第四章生物反应器1

1、第三章 生物反应器设计和操作基础,第一节 生物反应器,生物反应器:构造一个适宜生物体生长和形成产物的环境，并能促进生物体的新陈代谢，使其能在低消耗下获得较高产量设备。,生物反应器在生物工程过程地位,一、生物反应器设计和操作的目标生物反应器设计和操作的主要目标是使产品的质量高，成本低。在生物工程过程中生产成本主要决定于原料成本、操作成本，投资成本。如：,根据生物转化过程中生产成本的主要方面，可以生物转化过程分为三类：（1)转化成本和原料成本为主，如面包酵母、酒精等的生产；（2)回收成本为主，如氨基酸，抗生素的。

2、第六章 生物反应器,生物反应器概述 生物反应器 微生物反应器 动物细胞培养反应器 生物反应器的发酵参数检测与控制,一、生物反应器概述,1、定义： 2、作用：为细胞代谢提供一个适宜的物理及化学环境，使细胞能更快更好地生长，并得到更多需要的生物量或代谢产物。,3、一个优良的生物反应器应具备： 严密的结构； 良好的液体混合性能； 高的传质和传热速率； 灵敏的检测和控制仪表,4、分类： 按能量的输入。

3、生物工程设备,第三章,生物反应器总论,生物反应器总论,3.1 生物反应器概述 3.2 生物反应动力学基础 3.3 生物反应器的通风和溶氧传质 3.4 一般生物反应器的操作和注意事项,3.1 生物反应器概述,3.1.1 生物反应器在生产中的地位和作用 1生物技术和生物反应器 生物技术是对生物物质有控制的应用。因此，生物技术不仅仅包括基因工程或者细胞融合技术，实际上，它的应用范围非常广泛，涵盖化工领域，如乙醇、微生物和有机酸类、聚合物的生产，制药领域，如抗生素、疫苗的生产，能源领域，如燃料乙醇，食品领域，如奶制品、蛋白质的生产，以及农业。

4、第六章 典型发酵过程动力学 及模型l第一节 概述l第二节 细胞生长及代谢过程动力学l第三节 生物反应器的基本类型第一节 概述l l微生物发酵的实质是生化反应，研微生物发酵的实质是生化反应，研 究发酵动力学就是研究微生物的生究发酵动力学就是研究微生物的生 化反应动力学。化反应动力学。l l主要研究方法：主要研究方法：l l利用数学模型定量描述发酵过程中利用数学模型定量描述发酵过程中 影响细胞生长、基质利用和产物生影响细胞生长、基质利用和产物生 成的各种因素。成的各种因素。l l可分为：分批发酵、补料分批发酵可分为：分批发。

5、学习方式 老师课堂讲授同学们分组 分专题讨论 期末考试 小组讨论 作业 考勤 生物工程下游技术 我国发展生物技术产业 迫切需要两方面人才 从事实验室研发的 上游学术人才 能帮助提升中国的生物科技水平 熟悉科技成果。

6、第六章 生物反应器,生物反应器概述 生物反应器 微生物反应器动物细胞培养反应器生物反应器的发酵参数检测与控制,一、生物反应器概述,1、定义： 2、作用：为细胞代谢提供一个适宜的物理及化学环境，使细胞能更快更好地生长，并得到更多需要的生物量或代谢产物。,3、一个优良的生物反应器应具备： 严密的结构； 良好的液体混合性能； 高的传质和传热速率； 灵敏的检测和控制仪表,4、分类： 按能量的输入方式分：机械搅拌式、气升式、液体循环式 按反应器的操作方式分：间歇式、半间歇式、连续式 按反应器结构特征分：釜式、管式、塔式等,二。

7、第一章生物反应器Bioreactor 第一节概述各种细胞及其代谢产物的生产过程都要通过细胞的培养 而细胞培养所用的装置就是反应器 生物反应器的作用 就是要为细胞代谢提供一个优化的物理及化学环境 使细胞能更快更好地生长 得到更多的需要的生物量或代谢产物 生物反应器 生物反应器是利用酶或生物体 如微生物 所具有的生物功能 在体外进行生化反应的装置系统 是一种生物功能模拟机 如发酵罐 固定化酶或固定化。

8、生物反应工程,戚以政 王炳武 北京化工大学生命科学与技术学院,第五章 生物反应器的传递特性 （4学时）,第一节 反应流体的流变 与剪切特性,一、流体的流变特性模型,牛顿型流体 非牛顿型流体,二、影响反应流变特性的因素,三、流体的剪切作用,第二节 生物反应器的传质特性,一、细胞反应中氧的传递过程,难溶气体,二、细胞反应过程中耗氧与供氧的关系,三、影响氧传递速率的因素,温度 溶质 搅拌 通气,本章完毕。

9、第三章 细胞反应动力学 （微生物反应过程的质量和能量衡算）,3.1 细胞生长及产物生成的反应计量学 反应计量学是对反应物系的组成或反应的程度的量化的研究。通过反应计量学可以得到反应组成分的数量关系及变化规律。反应计量学 反应工程学的理论基础 反应热力学反应动力学 细胞反应的特点 符合化学反应和生化反应的一般规律； 参与反应的组分多；,反应途径错综复杂； 在细胞生长的同时伴随着包括CO2等产物的生成的。微生物细胞化学组成的主要物质为C、H、O、N，及P、S、K、Na等。可将细胞以一般的化学物质的表达形式写作CHON。典型的微生。

10、生物反应工程,本章重点：生物反应器的定义与分类 反应器设计原则； CSTR与CFTR反应器的特点与应用 本章难点： 酶CSTR与CPFR反应器性能的比较； 动物细胞微载体反应器,第7章 生物反应器 (Bioreactor),7.1 生物反应器设计基础 7.1.1 生化反应器的分类 生化反应器是利用生物催化剂进行生化反应的设备。 可从多个角度对其进行分类。 对生化反应器进行这种分类。

11、第六章 典型发酵过程动力学及模型,第一节 概述 第二节 细胞生长及代谢过程动力学 第三节 生物反应器的基本类型,第一节 概述,微生物发酵的实质是生化反应，研究发酵动力学就是研究微生物的生化反应动力学。 主要研究方法： 利用数学模型定量描述发酵过程中影响细胞生长、基质利用和产物生成的各种因素。 可分为：分批发酵、补料分批发酵和连续发酵。,此外发酵动力学又是化学工程的一个分支，其中除了化学反应工。

12、第二章,生物反应器,?,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。,?,生物反应器的作用,：就是为生物体代谢提供一个优化,的物理、化学环境，使生物体能更快。

13、第一章 生物反应器Bioreactor,第一节 概述 各种细胞及其代谢产物的生产过程都要通过细胞的培养，而细胞培养所用的装置就是反应器。 生物反应器的作用：就是要为细胞代谢提供一个优化的物理及化学环境，使细胞能更快更好地生长，得到更多的需要的生物量或代谢产物。 生物反应器：生物反应器是利用酶或生物体（如微生物）所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置系统，是一种生物功能模拟机，如发酵罐、固定化酶。

14、第四章第四章 微生物反应器操作微生物反应器操作 1请用简图分别给出分批操作、流加操作和连续操作中反应器内培养液体积随时间的变化 曲线。 2用简图给出分批培养中初始基质浓度与最大菌体浓度之间的相互关系。 3请给出分批培养、反复分批培养、流加培养、反复流加培养和连续培养中产物生成速率， 并进行比较。 4. 何为连续培养的稳定状态？当0 = dt Pd dt Sd dt dX 时，一定是稳定状态吗？ 5. 在微生物分批培养的诱导期中，细胞接种量X0 ，生成的细胞量为X A0 ，此间死亡细胞量 为X DO ，已知 A A f X X = 0 0 X 。生成的细胞在接种tl 时。

15、第五章 生物反应器,目 录,第一节 生物反应器的基本知识,第二节 培养基预处理设备,第三节 菌种制备设备,全国高等学校高职高专药品类专业卫生部“十一五”规划教材生物制药设备,第四节 发酵设备,第五节 动植物细胞培养设备,学习目标,学习目的 学习生物反应器的结构和工作原理，培养生物反应器操作技能，为发酵操作、细胞培养操作打下知识和技能基础。 知识要求 掌握机械搅拌通风发酵罐、气升式发酵罐、鼓泡塔式发酵罐、膜反应器的结构； 熟悉机械搅拌通风发酵罐、气升式发酵罐、常用动植物细胞培养器的工作原理； 了解灭菌、无菌操作基本原。

16、第一章生物反应器Bioreactor 第一节概述各种细胞及其代谢产物的生产过程都要通过细胞的培养 而细胞培养所用的装置就是反应器 生物反应器的作用 就是要为细胞代谢提供一个优化的物理及化学环境 使细胞能更快更好地生。

17、第四章 微生物反应器操作,41 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。前者主要采用不通氧的深层培养；后者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。就操作方式而言，深层培养可分为：(1)分批式操作(batchoperation)图4l(a)。(2)反复分批式操作(repeated batchoperation)图41(b)。(3)半分批式操作(semibatch operation)图4l(c)。(4)反复半分批式操作(repeated semibatchoperation)图41(d)(5)连续式操作(continuous operation)图41(e)。,分批式操作是指基。

18、学习方式 老师课堂讲授同学们分组、分专题讨论 期末考试 小组讨论 作业 考勤 生物工程下游技术 我国发展生物技术产业，迫切需要两方面人才 ： 从事实验室研发的“上游学术人才”， 能帮助提升中国的生物科技水平；。