ATMI LifeSciences
The Source of Bioprocess Efficiency ?
Integrity ? iCELLis ?
Single-Use Bioreactor for Process Intensification
F l e x i b l e,F a s t,E f f e c t i v e
Features and Configurations
? Integrated mixing system for evenly-distributed media circulation and low shear stress ? Specialized carriers specifically adapted to adherent cell cultures ? Unique waterfall media oxygenation for high oxygen transfer
? Single-use bioreactor made from USP Class VI rigid plastic to ensure process reliability
? Modular height of fixed-bed – from 2cm to 10cm – offering several configurations of small and large scale The iCELLis bioreactor is available in two formats:
? The iCELLis nano system for feasibility studies and small-scale production ? The iCELLis 500 system for industrial scale manufacturing (up to 500m 2)
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678The iCELLis 500 bioreactor on its fully-integrated skid
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T able 1: Configurations of iCELLis bioreactors at small and manufacturing scale
n c y F r o m
h n o l o g y
The iCELLis 500 bioreactor is operated through a fully-integrated process control unit designed to fit with GAMP and 21CFR part 11 require-ments. It operates with a SCADA system (inTouch) developed by Wonderware which offers maximum functionality for process control and data acquisition. The data and alarms generated during the cell culture batch are stored on a local hard-drive in a secured Wonderware format. An additional network interface card, as well as an Ethernet port, is included in the system to connect it to the user’s network and enable custom data history. In addition, the system allows real-time alarming (option) by sending the pre-defined user an SMS or e-mail message in case of an unex-pected event. ATMI IT experts can support integration of the iCELLis process control system in GMP environments. Performance
The fixed-bed design of the iCELLis system makes it the perfect solution for process intensification, providing a large cell growth surface area while keeping the volumes very small. In only 25L of volume, iCELLis accommodates up to 500m2 of growth area, which, when compared with available surfaces of multitray systems and roller bottles, corresponds to a huge reduction in volumes. Table 2 illustrates the iCELLis 500/500m2 is equivalent to 794 cell stacks with 10 trays and 5,882 Roller Bottles at 850cm2 each.
ATMI, Rue de Ransbeek 310, 1120 Brussels, Belgium, +32 2 264 18 80 ? ATMI, 10851 Louisiana Avenue South, Bloomington , MN 55438 USA, 800.966.6698 or 952.942.0855 https://www.doczj.com/doc/4b9348448.html, ? info@https://www.doczj.com/doc/4b9348448.html,
? 2011, 2012 ATMI, Inc. All rights reserved. ATMI, the ATMI logo, Integrity and iCELLis are trademarks or registered trademarks of Advanced Technology Materials, Inc. in the U.S., other countries, or both.
ATMI LifeSciences
The Source of Bioprocess Efficiency ?
Brochure BD007E 1105rev2
T able 3: Cell densities and specific productivities achieved with iCELLis systems (several mammalian cell lines). Comparison is with multitray systems/Roller Bottles.
In addition to volume reduction, the use of a filled, fixed-bed in the iCELLis system enables higher specific productivity than in classical systems. To demonstrate the impact of iCELLis bioreactors on cell densities and productivity, many cultures were performed with several cell lines (Table 3). Results clearly highlight that the growth matrix inside the iCELLis system is a favored growth environment which, together with controlled cell culture parameters, can significantly increase the biomass amplification, as well as the number of viral particles produced by each cell (specific pro-ductivity). Additional experiments demonstrated that iCELLis bioreactors require limited adaptation protocols and enable easy, straightforward scale-up for the majority of mammalian cell lines.
T able 2: Available surface area in an iCELLis 500 system and comparison with multitray systems/Roller Bottles.
在培养液和工艺未优化情况下 细胞悬浮培养密度可达 2.5 X 107cells/ml 一个50L纸片载体灌注系统的体积产量相当于1200个大转瓶的生产车间！ 20-40ml 模拟反应器系统用于工艺优化研究。 https://www.doczj.com/doc/4b9348448.html, 激流式灌注反应器 激流式灌注反应器配合激流式生物反应器使用，采用新型外循环式纸片灌注培养工艺，以纸片作为载体，利用激流式细胞培养器控制溶氧、pH、温度等细胞生长条件。
◆ 激流式灌注反应器细胞生长数据 ● 蛋白抗体生产用纸片载体灌注式不同细胞生长密度×纸片载体总重量 细胞名称5L灌注系统（细胞数/克载 体×载体总重量150克）50L灌注系统（细胞数/克载体× 载体总重量1200克） 150L灌注系统（细胞数/克载体 ×载体总重量3600克） CHO-K1 13.7×108cells/g×150g 16.4×108cells/g×1200g 正在进行中 CHO-S 21.0×108cells/g×150g 25.0×108cells/g×1200g 18.0×108cells/g×3600g 结论：一个150L纸片载体灌注系统连续灌注和丰收一个月的体积产量相当于一个国际水平的1500L的大型流加悬浮 培养罐。 优势：一次性使用纸片灌注系统，工艺简单，细胞生存活力特别稳定，适合于发展中国家大规模蛋白质和抗体药物生产。 ● 疫苗生产用纸片载体灌注式不同细胞生长密度×纸片载体总重量 细胞名称 5L灌注系统（细胞数/克载体 ×载体总重量150克） 50L灌注系统（细胞数/克载 体×载体总重量1200克） 150L灌注系统（细胞数/克载 体×载体总重量3600克） VERO（人） 6.0×108cells/g×150g 6.5×108cells/g×1200g 正在进行中 MDCK（人） 5.0×108cells/g×150g 正在进行中 正在进行中 Marc145（兽） 3.5×108cells/g×150g 正在进行中 正在进行中 ST1（兽） 4.0×108cells/g×150g 正在进行中 正在进行中 DF-1（鸡） 2.5×108cells/g×150g 正在进行中 正在进行中 CIK（鱼） 1.0×108cells/g×150g 正在进行中 正在进行中 EPC（鱼） 1.2×108cells/g×150g 正在进行中 正在进行中 结论：1、一个50L纸片载体灌注系统的体积产量相当于1200个大转瓶的生产车间，特别适合于大规模人用、兽（包括鸡和鱼）疫苗生产。同时，也是适合烈性传染病（例如禽流感和SARS）国家和军队的疫苗应急生产方法。 2、低成本、一次性使用，适合于发展中国家大规模疫苗生产的全部中国制造的高端生物反应器。 优势：1、由于一次性使用纸片灌注系统细胞密度特别高，所以细胞之间生长的相互支持力度大，生存活力特别强。 2、与使用转瓶和微载体冲洗和酶消化的接种方法相比，一次性使用纸片灌注系统细胞容易冲洗和酶消化，所 以解决了逐级放大的接种问题。 3、实现DO、pH、温度等培养条件的自动控制 ◆ 激流式灌注反应器的优势 ● 系统无气升装置、鼓泡或搅拌器，使剪切力最小化。 ● 培养液以一定流速流过纸片，供给贴壁依赖性细胞所需养分，在细胞周围形成稳定的流体轨道，可提供细胞生 长、交流和形成的三维结构。 ● 新型纸片适用于多种细胞系，可提供传统培养模式（转瓶等）无法比拟的细胞吸附面积，更利于细胞吸附和生 长。 ● 可解决贴壁培养放大问题，且空间占用少、操作简便、条件要求低。 ● 一次性纸片灌注培养系统用后就弃，可避免交叉污染、缩短批间处理周期，无需清洗、消毒、验证，极大地提 高工作效率。 ● 灌注袋事先经过γ射线照射，即拆即用。灌注袋也适用于5L,50L,150L激流式反应器。 激流式灌注反应器培养体系能力比一般反应器高出20倍，是细胞商业化培养、疫苗工业大规模生产的首选。
第四章 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 P d dt S d 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X 0 ，生成的细胞量为X A 0 ，此间死亡细胞量为X DO ，已知A A f X X =00X 。生成的细胞在接种t l 时间后开始指数型繁殖， t l 以后的细胞量为X，请推导出的关系式。f A 分别等于0，0.2，0.4，0.6，0.8，并作图表示出。 )(l t f X =6.一定的培养体系中细胞以一定的比生长速率进行生长繁殖，如果计划流加新鲜培养基，同时保证细胞的生长速率不变，请问如何确定新鲜培养基的流加速度。 7. 试比较微生物分批培养与连续培养两种操作中的细胞生长速率。微生物的生长可采用Monod方程表达。 8. 面包酵母连续培养中，菌体浓度为10kg/m 3，菌体生成速度为10kg/h，求流加培养基中基质（乙醇）浓度及培养液的量。稀释率1.0=D h-1,Y X/S =0.5kg/kg （以细胞/基质计），可采用Monod 方程，已知μ max = 0.15h -1,K S = 0.05kg /m 3。 9．恒化器进行具有抑制作用的连续培养，比生长速率可由式S i i S C K C K S ++=)1(max μμ 给出，其中g g Y L g C L g K S X i S /1.0,/05.0,/0.1===（ 以细胞/ 基质计）， L g X L g C S /05.0,/0.100==,，求菌体的最大生产速率与相应的稀释率D max ，并与没有抑制时相比较。 10. 一种细菌连续（恒化器）培养中获得如下数据。μ 为比生长速率，S 为限制性基质浓 度，若反应适用Monod 方程，求 和 。 11. 以碳源为限制基质的连续发酵过程中，有一位研究者在研究温度对细胞得率的影响时，发现当温度高于最适生长温度时，细胞得率下降。对此现象一般的解释是因为细胞内为维持细胞活力所消耗的能量增加的缘故。但是，有些研究者研究提出细胞得率在稳态下下降是因为细胞本身活力降低。这一解释也有道理，因为细胞的死亡率是温度的函数。（1）请你利用关于连续培养理论，解释上述温度对细胞得率影响的两种理由。（2）如何设计一些实验来证明在（1）中所导出的方程式的真实性？实验设计应包括实验步骤、所需的分析方法及
世上无难事，只要肯攀登 上海明工重型设备有限公司 上海明工重型设备有限公司始建于1956 年（原上海大明铁工厂），是一家出口企业。公司以生产大、中型系列矿山机械、冶金机械、建材设备为主，集研发、生产、销售为一体的股份制企业。70 年代，公司参加了我国首次运载火箭研制工作，攻克了钢铝合金的焊接难关，试制成功火箭燃料箱，获得上海市重大科技进步一等奖，周恩来总理曾高度赞扬：“大明、大明，大名鼎鼎”。2005 年，为配合市政建设，公司在上海嘉定马陆高科技园区置地50 余亩，新建厂房18000 平方米，资产1.5 亿，员工400 多人，拥有专业技术人员70 多人，中、高级工程师20 多人的专业技术队伍，拥有一支训练有素的铆工和焊工队伍。 公司注重基础管理，建有企业管理网络，工作现场实现定置管理，物流实现ABC 管理，公司内部实行计算机信息化，生产技术进行微机管理，产品开发工艺采用CAD、CAPP 技术，公司不断坚持新产品研发和研制，投入技改资金，完善产品开发，满足用户的不同需求。 公司将继续高举“实业报国、振兴中华民族经济”的旗帜，将一如既往地发挥长期的技术优势，在设备精良、设计能力高强、生产队伍宏大的前提下，实现与国际水准接轨，竭诚与四海宾朋携手再创辉煌、共同托起中华民族工业的太阳。 经营信条：创民族名牌，让用户满意是我们永久的追求。 公司产品包括大型球磨机、大型回转窑、烘干机、成套水泥生产线、鄂式破碎机系列、反击式破碎机系列、制砂机（冲击式破碎机）系列、振动给料机系列、振动筛系列、洗砂机系列、皮带输送机等几十种系列、数百余种规格的煅烧、破碎、制粉成套设备,广泛适用于矿业、化工、冶金、建材、煤炭、耐火材
综合实训一生物反应器的操作 一、目的要求： 1.掌握机械搅拌通风发酵罐的基本结构 (1)发酵罐主体 (2)蒸汽灭菌系统：正确把握各阀门的操作 (3)通气系统 (4)加热冷却循环系统：各管道联络关系 (5)搅拌动力系统 (6)智能控制系统 2.掌握发酵罐小试的基本操作，包括：培养基配制，灭菌，接种，参数设定 3.掌握发酵过程中的参数测定和在线控制，包括：pH，DO，温度，搅拌速度， 生物量，残糖含量，产物生成量，消泡，CO2。 4.运用所学知识分析发酵过程中的实验数据，讨论某一特定菌株的发酵规律。 二、实验试剂和仪器 1、解脂假丝酵母AS2.1379培养基的配制 培养温度：30℃ 培养时间：2天 （1）种子培养基(100ml)：蔗糖2.0g, 蛋白胨0.5g,NaCl 0.2g, K 2HPO 4 0.2g, 酵母浸膏0.5g； (2)发酵培养基：(%,W/V): 豆油4.0, 全脂豆粉4.0, K2HPO4 0.1, KH2PO4 0.1. 2、主要试剂和原料 菜籽油、橄榄油、玉米油、叔丁醇、甲醇、NaOH、CuSO4 3、仪器 分光光度计、CRYOBANK TM菌种保存管、摇床、电子天平、恒温培养箱、超净
实验台、离心机、50ml锥形瓶、培养皿、离心管、移液管、滴管、烧杯等 三、实验步骤 1、发酵罐操作步骤： （一）了解机械搅拌通分发酵罐的基本结构 （1）．罐体 （2）．发酵罐的搅拌系统 （3）．空气供给系统 （4）．温度控制系统 （5）．pH控制系统 （6）．过程变量的测量 （7）．灭菌系统 （二）生物过程灭菌与发酵过程的操作 1、灭菌操作过程 2、发酵过程操作 （三）测量与控制系统 2、具体操作过程 1）. 了解机械搅拌通分发酵罐的基本结构 2）. 培养基的配制 3）. 装料、灭菌 4）. 溶氧电极“0”的标定 灭菌完毕，此时发酵罐中为100％水蒸气分压，标定溶氧为“0” 5）. 降温冷却 6）. 取样操作 旋松放料口螺旋阀门（开启方向与正常螺旋相反），打开取样阀，先弃掉约20-30mL样液（为什么？），再收集30-50mL灭菌培养基液体，关闭放料阀、取样阀、样液用已灭菌的4层纱布过滤样液（4℃冰箱保存），样液作用测定用。7）. 接种 当罐温降低至40℃以下时，采用火圈法接种摇瓶种子100mL。 火圈法接种：当各测量参数显示正常稳定时，就可进行接种（接种时应确保
MBR膜技术一体化污水处理设备 发布时间：2020-04-24 江西科丰环保有限公司 本实用新型公开了一种MBR膜技术一体化污水处理设备，包括罐体，罐体的顶部设有与其内部连通的进水管;罐体的中部设有好氧及MBR膜生物反应单元格，在好氧及MBR膜生物反应单元格的两侧设有缺氧单元格和厌氧单元格;缺氧单元格与厌氧单元格之间通过管路连通;好氧及MBR膜生物反应单元格的顶部设有与罐体连通的出水管和与缺氧单元格连通的溢流堰;底部设有与进水管相连通的进水口。本实用新型结构紧凑，通过各单元格间的开孔及内部管路实现污水的循环流动，由于管路短阻力小，单元格间污水的循环流动通过好氧曝气所充气体形成的液面差就能实现，节省了机械提升环节，节约了能源。 权利要求书 1.一种MBR膜技术一体化污水处理设备，包括罐体、厌氧单元格、缺氧单元格和好氧及MBR膜生物反应单元格，其特征在于：所述的厌氧单元格、缺氧单元格和好氧及MBR膜生物反应单元格沿着罐体横截面分左中右分布，好氧及MBR膜生物反应单元格位于中部，缺氧单元格、厌氧单元格分别在左右两侧;所述的罐体的顶部设有与其内部连通的进水管;所述的缺氧单元格与厌氧单元格之间通过管路连通;好氧及MBR膜生物反应单元格的顶部设有与罐体连通的出水管和与缺氧单元格连通的溢流堰;底部设有与进水管相连通的进水口。 2.如权利要求1所述的MBR膜技术一体化污水处理设备，其特征在于：所述的好氧及MBR 膜生物反应单元格包括一个MBR膜生物反应器，所述的MBR膜生物反应器的底部设有固定于罐体上的曝气器，在MBR膜生物反应器的顶部设有MBR出水管。
3.如权利要求1所述的MBR膜技术一体化污水处理设备，其特征在于：在所述的在厌氧单元格和缺氧单元格中布有提高污泥浓度及生化接触面积的填料。 4.如权利要求1所述的MBR膜技术一体化污水处理设备，其特征在于：所述的BR膜技术一体化污水处理设备的横截面为圆形或长方形或正方形。 说明书 一种MBR膜技术一体化污水处理设备 技术领域 本实用新型属于环保领域，具体说是一种用缺氧-厌氧-好氧-膜生物反应处理工艺处理污水的一体化污水处理设备。 背景技术 目前应用MBR膜技术处理污水的一体化设备，一般采用厌氧生化、缺氧生化、好氧MBR 膜生物反应工艺处理，并且各工艺段沿一体化设备长度方向分段布置，各工艺段间需要污水、污泥回流时，就外加泵来实现。因此，能耗高，操作维护复杂，因回流量受限制脱磷脱氮去除率低。 实用新型内容 本实用新型针对目前一体化污水处理设备存在能耗高，操作维护复杂，脱磷脱氮去除率低的缺点，提供一种MBR膜技术一体化污水处理设备。 本实用新型采用以下技术方案： 一种MBR膜技术一体化污水处理设备，包括罐体、厌氧单元格、缺氧单元格和好氧及MBR 膜生物反应单元格;所述的厌氧单元格、缺氧单元格和好氧及MBR膜生物反应单元格沿着罐体横截面分左中右分布，好氧及MBR膜生物反应单元格位于中部，缺氧单元格、厌氧单元格分别在左右两侧;罐体的顶部设有与其内部连通的进水管;所述的缺氧单元格与厌氧单元格之间通过管路连通;好氧及MBR膜生物反应单元格的顶部设有与罐体连通的出水管和与缺氧单元格连通的溢流堰;底部设有与进水管相连通的进水口。 所述的好氧及MBR膜生物反应单元格包括一个MBR膜生物反应器，所述的MBR膜生物反应器的底部设有固定于罐体上的曝气器，在MBR膜生物反应器的顶部设有MBR出水管。 在所述的在厌氧单元格和缺氧单元格中布有提高污泥浓度及生化接触面积的填料。 一体化污水处理设备的横截面为圆形或长方形或正方形。 本实用新型主要包括厌氧单元格、缺氧单元格、好氧及MBR膜生物反应单元格，其不同于一般一体化污水处理设备，其上述三单元格，沿着一体化设备横截面分左中右分布，好氧及MBR膜生物反应单元格位于中部，缺氧单元格、厌氧单元格分别在左右两侧。该一体化污水处理设备的横截面为圆形或长方形(方形);厌氧单元格、缺氧单元格、好氧及MBR膜生物反应单元格通过开孔及内部管路实现污水的循环流动。 本实用新型的有益效果如下： 这种布置方式结构紧凑，通过各单元格间的开孔及内部管路实现污水的循环流动，由于管路短阻力小，单元格间污水的循环流动通过好氧曝气所充气体形成的液面差就能实现，因此节省了机械提升环节，节约了能源。同时由于污水在各单元间的多次循环，脱磷脱氮去除率的高。
赛多利斯一次性生物反应器 高性能一次性平台 近年来，赛多利斯的一次性生物反应器已应用到现代生物制药工艺中。它们不仅十分灵活，还能减少投资和运营成本。 今天，赛多利斯拥有一系列一次性生物反应器，是哺乳动物细胞培养、苛刻的高细胞密度，以及基于微载体工艺的理想之选。 赛多利斯已经开发出15 mL 的 ambr? 15 和2,000 L 的 BIOSTAT STR?一次性生物反应器，能够提供简单、直接的放大和缩小工艺。即使在大规模下，赛多利斯的产品一样能够保持卓越的性能，所以无论是当下还是未来，赛多利斯都能完全满足您从工艺开发到商业生产阶段的一切需求。 利用ambr?方案开发您的工艺。借助赛多利斯的Flexsafe? RM 工艺袋，组合成为种子培养中的预发酵罐；最后使用的Flexsafe STR?工艺袋用于珍贵产物的临床或商业生产。 Flexsafe?薄膜是赛多利斯一次性生物反应器的一大核心要素。Flexsafe?可确保最敏感的细胞系具有卓越的可重复生长行为，并在所有步骤中满足您对稳健
性和易用性的一切要求。为您提供前所未有的供应保证。赛多利斯与树脂和薄膜供应商的长期战略合作关系，确保了完全的可追溯性。 1.ambr? 15 细胞培养系统 2.ambr? 15 微生物发酵系统 3.ambr? 250 高通量系统 4.ambr? 250 高通量灌注培养系统 5.ambr? 250 modular 系统 6.BIOSTAT STR? & Flexsafe STR? 7.BIOSTAT? RM & Flexsafe? RM 8.BIOSTAT? RM TX & Flexsafe? RM TX 工艺袋 9.UniVessel? SU 连接上游 深入了解赛多利斯集成上游平台的概念。一次性技术是这一系列产品的支柱，不仅确保了卓越的工艺安全性和最佳的上市时间，还降低了产品成本。赛多利斯的薄膜供应确保完全的可追溯性。 细胞培养创新 在过去十年中，赛多利斯一直致力于上游技术的开发和优化，以应对重要的工业挑战。BioProcess international 补充说明了赛多利斯团队开发的各项产品及其特性，其中配有Flexsafe?薄膜的一流完整上游平台可助力客户实现安全、卓越和可重复的细胞培养支持。 ?细胞培养的创新|生物工艺 PDF | 4.4 MB | 2020年5月13日
生物反应器 生物反应器，是指利用自然存在的微生物或具有特殊降解能力的微生物接种至液相或固相的反应系统。目前研究得最多的两种反应器是“升降机型反应器”和“土壤泥浆反应器”。升降机型反应器是通过水相的流动来提供适当的营养、碳源和氧气，从而达到降解土壤中污染物质的目的。与固相系统相比，生物反应器能够在更短的时间内将污染物进行有效降解。该生物反应器技术已经应用于有机污染土壤的生物修复中。通过研究生物反应器，我们可以了解到：可以知道为达到一定的生产目的需要多大的生物反应器，确定什么样的结构更好；其次，对已有的生物反应器进行分析，达到优化的目的；还有就是分析各种生物反应器的数据，从而对细胞的生长、代谢等过程有更加深入的理解，生物反应器是工程学的一部分也是化学工程的一个分支，加上成本低.、设备简单、效率高、产品作用效果显著、减少工业污染等优点使他能够在很多方面都有着重要的应用，如改良乳汁品质、生产药用蛋白、外源基因在动物体内的位点整合问题、.乳蛋白基因表达组织特异性问题、目的蛋白的翻译后修饰问题、转基因表达产物的分离和纯化问题、转基因的技术与方法问题、伦理道德问题等诸多方面。 生物反应器经历了三个发展阶段：细菌基因工程、细胞基因工程、转基因动物生物反应器。转基因动物生物反应器的出现之所以受到人们极大的关注，是因为它克服了前两者的缺陷，即细菌基因工程产物往往不具备生物活性，必须经过糖基化、羟基化等一系列修饰加工后才能成为有效的药物，而细胞基因工程又因为哺乳动物细胞的培养条件要求相当苛刻、成本太高而限制了规模生产。另外，转基因动物生物反应器还具有产品质量高、容易提纯的特点。一般把目的片段在器官或组织中表达的转基因动物叫做动物生物反应器。几乎任何有生命的器官、组织或其中一部分都可以经过人为驯化为生物反应器。从生产的角度考虑，生物反应器选择的组织或器官要方便产物的获得，例如乳腺、膀胱、血液等，由此发展了动物乳
生物反应器项目规划方案 投资分析/实施方案
报告说明— 该生物反应器项目计划总投资11052.87万元，其中：固定资产投资7881.50万元，占项目总投资的71.31%；流动资金3171.37万元，占项目总投资的28.69%。 达产年营业收入24035.00万元，总成本费用18993.65万元，税金及附加191.28万元，利润总额5041.35万元，利税总额5927.99万元，税后净利润3781.01万元，达产年纳税总额2146.98万元；达产年投资利润率45.61%，投资利税率53.63%，投资回报率34.21%，全部投资回收期4.42年，提供就业职位433个。 生物反应器是指利用自然存在的微生物或具有特殊降解能力的微生物接种至液相或固相的反应系统。一次性生物反应器作为更替可清洗以及可重复使用系统的替代品，自使用起即能发现他们的显著差异及影响。一次性组件能够提高生产灵活性、增强无菌保证、降低前期资本投入以及加速新设施启动。全球生物反应器产业市场规模将从2020年的18亿美元增长到2025年的42亿美元，在预测期内的复合年增长率为18.5%。小型企业和初创企业越来越多地采用SUBs降低了自动化的复杂性，减轻了海洋生物的种植，降低了能源和水的消耗，生物制剂市场不断增长，SUBs的技术进步以及生物制药研发的不断增长等因素推动生物反应器市场的增长。
第一章概况 一、项目概况 （一）项目名称及背景 生物反应器项目 （二）项目选址 某某工业园 对各种设施用地进行统筹安排，提高土地综合利用效率，同时，采用 先进的工艺技术和设备，达到“节约能源、节约土地资源”的目的。节约 土地资源，充分利用空闲地、非耕地或荒地，尽可能不占良田或少占耕地；应充分利用天然地形，选择土地综合利用率高、征地费用少的场址。 （三）项目用地规模 项目总用地面积26960.14平方米（折合约40.42亩）。 （四）项目用地控制指标 该工程规划建筑系数78.46%，建筑容积率1.11，建设区域绿化覆盖率6.51%，固定资产投资强度194.99万元/亩。 （五）土建工程指标
教学基本内容： 讲授微生物反应器的操作方式，包括分批式操作、连续式操作、流加式操作。连续式操作的定义、数学模型，连续稳态操作条件，连续操作的优缺点，在生产上和科研中的应用；流加式操作的定义、数学模型，定流量流加、指数流加的概念，流加式操作的控制优化问题。分批式操作下微生物生长曲线。 5.1 微生物反应器操作基础 5.2连续式操作 5.3 流加式操作 5.4 分批式操作 授课重点： 1. 三种基本操作方式的比较。 2. 单级连续式操作的数学模型，连续稳态操作条件，冲出现象。 3. 连续操作的优缺点及在生产上和科研领域的应用。 4 流加式操作的数学模型，指数流加和定流量流加的概念。 5. 流加操作的控制与优化。 6. 分批式操作下微生物的生长曲线。 难点： 1. 连续式操作的数学模型。 2. 多级连续培养的数学模型。 3. 流加式操作的数学模型。 本章主要教学要求： 1. 理解微生物反应器操作方式的概念。注意连续式操作、流加式操作和分批式操作的区别。 2. 理解和掌握连续式操作的数学模型及连续稳态操作条件。 3. 理解指数流加和定流量流加的区别。 4. 了解连续式操作的优缺点和应用。 5. 了解流加式操作的优化和控制。
5.1微生物反应器操作基础 5.1.1 微生物反应器操作方式 分批式操作：是指基质一次性加入反应器内，在适宜条件下将微生物菌种接入，反应完成后将全部反应物料取出的操作方式。 连续式操作：是指分批操作进行到一定阶段，一方面将基质连续不断地加入反应器内，另一方面又把反应物料连续不断的取出，使反应条件不随时间变 化的操作方式。 流加式操作：是指先将一定量基质加入反应器内，在适宜条件下将微生物菌种接入反应器中，反应开始，反应过程中将特定的限制性基质按照一定要求 加入到反应器内，以控制限制性基质浓度保持一定，当反应终止时取 出反应物料的操作方式。 V V V 图5－3连续式操作
第四章微生物反应器操作习题答案 4．答：连续培养的稳定状态，是指菌体的生长与反应液的排放、基质的流加与反应消耗及 反应液排放、产物的生成与反应液排放达到了动态平衡，因此菌体浓度、基质浓度、产物浓 度保持恒定，即，并不一定是稳定状态。如菌体因生长环境不利出现了死亡时，也满足，但不能 说是稳定状态，此时是一种静止状态，而不是动态平衡。 5．解：诱导期结束时的菌体量： X = X0 + X AO □ X DO = X0 + f A X0 □ X DO = (1+ f A )X0-X DO 菌体在t l 时间后开始指数型繁殖，因此 边界条件： t = t l , X = (1+ f A )X0 □ X DO 积分，得 X = [(1+ f A )X0 □ X DO ]exp[μ (t □ t l )]，如图所示。 当f A = 0, X = (X0 □ X DO ) exp[μ (t □ t l )] ； 当f A = 0.2, X = (1.2X0 □ X DO ) exp[μ (t □ t l )] 当f A = 0.4, X = (1.4X0 □ X DO ) exp[μ (t □ t l )] 当f A = 0.6, X = (1.6X0 □ X DO ) exp[μ (t □ t l )] 当f A = 0.8, X = (1.8X0 □ X DO ) exp[μ (t □ t l )]
6．答：设菌体生长比速为μ，菌体浓度为X，则菌体生长速率为μX。为保证菌体生长速率 不变，应采取指数流加方式，控制稀释率D = μ ，此时流加操作可达到拟稳态， 菌体生长速率DX = uX 。 7．答：微生物的生长可用莫诺方程表达，即 分批培养中菌体生长速率 连续培养中菌体生长速率：
动物细胞培养生物反应器的操作模式 米力 第四军医大学细胞工程中心，国家863西安细胞工程基地 陕西西安，710032 动物细胞培养工艺的选择首先考虑的重要一点是该产品所涉及的生物反应器系统。选择反应器系统也就是选择产品的操作模式，操作模式选择将决定该产品工艺的产物浓度、杂质量和形式、底物转换度、添加形式、产量和成本，工艺可靠性等。与许多传统的化学工艺不同，动物细胞反应器设备占整个工艺资金总投入的主要部分（＞50%），也就是说动物细胞培养工艺的选择主要部分是生物反应器系统的选择。选择反应器系统及培养工艺时，必须对工艺的整体性进行全面考虑，主要包括以下几个方面：细胞株及生长形式、产物表达量和稳定性，培养基质及代谢物，产物分离和纯化难度等。 动物细胞大规模培养的生物反应器操作模式，一般分为分批式操作（batch）、流加式操作（Fed-batch）、半连续式操作（semi-continuous）、连续式操作（continuous）和灌流式操作（perfusion）五种操作模式。 1. 批式操作（batch culture） 批式操作是动物细胞规模培养发展进程中较早期采用的方式，也是其它操作方式的基础。该方式采用机械搅拌式生物反应器，将细胞扩大培养后，一次性转入生物反应器内进行培养，在培养过程中其体积不变，不添加其它成分，待细胞增长和产物形成积累到适当的时间，一次性收获细胞、产物、培养基的操作方式。 该方式的特点:(1) 操作简单。培养周期短，染菌和细胞突变的风险小。反应器系统属于封闭式，培养过程中与外部环境没有物料交换，除了控制温度、pH值和通气外，不进行其他任何控制，因此操作简单，
ATMI LifeSciences The Source of Bioprocess Efficiency ? Integrity ? iCELLis ? Single-Use Bioreactor for Process Intensification
F l e x i b l e,F a s t,E f f e c t i v e
Features and Configurations ? Integrated mixing system for evenly-distributed media circulation and low shear stress ? Specialized carriers specifically adapted to adherent cell cultures ? Unique waterfall media oxygenation for high oxygen transfer ? Single-use bioreactor made from USP Class VI rigid plastic to ensure process reliability ? Modular height of fixed-bed – from 2cm to 10cm – offering several configurations of small and large scale The iCELLis bioreactor is available in two formats: ? The iCELLis nano system for feasibility studies and small-scale production ? The iCELLis 500 system for industrial scale manufacturing (up to 500m 2) 1234 5 678The iCELLis 500 bioreactor on its fully-integrated skid 9 T able 1: Configurations of iCELLis bioreactors at small and manufacturing scale
即用、方便、操作灵活的台式生物反应器
Mobius CellReady 3L 的一次性生物反应器用Mobius一次性生物反应器技术优化您的工艺 以一次性使用的生物过程容器和系统为特色的Mobius产品系 列，提供更快的周转时间，性能可靠，即开即用性能。 Mobius CellReady3升生物反应器是一种一次性使用的生物反应 器，用于哺乳动物细胞培养。 Mobius CellReady 3升生物反应器结合了可预知性和一次性材料 相结合搅拌罐的灵活设计，使其成为台式规模细胞培养工艺 优化中的理想的解决方案。 即用、方便 Mobius CellReady生物反应器是即开即用。预组装好并且经过γ辐照，与传统的玻璃生物反应器相比，可大大降低准备时间。因此，可以极大减少周转时间——从几天降到几小时。此外，Mobius CellReady生物反应器每次初始装配都是一致的，消除了因为玻璃生物反应器装配不当所带来的风险，增强了工艺的一致性。与常用的控制主机兼容 Mobius CellReady生物反应器通过电机适配器（另售）可以和最标准、最常用的生物反应器控制器匹配。可以提供适合多种电机的适配器，请参见具体的订货信息。CellReady的探针接口适合标准的12毫米探头。此外，它还和大多数标准的3升加热毯相兼容。如果需要，还可以选择和热循环水浴匹配的、有夹套的生物反应器。 细胞培养表现和物理特征 MobiusCellReady3升生物反应器展现了与传统玻璃生物反应器相近的细胞培养性能和物理参数，如KLa值，加热性能，和混合时间，使其成为传统玻璃生物反应器一个方便，有效的替代品。 细胞培养性能的比较 使用下图所示（见表1）的条件，用Applikon的EZ -controls运行七个单独的生物反应器，比较在玻璃反应器和CellReady3升生物反应器中CHO细胞的生长，细胞存活率和滴度。细胞存活率用VI-活细胞计数法测得值除以台盼蓝染色法所得总细胞数。IgG水平，采用对小鼠IgG抗体的酶联免疫吸附试验确定。细胞计数，存活率和滴度测定，每天两次，直到活力下降为连续2个采样点低于75％（图1-3）。 操作灵活 使用Mobius CellReady 3升生物反应器具有一次性技术和传统的台式玻璃搅拌式生物反应器相结合的好处： ? 用传统的玻璃生物反应器形状设计； ? 预安装，可热焊接的C - Flex?管 ? 气体过滤器，补充通气口， 2个进气口过滤器 ? 3个探测器端口和1个测温套管 ? 开放式管路烧结式微分布器； ? 流体添加/排放 - 4个流体添加管路 - 1个液面下流体入口/出口 - 底部排放口用于收获 - 在线小量加样口（如消泡） - 采样：液面下罐壁边集成式取样，以减少抽样死体积Mobius CellReady 3L生物反应器特点：在很短的时间内实现周转——最大限度地缩短批培养之间的停机时间，使实验室资源被最大化利用 利用现有的主机控制器——不需要添置额外的设备就可以切换到一次性的解决方案 不会影响性能表现——在性能上可与传统玻璃生物反应器相媲美
动物细胞培养生物反应器的操作模式
动物细胞培养生物反应器的操作模式 米力 第四军医大学细胞工程中心，国家863西安细胞工程基地 陕西西安，710032 动物细胞培养工艺的选择首先考虑的重要一点是该产品所涉及的生物反应器系统。选择反应器系统也就是选择产品的操作模式，操作模式选择将决定该产品工艺的产物浓度、杂质量和形式、底物转换度、添加形式、产量和成本，工艺可靠性等。与许多传统的化学工艺不同，动物细胞反应器设备占整个工艺资金总投入的主要部分（＞50%），也就是说动物细胞培养工艺的选择主要部分是生物反应器系统的选择。选择反应器系统及培养工艺时，必须对工艺的整体性进行全面考虑，主要包括以下几个方面：细胞株及生长形式、产物表达量和稳定性，培养基质及代谢物，产物分离和纯化难度等。 动物细胞大规模培养的生物反应器操作模式，一般分为分批式操作（batch）、流加式操作（Fed-batch）、半连续式操作（semi-continuous）、连续式操作（continuous）和灌流式操作（perfusion）五种操作模式。 1. 批式操作（batch culture） 批式操作是动物细胞规模培养发展进程中较早期采用的方式，也是其它操作方式的基础。该方式采用机械搅拌式生物反应器，将细胞扩大培养后，一次性转入生物反应器内进行培养，在培养过程中其体积不变，不添加其它成分，待细胞增长和产物形成积累到适当的时间，一次性收获细胞、产物、培养基的操作方式。
该方式的特点:(1) 操作简单。培养周期短，染菌和细胞突变的风险小。反应器系统属于封闭式，培养过程中与外部环境没有物料交换，除了控制温度、pH值和通气外，不进行其他任何控制，因此操作简单，容易掌握；(2)直观的反应细胞生长代谢的过程。由于培养期间细胞的生长代谢是在一个相对固定的营养环境，不添加任何营养成分,因此可直观的反应细胞生长代谢的过程,是动物细胞工艺基础条件或"小试"研究常用的手段；(3)可直接放大。由于培养过程工艺简单，对设备和控制的要求较低，设备的通用性强，反应器参数的放大原理和过程控制，比较其它培养系统较易理解和掌握，在工业化生产中分批式操作是传统的、常用的方法，其工业反应器(Genetech)规模可达12000L。 分批培养过程中，细胞的生长分为五个阶段：延滞期、对数生长期、减速期、平稳期和衰退期，见图1。分批培养的周期时间多在3~5天，细胞生长动力学表现为细胞先经历对数生长期（48~72h）细胞密度达到最高值后，由于营养物质耗劫或代谢毒副产物的累积细胞生长进入衰退期进而死亡，表现出典型的生长周期。收获产物通常是在细胞快要死亡前或已经死亡后进行。 图1 分批式培养动物细胞生长曲线
目录 1、EGSB反应器介绍 (1) 2、EGSB厌氧工艺原理 (1) 3、EGSB反应器特点 (1) 4、EGSB反应器启动运行 (2) 1）菌种驯化 (2) 2）颗粒污泥培养 (2) 3）负荷提高 (2) 3）试运行 (2) 5、EGSB反应器主要参数控制 (2) 1）反应器有机负荷 (2) 2）上流速度 (3) 3）环境因素的控制 (3) 6、影响EGSB反应器的环境因素 (3) 1）温度及温度的波动 (3) 2）PH值范围及PH缓冲能力 (4) 3）营养物与微量元素 (4)
EGSB反应器使用说明书 1、EGSB反应器介绍 EGSB即膨胀颗粒污泥床反应器，系第三代厌氧反应器，反应器中颗粒污泥床处于部分或全部“膨胀化”的状态。为了提高上流速度，EGSB反应器采用较大的高度—直径比和大的回流比。在高的上流速度和产气的搅动下，废水与颗粒污泥间的接触更充分。由于良好的混合传质作用，EGSB反应器内所有的活性的细菌，包括颗粒污泥内部的细菌都能得到来自废水的有机物，也就是说，在EGSB 内更多微生物参与了水处理过程。因此可允许废水在反应器中有很短的水力停留时间。 2、EGSB厌氧工艺原理 厌氧消化过程可划分为四个相对独立但密不可分的步骤：水解阶段、酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。 第一组微生物，酸化细菌完成厌氧消化过程的前两个步骤，即水解和酸化。它们通过胞外酶将聚合物如蛋白质、脂肪和碳水化合物水解为能进入细胞内部的小分子物质，在细胞内部氧化降解而形成二氧化碳(CO2)、氢(H2)和主要产物－挥发性脂肪酸(VFA)。 第二组微生物，产氢产乙酸菌在酸化过程中把上述产物转化为乙酸盐、氢及二氧化碳。 第三组微生物是产甲烷菌，它们将乙酸盐或氢和二氧化碳转化为甲烷。3、EGSB反应器特点 1）BOD去除率高（90%～95%）；运行稳定，构造简单。 2）更易形成颗粒污泥且分布均匀，污泥床内生物量多（可达60g/l）；非常适用于中高浓度有机废水处理。 3）容积负荷率高（20～30kgCOD/m3.d），停留时间较短，因此所需容积大大缩小；反应器容积负荷率高出普通UASB反应器2-3倍以上。 4）运行方便，采用旋混布水方式，布水均匀，传质较果好，而且不存在堵塞短流问题。 5）增设了外回流系统，厌氧反应器运行中碱度可通过回流水可以实现碱度
一次性生物反应器从25升--500升的可扩展性：技术回顾 摘要：说到生物反应器，大家都有一定的了解，不过对于一次性的生物反应器，就可能知之甚少了。本文总结了Wave Biotech, LLC所生产的一次性生物反应器以灌流方式从25升工作体积放大至500升工作体积的生产放大结果。实验表明三个不同体积的生物反应器是相当的。（GE Healthcare供稿，生物通翻译） 作者：LEIGH N. PIERCE & PAUL W. SHABRAM Leigh N. Pierce (lpierce@https://www.doczj.com/doc/4b9348448.html,)是美国加利福尼亚州圣迭戈Arizeke制药公司细胞培养与开发部经理；Paul W. Shabram是负责工艺开发与制造的副总裁。 一次性使用的组件为生物制品的生产带来了很多优势。它们干净、买来即用、不需要灭菌，因此也就减少了如冲洗用水系统（WFI）和蒸汽发生器检修的需求。一次性的组件不能用于后续的操作，消除了工艺流程运行之间交叉污染的可能性。因为减少或摈弃了对不锈钢设备的需求，也可以避免了设备组装的长周期。系统的复杂度降低，因而所涉及的工程需求也同样减少。再也无需在位清洗（CIP）或在位灭菌（SIP）操作，以及相关的管道、阀门、控制器或容器的压力等级。此外，一次性组件的使用还降低了验证的复杂度。因为几乎没有可反复使用的组件，也就没有什么项目需要跟踪，也就节省了大量的灭菌、清洁验证研究。最后，通过消除了坚固的管道系统和固定发酵罐的限制，一次性组件还有利于实现更快速的改装以便用于新流程的运行。 一次性组件的使用可在劳力、设备、厂房设计以及验证方面实实在在地节省可观的费用。一次性的组件包括：生物处理袋、管、囊式过滤器、切向流舱、生物反应器、层析舱及混合系统2。
齐志BC-7L生物反应器操作指南 一、清洗 玻璃罐体及补料瓶等玻璃器皿先用洗洁精浸泡清洗，然后用自来水将洗洁精彻底冲洗干净后，再用浓硫酸/重铬酸钾洗液浸泡过夜，取出后用自来水冲洗10遍以上，纯化水冲洗6遍以上。 不锈钢罐盖及不锈钢管，快接头，硅胶管，瓶盖等材料先用洗洁精浸泡清洗，然后用自来水将洗洁精彻底冲洗干净后，再用1%氢氧化钠溶液浸泡过夜，取出后用自来水冲洗10遍以上，纯化水冲洗6遍以上。 清洗时使用软布或软刷，碱液或酸液浸泡时，要保证管路及内壁等充分浸泡到。 筛网清洗存放时要小心，不要被硬物划破，有条件的话，用氢氧化钠溶液煮沸清洗或放在氢氧化钠溶液中超声波清洗。 pH电极用纯化水清洗干净后，将电极头部浸泡在饱和KCl溶液中，放在电极包装盒内。溶氧电极用纯化水清洗干净后，沥干放在电极包装盒中。温度电极一般不需要清洗，妥善放置即可。 清洗后的上述设备若要马上准备投入使用，则装配连接后灭菌待用。若暂时一段时间不用，既可以装配连接灭菌后放置也可以彻底烘干后放置。 二、罐体装配及管路连接 罐体清洗后，给罐内装入约2L的PBS(要保证液位没过DO及pH电极)。 将罐盖与罐体底座的螺丝孔对好，旋入配套的螺丝，先用手适度拧紧后再用内六角工具对角均匀拧紧。 罐盖固定好后，将排气瓶，补料瓶，碱瓶，取样瓶等用硅胶管或快接头与罐盖上的相应接口连接起来。 pH及DO电极清洗校正后，也慢慢小心插入到相应的接口中，用手拧紧即可。切勿使用扳手等工具，防止用力过度损坏电极。 三、校正电极 将pH 和DO电极与控制柜上的电极线连接起来，用管理员权限登陆控制系统，切换到电极校正界面。 pH电极校正： pH电极用纯化水清洗干净，轻轻用滤纸吸干水分(切勿摩擦pH敏感膜)。 ZERO校正：用6.86缓冲液，校正值设为6.86。将pH电极放入到准确可靠的6.86缓冲液中，待PV值稳定后，按下ZERO键，等待PV值变为6.86后，再进行SPAN校正。 SPAN校正：用9.18缓冲液，校正值设为9.18。将pH电极清洗拭干后放入到准确可靠的9.18缓冲液中，待PV值稳定后，按下SPAN键，等待PV值变为9.18。 检测校正结果：重新将pH电极清洗拭干后放入到准确可靠的6.86缓冲液中，如果PV 值与6.86偏偏差≤±0.06，校正可靠。如果PV值与6.86偏差较大，重复上述校正步骤，在6.86与9.18之间来回校正几次，待PV值符合要求即可。