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1、半间歇半连续操作反应器第一页，讲稿共二十八页哦8.1 8.1 概述概述8.1.1 8.1.1 半间歇半连续操作的特点半间歇半连续操作的特点可用于连续操作不适合的情况，而过程特性又优于间歇操作。底物和副产物的浓度得到控制，酶或细胞的反应环境可处于稳定的最优条件；可对反应过程灵活调控，获得较高的细胞浓度、产物浓度和生成速率；第二页，讲稿共二十八页哦补料分批操作反复补料分批培养反复分批培养8.1.2 8.1.2 半间歇半连续操作的分类半间歇半连续操作的分类t1t2t3t1t2t3t4t4t1t2t3t4t0t0t0第三页，讲稿共二十八页哦有反馈和无反馈操作第四页，讲稿共二十八页哦8.2 8.2 补料
2、分批培养过程的操作模型补料分批培养过程的操作模型8.2.18.2.1基础模型方程的建立基础模型方程的建立流入反应第五页，讲稿共二十八页哦第六页，讲稿共二十八页哦第七页，讲稿共二十八页哦8.2.28.2.2恒流速流加操作模型恒流速流加操作模型第八页，讲稿共二十八页哦第九页，讲稿共二十八页哦第十页，讲稿共二十八页哦8.2.3 8.2.3 恒定生长参数的流加操作模型恒定生长参数的流加操作模型恒定比生长速率恒定比生长速率恒定比生长速率恒定比生长速率第十一页，讲稿共二十八页哦例例例例8-28-2第十二页，讲稿共二十八页哦8.2.4 8.2.4 定值控制的流加模型定值控制的流加模型1、恒pH法2、恒溶氧法
3、第十三页，讲稿共二十八页哦8.3 8.3 补料分批培养过程的优化补料分批培养过程的优化明确过程的目标函数或优化准则。分析影响反应过程速率的主要因素及其相互关系，建立数学模型。明确过程的现有初始条件和最终要达到状态变量的范围。按目标函数和状态方程选择最优操作与控制策略。第十四页，讲稿共二十八页哦4.2.3 反复分批操作反复分批操作全混式生物反应器V(Xf,Pf)V(Xf,Pf)(1-)V分离器离心或膜分离V(Pf)(1-)V第十五页，讲稿共二十八页哦菌体量衡算：产物衡算：产物生产能力：第十六页，讲稿共二十八页哦4.3 4.3 流加操作流加操作流加操作的特点是控制基质的浓度流加操作的特点是控制基质
4、的浓度参见图参见图4-4第十七页，讲稿共二十八页哦4.3.1 无反馈控制的流加操作无反馈控制的流加操作菌体生长速率：基质消耗速率：培养基体积变化：第十八页，讲稿共二十八页哦1.定流量流加操作菌体衡算：菌体浓度：第十九页，讲稿共二十八页哦2.指数流加操作流量：比生长速率：4.3.2 反馈控制的流加操作（反馈控制的流加操作（略略）比生长速率恒定培养液体积：菌体的量：第二十页，讲稿共二十八页哦4.4 4.4 连续培养连续培养 分批培养时细胞浓度、限制性基质浓度和产物浓度随时间变化。营养物质的消耗或有害代谢物的积累，反应只能在一段时间内进行，而不能维持很长时间。如果向生物反应器中以一定的流量加入新培养
5、基，同时不断排除有害代谢物，生物反应可长期进行下去。这种培养方法就是连续培养，可达到稳定状态。4.4.1单级连续培养以反应器作细胞的物料平衡加入 生长 流出 积累第二十一页，讲稿共二十八页哦菌体生长速率：基质消耗速率：产物生成：第二十二页，讲稿共二十八页哦菌体生长速率：基质消耗速率：产物生成：第二十三页，讲稿共二十八页哦当稳态时：第二十四页，讲稿共二十八页哦这些式子分别表明了稀释率与各物质浓度之间的关系。第二十五页，讲稿共二十八页哦在稳定状态下，=D。由于由于D=F/V，所以当，所以当V一定时，反应也的流量一定时，反应也的流量F可以控制可以控制的大小。的大小。Dcri为临界稀释率.微生物的培养一般在微生物的培养一般在SinKS的条件系进行的，所以的条件系进行的，所以Dcrimax当当Dmax,X-，此时实际上为零，此时已无连续操作的意义。，此时实际上为零，此时已无连续操作的意义。第二十六页，讲稿共二十八页哦最高产物产率：第二十七页，讲稿共二十八页哦第二十八页，讲稿共二十八页哦