生物工程设备1

生物工程设备生物工程设备是指用于生物制造和生物研究的各种仪器和设备，是现代生物技术研究和应用的基础设施之一。

生物工程设备涉及的范围广泛，包括发酵设备、细胞培养设备、分离纯化设备、DNA/RNA提取纯化设备、高通量筛选设备等。

随着生物技术的发展，生物工程设备已经成为生物制造和医药产业的重要支撑，为人类的健康事业做出了巨大的贡献。

1. 发酵设备发酵设备是生物工程设备中的核心设备之一。

在生物制药和食品工业中，微生物发酵已经成为一种广泛应用的技术。

发酵设备主要包括传统的罐式发酵系统、流动床发酵系统、气液固三相流发酵系统等，在不同的应用领域中具有不同的优势。

罐式发酵系统是一种传统的发酵设备，其使用广泛且成熟，适用于生产大量的高品质发酵产品。

该系统主要由发酵罐、搅拌器、加热系统、通气系统等组成。

这种系统的操作简单易行，可控性强，但对于体积较大的生物反应器来说，混合效应差，产物分离困难。

流动床发酵系统和气液固三相流发酵系统相对于传统的罐式发酵系统而言，有着更高的反应效率和更好的产物分离性能。

这些系统的研究和发展，增加了发酵结果的稳定性和可控性，充分利用了微生物的生物活性，以提高生物产品的生产效率和质量。

2. 细胞培养设备细胞培养设备是生物工程设备中的又一重要设备。

随着生物技术的快速发展，细胞培养技术已经广泛应用于生物医药制造和细胞修复等领域。

目前，多种类型的细胞培养设备已经被广泛应用。

常见的细胞培养设备主要包括培养皿、转瓶、振荡培养器、悬浮培养器、生物反应器等。

这些设备能够模拟人体内的生理环境，为细胞的生长和繁殖提供理想的条件。

悬浮培养器和生物反应器能够提供大规模的细胞培养，适用于生产大量的生物制品，如抗体、疫苗等。

在未来，随着生物技术的不断发展，细胞培养设备将会进一步发展和完善，以满足更多生物制药和生命科学的需求。

3. 分离纯化设备分离纯化设备是生物工程设备中的重要组成部分，其主要作用是将生物反应器中生产的产品得到分离、纯化并提纯的生产工艺。

生物工程设备的设计和应用要符合微生物特点和规律一、原料处理与蒸料灭菌部分粉碎设备粉碎机等配料设备搅拌机、配料罐等灭菌设备液态灭菌罐固态蒸料设备二、发酵设备设施液态厌氧发酵如：酒精发酵设备液态好氧发酵如：通风式发酵设备固态厌氧发酵如：窖池发酵固态好氧发酵如：制曲发酵等三、发酵后（下游）处理设备固液分离设备离心设备、压滤设备干燥设备各类干燥设备产物分离与提取蒸馏、沉淀、结晶、离子交换膜分离等培养方法的类型•按培养方式分分批培养连续培养•按培养基的状态分固体培养液体培养•按供氧情况分好氧培养厌氧培养影响微生物生长的因素•在自然环境中，影响微生物生长的环境因素，包括生物学因素和非生物学的理化因素。

在纯培养条件下，一般只有理化因素，主要包括：•温度pH 氧氧化还原电位养分在任何微生物学过程中，始终要按以下三方面去分析和解决问题：微生物菌株培养基培养条件压轧：硬质料和大块料的粗、中破碎剪切：韧性或纤维性物料的粉碎冲击（打击）：适于脆性物料的粉碎和解聚研磨；超细粉碎以及超微粉碎（适于中细度粉碎后的超微粉）常用粉碎机主要类型按物料细度破碎机（60目以下）粉碎机（60-120目）超细粉碎机（120-300目）超微粉碎（300目以上）按机械原理抓式（齿盘）粉碎机锤片式粉碎机球磨机等原料为什么要粉碎？粉碎度多少为好？搅拌机主要类型按搅拌方式：自落式、强制式按外形：立式、卧式按桨叶：叶片式、带式按轴：单轴、双轴等用配料罐配制培养基的关键是什么？消毒(disinfectant) 用物理或化学的方法杀死通常较敏感的病原微生物，但并不能杀灭所有的微生物。

灭菌(sterilization) 用物理或化学的方法完全杀死或除去物体中的所有微生物(包括芽孢)。

物理消毒灭菌法加热(分干热法和湿热法两类) 射线（电离辐射、紫外线）介质过滤高温对微生物的致死作用——对数残留曲线高温使蛋白质、核酸等重要生物大分子发生变性、破坏，以及破坏细胞膜上的类脂成分，导致微生物死亡。

生物工程设备知识点总结生物工程设备是生物工程领域中所使用的各种工具和设备的总称。

这些设备涵盖了从实验室规模到工业生产规模的所有范围，用于生物制药、生物材料、基因工程等领域的研究和生产。

下面是对生物工程设备的一些常见知识点的总结。

一、发酵设备：1.发酵罐：用于培养微生物或细胞系的设备，以产生目标产品。

发酵罐通常包括搅拌装置、温控系统、pH调节系统、通气装置等。

2.培养皿：用于小规模培养细胞系或微生物的设备，可以是培养瓶、培养皿、微孔板等。

3.生物反应器：一种能够控制温度、氧气分压、pH值等参数的设备，用于工业规模的生物制药或发酵过程。

二、分离与纯化设备：1.超高速离心机：用于将混合物中的固体颗粒或细胞沉降至底部，以分离出清液。

2.过滤设备：包括膜过滤器、离心过滤器等，用于将混合物中的颗粒、细胞或溶质分离出来。

3.色谱仪：用于分离混合物中的不同成分，包括气相色谱仪、液相色谱仪等。

4.蒸馏设备：用于分离混合物中的挥发性成分，包括蒸发器、蒸馏塔等。

三、分析与检测设备：1.光谱仪：包括紫外-可见光谱仪、红外光谱仪等，用于分析样品中的化学成分或物理性质。

2.质谱仪：用于分析样品中的化学成分，并确定其分子结构。

3.核磁共振仪：用于分析样品中的原子核的化学环境和结构。

4.电化学分析仪：用于分析样品中的电化学性质，包括pH计、电位计等。

四、生物成像设备：1.激光共聚焦显微镜：用于观察生物样品的高分辨率图像。

2.荧光显微镜：通过激发生物样品中的荧光染料来观察样品的显微图像。

3.电子显微镜：利用电子束来观察生物样品的超高分辨率图像。

五、生物反应器：1.生物化学反应器：用于进行生物化学反应，如酶反应、酶促反应等。

2.细胞培养反应器：用于细胞的生长、分化和扩增，包括培养皿、生物反应器等。

3.基因工程反应器：用于进行基因工程研究和生产，包括DNA合成反应器、基因转染设备等。

六、其他设备：1.冻干机：用于将液体样品冻结并在低真空下去除溶剂，以得到干燥的样品。

生物工程设备课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解生物工程设备的基本概念、分类及其在生物技术产业中的应用；2. 掌握生物工程设备的工作原理、操作流程及维护方法；3. 了解生物工程设备在生物制品生产中的关键作用及影响产品质量的因素。

技能目标：1. 能够分析生物工程设备在生物制品生产中的适用性，并进行合理选型；2. 学会使用生物工程设备进行实验操作，并能处理简单的设备故障；3. 能够根据生产需求，对生物工程设备进行优化配置，提高生产效率。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对生物工程设备的兴趣，激发他们探索生物技术领域的热情；2. 增强学生的环保意识，使他们认识到生物工程设备在生物制品生产中的环保责任；3. 培养学生的团队合作精神，让他们在合作学习中体验到生物工程设备研究的乐趣。

课程性质分析：本课程为高年级生物工程专业课程，旨在帮助学生将理论知识与实际应用相结合，提高他们在生物技术产业中的实践能力。

学生特点分析：高年级学生对生物工程有一定了解，具备一定的理论基础，但实践经验不足。

学生对新鲜事物充满好奇，具备一定的自主学习能力和团队合作精神。

教学要求：1. 结合实际案例，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 采取小组合作、讨论等形式，引导学生主动参与教学活动，培养学生的自主学习能力和团队合作精神；3. 强化实践环节，注重培养学生的动手能力，提高他们在生物技术产业中的竞争力。

二、教学内容1. 生物工程设备概述- 设备分类与原理- 生物工程设备在生物技术产业中的应用2. 常见生物工程设备及其操作- 发酵罐、生物反应器等设备的工作原理与操作流程- 设备的维护与故障处理3. 生物工程设备在生物制品生产中的应用- 生物制品生产过程中的关键设备选型与配置- 影响生物制品质量的设备因素及解决方法4. 生物工程设备优化与技术创新- 生物工程设备的优化方法与策略- 生物工程设备在生物技术领域的技术创新案例5. 教学实践与案例分析- 组织学生进行生物工程设备实验操作- 分析实际案例，探讨生物工程设备在生产中的应用及优化教学内容安排与进度：第一周：生物工程设备概述第二周：常见生物工程设备及其操作第三周：生物工程设备在生物制品生产中的应用第四周：生物工程设备优化与技术创新第五周：教学实践与案例分析教材章节关联：本教学内容与教材中“生物工程设备”章节相关内容紧密关联，涵盖了设备原理、操作、应用与优化等方面的知识，旨在帮助学生全面了解生物工程设备在生物技术产业中的重要作用。

生物工程设备简介生物工程设备是指用于进行生物工程实验和生产的设备和仪器。

随着生物工程技术的快速发展，生物工程设备在数量和种类上也在不断增加。

这些设备在推动生物工程领域的发展、促进生物产业的繁荣方面起着至关重要的作用。

本文将介绍几种常见的生物工程设备，并分析其工作原理和应用领域。

1. 生物反应器生物反应器是用于进行生物化学反应的设备。

生物反应器的主要功能是提供适宜的环境条件，如压力、温度、pH值、溶解氧浓度等，以促使微生物在其中进行代谢活动。

生物反应器通常由反应容器、搅拌装置、控制系统等组成。

工作原理生物反应器的工作原理基于生物反应的基本原理，即微生物在特定环境条件下进行酶催化反应。

通过调节反应器内的环境条件，可以控制微生物的生长速率和代谢产物的生成。

应用领域生物反应器广泛应用于药物生产、食品工业、环保等领域。

例如，在药物生产中，生物反应器可以用于生产抗生素、酶制剂等；在环保领域，生物反应器可以用于废水处理、废气处理等。

2. DNA合成仪DNA合成仪是一种用于人工合成DNA序列的设备。

DNA合成仪能够将特定的核苷酸按照一定顺序连接起来，从而合成出特定的DNA序列。

工作原理DNA合成仪的工作原理是通过固相合成技术合成DNA。

该技术利用固相载体上的化学保护基团，按照特定的合成顺序逐个添加核苷酸，最终合成出目标的DNA序列。

应用领域DNA合成仪广泛应用于基因合成、基因工程、基因测序等领域。

通过DNA合成仪，科研人员可以合成出具有特定功能的DNA序列，从而实现对基因的精确操控和研究。

3. PCR仪PCR仪是一种用于进行聚合酶链式反应（PCR）的设备。

PCR仪可以在短时间内扩增DNA序列，并且能够精确控制反应的温度和时间。

工作原理PCR仪的工作原理基于聚合酶链式反应的基本原理。

在PCR仪中，通过控制反应体系的温度，使DNA的两条链在加热、退火和延伸三个阶段之间交替进行，从而实现DNA序列的扩增。

应用领域PCR仪广泛应用于分子生物学研究、基因检测、医学诊断等领域。

（根据筛孔大小不同分，孔径由上至下变小）生物工程设备考试重点第一章 生物质原料处理过程与设备一、生物质原料的筛选除杂设备1、夹杂物大体上分三类：①纤维性较长的物质 ②颗粒状物质 ③铁磁性物质 （填）2、根据麦粒横截面积大小，将筛选除杂设备分为：粗选设备、精选及分级设备（1）粗选设备：①大麦粗选机 特点：振动筛，分为风选、三级振动筛、平面筛②磁力除铁器 分离组成：永久磁铁、电磁铁 磁铁分离方法：永磁溜管（平板磁铁分离器）、永磁滚筒 （旋转式）（2）精选及分级设备（生物设备）①精选机：精选适用于颗粒状物料，按颗粒长度分级。

精选机理：利用带有袋孔（窝眼）的工作面来分离杂粒物料，袋孔中嵌入长度不同的颗粒，带升高度不同而分离。

大麦分级 根据腹径大小分为三级：Ⅰ：＞2.5mm Ⅱ：2.2~2.5mm Ⅲ：＜2.2mm （饲料）一般选择＞2.2mm 以上制大麦（即Ⅰ、Ⅱ级）②分级设备 平板分级筛、圆筒分级筛 （简单知道）二、生物质原料的粉碎设备1、机械粉碎的5种形式（5种粉碎力）：挤压、冲击、研磨、剪切和劈裂。

（填）2、粉碎设备①锤式粉碎机 作用力：冲击力、挤压力、研磨②盘磨机 作用力：研磨、剪切③球磨机 作用力：转机、研磨④辊式粉碎机 作用力：挤压、剪切和研磨。

物料一般麦芽、大米较多类型：两辊式粉碎机、四辊式粉碎机、五辊式粉碎机（前三个辊为光辊，后两个为丝辊）、六辊式粉碎机（三对辊筒，前两对为光辊，后一对为丝辊）⑤湿式粉碎机 根据是否加水，分为干法粉碎和湿法粉碎三、生物质原料固体间的混合1、固体混合的机理：①对流混合：固体粒子的循环流。

②剪切混合：粒子间相互滑动和撞击产生。

③扩散混合：存在状态不同而产生的局部混合作用。

2、混合设备（分为2大类）①回转型混合机：水平圆筒型、倾斜圆筒型、V 型、双锥型、立方体型②固定型混合机：搅拌槽式混合机、回转圆盘型混合机第二章 物料输送过程与设备一、固体物料的输送1、4种设备：①斗式提升机（垂直提升物料） ②皮带运输机（水平或斜向上提升物料）③螺旋输送机（水平或斜向上） ④气力输送系统（垂直或水平）2、斗式提升机（会画简图）（1）料斗：分为浅斗、深斗和尖角形斗。