《生物反应器和比拟放大精品文稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物反应器和比拟放大精品文稿.ppt（10页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、生物反应器和比拟放大2022/10/231第1页，本讲稿共10页主要内容主要内容l概述概述l生化反应器的特点生化反应器的特点l生化反应器的种类及选择与操作生化反应器的种类及选择与操作l反应器比拟放大反应器比拟放大2022/10/232第2页，本讲稿共10页一一.概述概述生化反应器生化反应器(生物反应器生物反应器)就是为适应生就是为适应生化反应化反应(生物反应生物反应)的特点而设计的反应的特点而设计的反应设备。生化反应器的实质也就是酶反应设备。生化反应器的实质也就是酶反应器。包括酶反应器、微生物反应器（发器。包括酶反应器、微生物反应器（发酵罐）和动植物细胞培养用反应器。酵罐）和动植物细胞培养用反
2、应器。第3页，本讲稿共10页微生物反应器：是生产中最基本也是最主要的设备，微生物反应器：是生产中最基本也是最主要的设备，其作用就是按照发酵过程的工艺要求，保证和控制各其作用就是按照发酵过程的工艺要求，保证和控制各种生化反应条件，如温度、压力、供氧量、密封防漏种生化反应条件，如温度、压力、供氧量、密封防漏防止染菌等，促进微生物的新陈代谢，使之能在低消防止染菌等，促进微生物的新陈代谢，使之能在低消耗下获得较高的产量。耗下获得较高的产量。厌氧生物反应器：厌氧生物反应器：其反应器不需供氧，设备结构一其反应器不需供氧，设备结构一般较为简单。应用于乙醇、啤酒、丙酮、丁醇的生产。般较为简单。应用于乙醇、啤酒
3、、丙酮、丁醇的生产。好氧生物反应器：好氧生物反应器：生产过程中需不断通入无菌空气，生产过程中需不断通入无菌空气，因而其设备的结构比厌氧生物反应器复杂。应用于氨因而其设备的结构比厌氧生物反应器复杂。应用于氨基酸、有机酸、酶制剂、抗生素和单细胞蛋白基酸、有机酸、酶制剂、抗生素和单细胞蛋白SCP等等的生产。的生产。根据反应器通风和搅拌的方式不同可分为三类：机械根据反应器通风和搅拌的方式不同可分为三类：机械搅拌通风式、自吸式和通风搅拌式。搅拌通风式、自吸式和通风搅拌式。第4页，本讲稿共10页二二.生化反应器的特点生化反应器的特点生化反应器的特点生化反应器的特点生化反应与一般化学反应的不同主要在于其反应
4、皆生化反应与一般化学反应的不同主要在于其反应皆由生物催化剂由生物催化剂-酶来催化的。决定了酶反应必须在比酶来催化的。决定了酶反应必须在比较温和的条件下进行，也就是在接近中性的较温和的条件下进行，也就是在接近中性的pHpH、较低、较低的温度及近似细胞生理条件下进行。的温度及近似细胞生理条件下进行。生物的酶系是非常复杂的，在活细胞中它们是相生物的酶系是非常复杂的，在活细胞中它们是相互协调而处于最优化的状态，故活细胞常被用来合互协调而处于最优化的状态，故活细胞常被用来合成一些代谢产物如多糖及蛋白质等。由于反应的环成一些代谢产物如多糖及蛋白质等。由于反应的环境会随着时间的进程而改变，就产生了一个如何控
5、境会随着时间的进程而改变，就产生了一个如何控制反应过程使其最优化的问题。制反应过程使其最优化的问题。第5页，本讲稿共10页对生长细胞来说，要考虑到如何维持发酵的最佳对生长细胞来说，要考虑到如何维持发酵的最佳条件，主要包括细胞营养、代谢的调控以及反应条件，主要包括细胞营养、代谢的调控以及反应产物的干扰。产物的干扰。由于酶作用对底物的高度特异性，它可以定向的产由于酶作用对底物的高度特异性，它可以定向的产生一些用一般化学方法难以甚至无法得到的产品生一些用一般化学方法难以甚至无法得到的产品大多数生化反应都在水相中进行，相对来说产物大多数生化反应都在水相中进行，相对来说产物浓度较低，这就产生了一个产物回
6、收工艺及成本浓度较低，这就产生了一个产物回收工艺及成本的问题。的问题。第6页，本讲稿共10页三三.生化反应器的种类及选择与操作生化反应器的种类及选择与操作按生化反应是在一个相或是在多个相内进行，可分按生化反应是在一个相或是在多个相内进行，可分为均相反应器和非均相反应器。发酵工业中的绝大为均相反应器和非均相反应器。发酵工业中的绝大多数都属于非均相反应器。多数都属于非均相反应器。（一）机械搅拌式生化反应器（一）机械搅拌式生化反应器它是借搅拌涡轮输入混合以及相际传质所需要的功率。它是借搅拌涡轮输入混合以及相际传质所需要的功率。这种反应器的适应性最强，从牛顿型流体直到非牛顿这种反应器的适应性最强，从牛
7、顿型流体直到非牛顿型的丝状菌发酵液，都能根据实际情况和需要，为之型的丝状菌发酵液，都能根据实际情况和需要，为之提供较高的传质速率和必要的混合速度。缺点是机械提供较高的传质速率和必要的混合速度。缺点是机械搅拌器的驱动功率较高，一般搅拌器的驱动功率较高，一般24kw/m3，这对大型的，这对大型的反应器来说是个巨大负担。反应器来说是个巨大负担。第7页，本讲稿共10页2022/10/238第8页，本讲稿共10页2022/10/239第9页，本讲稿共10页全挡板条件全挡板条件是指在一定转速下，再增加罐内附件，轴功率仍是指在一定转速下，再增加罐内附件，轴功率仍保持不变。要达到全挡板条件必须满足下式要求：保持不变。要达到全挡板条件必须满足下式要求：(W/D)Z=0.5D-罐的直径罐的直径Z-挡板数挡板数W-挡板宽度挡板宽度2022/10/2310第10页，本讲稿共10页