第五章第四节,补料分批操作反应器
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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。
VVV图5-3连续式操作5.1.2 不同操作方式的特点在分批式操作中,反应液中基质浓度S 随反应进行不断降低,菌体浓度X 、产物浓度P 则不断升高,因此是一个动态变化过程。
反应器操作规程
《反应器操作规程》
一、目的
反应器是化学反应进行的设备,为了保障操作人员的安全,维护设备的正常运转,制定本规程。
二、操作程序
1. 操作前应检查设备是否完好,包括管路、阀门、压力表等,确保设备正常运转。
2. 操作人员应穿着相应的防护服,佩戴安全帽和防护眼镜。
3. 操作人员应熟悉反应器的运转原理和操作流程,严格按照操作规程进行操作。
4. 操作人员应严格遵守操作规程的各项要求,禁止违章操作。
5. 操作过程中,如遇到异常情况应立即报告,及时处理。
三、安全注意事项
1. 操作人员严禁单人单独操作,必须两人以上配合操作。
2. 操作人员应遵守设备的安全操作规程,严禁违规操作或随意更改操作流程。
3. 操作人员应熟悉应急处理程序,如遇紧急情况应迅速采取措施。
4. 操作人员应认真学习相关安全知识,提高安全意识,做到预防在前,保障在先。
四、设备维护
1. 操作人员应对设备进行定期维护和检修,确保设备的正常运
转。
2. 设备维护过程中,操作人员应穿戴相应的防护用品,注意安全。
3. 维护过程中应遵守相关规程,严禁违规操作。
4. 维护完毕后应对设备进行试运转和检测,确保设备的正常运转。
五、附则
本规程由设备管理部门负责制定和更新,操作人员应严格遵守规程内容。
对违规操作者将给予相应的处罚。
《反应器操作规程》是保障设备正常运转和操作人员安全的重要文件,希望全体操作人员严格遵守,并将规程内容落实到实际操作中,共同维护设备的正常运转和操作人员的安全。
反应器介绍简介用于实现液相单相反应过程和液液、气液、液固、气液固等多相反应过程。
器内常设有搅拌(机械搅拌、气流搅拌等)装置。
在高径比较大时,可用多层搅拌桨叶。
在反应过程中物料需加热或冷却时,可在反应器壁处设置夹套,或在器内设置换热面,也可通过外循环进行换热。
反应器的应用始于古代,制造陶器的窑炉就是一种原始的反应器。
近代工业中的反应器形式多样,例如:冶金工业中的高炉和转炉;生物工程中的发酵罐以及各种燃烧器,都是不同形式的反应器。
类型常用反应器的类型(见表)有:①管式反应器。
由长径比较大的空管或填充管构成,可用于实现气相反应和液相反应。
②釜式反应器。
由长径比较小的圆筒形容器构成,常装有机械搅拌或气流搅拌装置,可用于液相单相反应过程和液液相、气液相、气液固相等多相反应过程。
用于气液相反应过程的称为鼓泡搅拌釜(见鼓泡反应器);用于气液固相反应过程的称为搅拌釜式浆态反应器。
③有固体颗粒床层的反应器。
气体或(和)液体通过固定的或运动的固体颗粒床层以实现多相反应过程,包括固定床反应器、流化床反应器、移动床反应器、涓流床反应器等。
④塔式反应器。
用于实现气液相或液液相反应过程的塔式设备,包括填充塔、板式塔、鼓泡塔等(见彩图)。
⑤喷射反应器。
利用喷射器进行混合,实现气相或液相单相反应过程和气液相、液液相等多相反应过程的设备。
⑥其他多种非典型反应器。
如回转窑、曝气池等。
操作方式反应器按操作方式可分为:①间歇釜式反应器,或称间歇釜。
操作灵活,易于适应不同操作条件和产品品种,适用于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产。
间歇釜的缺点是:需有装料和卸料等辅助操作,产品质量也不易稳定。
但有些反应过程,如一些发酵反应和聚合反应,实现连续生产尚有困难,至今还采用间歇釜。
间歇操作反应器系将原料按一定配比一次加入反应器,待反应达到一定要求后,一次卸出物料。
连续操作反应器系连续加入原料,连续排出反应产物。
当操作达到定态时,反应器内任何位置上物料的组成、温度等状态参数不随时间而变化。
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。
《生化工程》课程教学大纲课程名称:生化工程英文名称:Biochemical Engineering总学时:36理论学时:36实验学时:0总学分:2一、课程的性质、目的及任务生物化学工程,简称生化工程。
它是运用化学工程的原理与方法将生物技术的实验室成果进行工业开发的一门学科。
它即可视为化学工程的一个分支,又可认为是生物技术的一个重要组成部分。
生化工程是化学工程和生物技术研究的前沿领域之一。
本课程的教学目的是为生物工程专业的学生在学习了生物化学、微生物、物理化学和化工原理等课程的基础上,学会将化学工程的基本原理合理地与生物技术研究相结合,力图突出应用化学工程的原理与方法解决生化反应过程开发、放大等工程技术问题的特点,让学生确实掌握有关的基本理论与方法,培养其分析和解决问题的能力。
二、课程教学基本要求在生物化学、微生物、物理化学和化工原理等先修课程的基础上,学习生化工程的基础内容和基本理论,掌握将化学工程基本原理应用到生化反应过程中的基本原则及方法。
三、课程教学基本内容1、绪论和课程教学方法2、均相酶催化反应动力学(1)酶反应的特征(2)可逆酶反应的动力学(3)影响酶反应的因素3、固定化酶反应动力学(1)酶的固定化方法(2)固定化酶的性质(3)固定化酶反应动力学4、细胞反应过程动力学(1)细胞反应的化学计量学(2)Monod方程(3)底物消耗动力学与产物生成动力学(4)动力学参数的测定和估算(5)固定化细胞反应动力学5、理想流动生化反应器(1)分批操作的搅拌罐反应器(2)连续操作的全混流理想反应器(3)连续操作的活塞流理想反应器(4)补料分批操作反应器6、传递过程(1)氧传递的双膜理论(2)影响氧传质的因素(3)搅拌反应器的结构与计算7、反应器放大与设计(1)反应器放大设计的依据和方法(2)工业反应器放大设计实例(3)生化工程设计与工程计算讨论8、新型反应器与生化工程进展四、学时分配表五、教材及教学参考书教材:《生化工程》,伦世仪堵国成主编,中国轻工业出版社,2009。
基因工程药物的生产原理及其应用第一篇:基因工程药物的生产原理及其应用基因工程药物的生产原理及其应用摘要:近年来,基因工程药物在目的基因制备、载体的构建、基因转移技术、宿主表达系统和生物反应发生器等方面取得了令人瞩目的成就。
本文简单介绍基因工程药物的生产原理及其重要应用。
关键词:基因工程药物生产原理应用随着基因研究的深入,人类已经可以生产出许多基因工程产品。
基因工程药物引入医药产业,由此引起了医药工业的重大变革,使得医药产业成为最活跃、发展最快的产业之一,同时大大提高了21世纪人类的整体健康状况。
基因工程药物又称生物技术药物是指利用基因工程技术研制和生产的药物,是根据人们的愿望设计的基因,在体外剪切组合,并和载体DNA 连接,然后将载体导入靶细胞(微生物、哺乳动物细胞或人体组织靶细胞),使目的基因在靶细胞中得到表达,最后将表达的目的蛋白质纯化及做成制剂,从而成为蛋白类药或疫苗。
主要种类有:胰岛素、单克隆抗体、荷尔蒙、干扰素、白细胞介素、组织型纤溶酶原激活因子、红细胞生成素、集落刺激因子。
生产原理基因工程制药技术分获取目标基因的上游技术和大量培养上游技术阶段。
上游技术实质就是基因工程技术。
下游技术则包括菌体培养,细胞破碎,大量培养以及分离纯化几个步骤。
1.1 基因工程制药的上游技术基因工程是生物工程的一个重要分支,它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。
所谓基因工程是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术,是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内,使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。
它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来,在离体条件下用适当的工具酶进行切割后,把它与作为载体的DNA分子连接起来,然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中,以让外源物质在其中“安家落户”,进行正常的复制和表达。
基因工程研究采用的技术方法很多,以下介绍常见基本两种:聚合酶链反应技和Sanger双脱氢链终止法。
生物反应器操作规程第一章引言1.1 目的和范围本操作规程旨在确保生物反应器的正常运行,并保证操作的可重复性和高效性。
该规程适用于所有生物反应器的操作人员。
1.2 定义和缩写词1.2.1 生物反应器:指用于培养和控制生物体反应的设备或系统。
1.2.2 操作人员:指对生物反应器进行操作和监控的相关人员。
1.2.3 反应物:指生物反应器中用作原料的物质。
1.2.4 产物:指生物反应器所产生的物质。
第二章生物反应器操作要求2.1 设备准备2.1.1 确保生物反应器处于正常状态,并进行必要的清洁和消毒。
2.1.2 根据需要,准备所需的反应物、培养基和其他相关试剂。
2.2 反应物投入2.2.1 根据工艺配方,准确称量所需的反应物。
2.2.2 在生物反应器中逐步添加反应物,确保均匀混合。
2.3 参数设置2.3.1 根据所需生物反应的要求,设置适当的温度、pH值、气体流量、搅拌速率等参数。
2.3.2 确保设备的温度、pH值、气体流量和搅拌速率的稳定性,并进行必要的调整。
2.4 反应过程监控2.4.1 定期监测化学物质浓度、生物体密度和产物浓度等关键指标。
2.4.2 如有异常情况或指标超出设定范围,及时采取措施进行调整。
2.5 反应结束2.5.1 根据工艺要求,确定反应结束的标志。
2.5.2 关闭反应器,并进行必要的清理和维护。
第三章安全措施3.1 个人防护3.1.1 操作人员应佩戴适当的防护装备,包括手套、护目镜和防护服。
3.1.2 避免直接接触化学物质和生物体,如有接触,应立即用清水冲洗。
3.2 废弃物处理3.2.1 将生物反应过程中产生的废弃物和污染物妥善处理,防止对环境造成污染。
3.2.2 根据相关规定,正确分类和处理废弃物。
3.3 紧急情况应对3.3.1 操作人员应熟悉紧急情况的应对措施和急救程序。
3.3.2 在发生火灾、泄漏等紧急情况时,应立即采取应急措施,并及时报告相关负责人。
第四章文件记录4.1 操作记录4.1.1 操作人员应详细记录生物反应器的操作过程,包括添加反应物的时间和量、参数设置、关键指标监测结果等。
流加分批式反应器工作原理
- 流加分批式反应器工作原理
流加分批式反应器是一种常见的化学反应器类型,其工作原理是将反应物以分批的方式加入反应器中,同时通过流动的方式将反应物与催化剂混合,从而实现反应的进行。
以下是该反应器的具体工作原理:
1. 加料阶段:反应器内的反应物首先以分批的方式加入反应器中。
这个过程可以通过手动或自动控制系统进行,以确保每个批次的反应物加入量和时间都是相同的。
2. 混合阶段:在加料的同时,反应物也与催化剂混合。
这个过程可以通过搅拌器或其他混合设备来实现,以确保反应物和催化剂充分混合。
3. 反应阶段:一旦反应物和催化剂充分混合,反应就开始进行。
在反应过程中,反应物会逐渐转化成产物,并释放出能量。
4. 排放阶段:一旦反应结束,产物会被排放出反应器。
这个过程可以通过手动或自动控制系统进行,以确保反应器内的产物和废物都被及时排放。
总体来说,流加分批式反应器是一种高效、可控性强的化学反应器类型。
它可以在一定程度上提高反应的产率和选择性,同时也可以降低反应的副产物和废物的产生。
因此,在化学工业中,流加分批式反应器被广泛应用于各种化学反应的生产过程中。