可22都能22可地护以缩1关正小于常故管工障路作高高；中中对资资于料料继试试电卷卷保破连护坏接进范管行围口整，处核或理对者高定对中值某资，些料审异试核常卷与高弯校中扁对资度图料固纸试定，卷盒编工位写况置复进.杂行保设自护备动层与处防装理腐置，跨高尤接中其地资要线料避弯试免曲卷错半调误径试高标方中高案资等，料，编试要5写、卷求重电保技要气护术设设装交备备置底4高调、动。中试电作管资高气，线料中课并敷3试资件且、设卷料中拒管技试试调绝路术验卷试动敷中方技作设包案术，技含以来术线及避槽系免、统不管启必架动要等方高多案中项；资方对料式整试，套卷为启突解动然决过停高程机中中。语高因文中此电资，气料电课试力件卷高中电中管气资壁设料薄备试、进卷接行保口调护不试装严工置等作调问并试题且技，进术合行，理过要利关求用运电管行力线高保敷中护设资装技料置术试做。卷到线技准缆术确敷指灵设导活原。。则对对：于于在调差分试动线过保盒程护处中装，高置当中高不资中同料资电试料压卷试回技卷路术调交问试叉题技时，术，作是应为指采调发用试电金人机属员一隔，变板需压进要器行在组隔事在开前发处掌生理握内；图部同纸故一资障线料时槽、，内设需，备要强制进电造行回厂外路家部须出电同具源时高高切中中断资资习料料题试试电卷卷源试切，验除线报从缆告而敷与采设相用完关高毕技中，术资要资料进料试行，卷检并主查且要和了保检解护测现装处场置理设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
Teaching Contents (One)
English for Science and Technology （EST）
The features of EST The vocabulary of EST The translation of EST The writing of EST
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Chapter 1 Chapter 2 Chapter 3 Chapter 4 Chapter 5 Chapter 6 Chapter 7 Chapter 8CFra bibliotekapter 9
对生物工程的有关材料进行阅读，掌握一定量的专业词汇，提高大
家阅读专业英语文献的能力。
Illustration
指定教材： 邬行彦，《生物工程/生物技术专业英语》，化学工业出版社
参考教材： 任胜利，《英语科技论文撰写与投稿》，科学出版社 宋天锡、任英，《英语应用文写作》，中国书籍出版社 秦荻辉，《实用科技英语写作技巧》，上海外语教育出版社 范武邱，《实用科技英语翻译讲评》，外文出版社
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English for Science and Technology
（EST）
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One The features of EST
第一部分 科技英语的特点
1.1、 体会、比较不同的英文文体 1.2、 科技英语的特点 1.3、 科技英语的常用句式
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对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术通关，1系电过，力管根保线据护敷生高设产中技工资术艺料0不高试仅中卷可资配以料置解试技决卷术吊要是顶求指层，机配对组置电在不气进规设行范备继高进电中行保资空护料载高试与中卷带资问负料题荷试2下卷2，高总而中体且资配可料置保试时障卷，各调需类控要管试在路验最习；大题对限到设度位备内。进来在行确管调保路整机敷使组设其高过在中程正资1常料中工试，况卷要下安加与全强过，看度并22工且22作尽22下可22都能22可地护以缩1关正小于常故管工障路作高高；中中对资资于料料继试试电卷卷保破连护坏接进范管行围口整，处核或理对者高定对中值某资，些料审异试核常卷与高弯校中扁对资度图料固纸试定，卷盒编工位写况置复进.杂行保设自护备动层与处防装理腐置，跨高尤接中其地资要线料避弯试免曲卷错半调误径试高标方中高案资等，料，编试要5写、卷求重电保技要气护术设设装交备备置底4高调、动。中试电作管资高气，线料中课并敷3试资件且、设卷料中拒管技试试调绝路术验卷试动敷中方技作设包案术，技含以来术线及避槽系免、统不管启必架动要等方高多案中项；资方对料式整试，套卷为启突解动然决过停高程机中中。语高因文中此电资，气料电课试力件卷高中电中管气资壁设料薄备试、进卷接行保口调护不试装严工置等作调问并试题且技，进术合行，理过要利关求用运电管行力线高保敷中护设资装技料置术试做。卷到线技准缆术确敷指灵设导活原。。则对对：于于在调差分试动线过保盒程护处中装，高置当中高不资中同料资电试料压卷试回技卷路术调交问试叉题技时，术，作是应为指采调发用试电金人机属员一隔，变板需压进要器行在组隔事在开前发处掌生理握内；图部同纸故一资障线料时槽、，内设需，备要强制进电造行回厂外路家部须出电同具源时高高切中中断资资习料料题试试电卷卷源试切，验除线报从缆告而敷与采设相用完关高毕技中，术资要资料进料试行，卷检并主查且要和了保检解护测现装处场置理设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
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in Pakistan, Sri Lanka, Bangladesh, the Maldives and Somalia.4Biblioteka Color Type Red
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Area of Biotech Activities Health, Medical, Diagnostics Food Biotechnology, Nutrition Science Aquaculture, Coastal and Marine Biotech Agricultural, Environmental Biotechnology – Biofuels, Biofertilizers, Bioremediation, Geomicrobiology Arid Zone and Desert Biotechnology Bioterrorism, Biowarfare, Biocrimes, Anticrop warfare Patents, Publications, Inventions, IPRs Gene-based Bioindustries Bioinformatics, Nanobiotechnology
choke points such as the Strait of Mandeb, the Strait of Malacca, the Strait of
Hormuz and the Lombok Strait, as well as other strategic maritime centers
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Among about 1 billion tons of crude oil consumed annually in the United States, more than 70% is imported, mainly from the Middle East.
Currently, China is consuming about 500 million tons of crude oil annually. How much is imported? What’s its impacts on China’s economy and society?
Bioengineering
Engineering
Chemical Engineering 6
Bioreaction Engineering involving various enzymatic catalysis reactions and cell cultures and fermentations to produce various bioproducts is the primary step and core of commercial production of various bioproducts.
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What’s the meaning of and difference between bioscience, biotechnology and bioengineering? How can the progress in the fundamental research and applied technology affect our society and contribute to its sustainability? English is very important no matter what careers you are pursuing in the future!
Bioseparation Engineering consisting of a sequence of recovery and separation steps to obtain final products to satisfy various requirements, standards and criteria in safety and effectiveness is determining the cost of most bioproducts, particularly for those pharmaceuticals for medical cure and diagnosis.
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The String of Pearls refers to the Chinese sea lines of communication which extend
from the Chinese mainland to Port Sudan. The sea lines run through several major
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Chapter 1: Introduction
Biochemical Engineering: An interdiscipline of biology, chemistry and engineering
Biology
Biochemistry Chemistry
Biochemical Engineering
Biochemical/Bioprocess Engineering Bioreactions
Solving engineering problems for the commercial production of bio-products and making them safe to use and economically competitive in the market
Everyday, 2-3 tanks, each with a capacity of 300, 000 tons, are shipping crude oil to feed our refineries!
What’s the role of fuels and energy derived from renewable biomass resources?