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生物反应器系统设备工艺原理什么是生物反应器？生物反应器（Bioreactor）是一种实验装置，用于支持细胞、微生物和生物分子等生物体的生存，培养和扩增。
它类似于一个生物体生活的环境，可以将生物体与环境分开，并控制环境中的温度，pH值，氧气含量，搅拌速度等参数，以满足生物生长的需要。
生物反应器设备原理生物反应器系统设备包括反应器本身和控制系统。
反应器本身主要由培养基槽，搅拌器，气体进出口管，控制仪表，传感器和加热装置等组成。
控制系统的主要任务是监控和调控反应器中的环境参数，控制反应器中的氧气供应和温度，维持反应器适宜生物体生长的环境。
生物反应器设备的工作原理基于两个基本原理：质量守恒和能量守恒。
质量守恒原理质量守恒原理中，饲料和微生物是两个重要的组成部分。
饲料提供了生物生长所需的营养物质，而微生物则将这些营养物质转化为生物质和新的代谢产物，同时还排放了一些废物和二氧化碳等。
在反应器中，饲料和微生物的各自的质量必须保持恒定，因为它们是一种质量守恒。
如果反应器中的微生物数量增加，那么饲料量也必须相应增加以保持质量守恒，反之亦然。
能量守恒原理能量守恒原理中，反应器中的溶液和微生物对能量的需求是由反应器的水平和液面来控制的。
液位控制系统可以通过自动补充水和排放液体来控制液位。
水会在槽中循环，从而维持适宜的水平。
在生物反应器中，能量转换的效率是微生物生长的关键因素，因此控制温度是一个非常关键的因素。
此外，搅拌器的旋转控制也是能量守恒原理中的重要组成部分，它能够控制氧气在溶液中的分布。
生物反应器设备的应用生物反应器设备广泛应用于食品工业、药品生产、生物质能源生产、生物技术研究和医学产业中。
在食品工业中，它可以用于酿造啤酒、酱油、醋，发酵乳制品和酸奶等。
药品生产中，生物反应器可以用于生产抗生素、酶、维生素、激素和疫苗等。
在生物质能源生产中，可以利用生物反应器制备生物燃料和生物柴油。
在生物技术研究中，可以用于体细胞克隆、基因转移和基因治疗等。
1.微生物反应与酶促反应的主要区别？答：微生物反应与酶促反应的最主要区别在于，微生物反应是自催化反应，而酶促反应不是。
此外，二者还有以下区别：（1）酶促反应由于其专一性，没有或少有副产物，有利于提取操作，对于微生物反应而言，基质不可能全部转化为目的产物，副产物的产生不可避免，给后期的提取和精制带来困难，这正是造成目前发酵行业下游操作复杂的原因之一。
（2）对于微生物反应，除产生产物外，菌体自身也可是一种产物，如果其富含维生素或蛋白质或酶等有用产物时，可用于提取这些物质。
（3）与微生物反应相比，酶促反应体系较简单，反应过程的最适条件易于控制。
微生物反应是利用活的生物体进行目的产物的生产，因此，产物的获得除受环境因素影响外，也受细胞因素的影响，并且微生物会发生遗传变异，因此，实际控制有一定难度。
（4）酶促反应多限于一步或几步较简单的生化反应过程，与微生物反应相比，在经济上有时并不理想。
微生物反应是生物化学反应，通常是在常温、常压下进行；原料多为农产品，来源丰富。
（5）微生物反应产前准备工作量大，相对化学反应器而言，反应器效率低。
对于好氧反应，需氧，故增加了生产成本，且氧的利用率不高。
（6）相对于酶反应，微生物反应废水有较高BOD值。
2. 何为连续培养的稳定状态？当时，一定是微生物连续培养的稳定状态吗？答：连续培养是将细胞接种于一定体积的培养基后，为了防止衰退期的出现，在细胞达最大密度之前，以一定速度向生物反应器连续添加新鲜培养基；与此同时，含有细胞的培养物以相同的速度连续从反应器流出，以保持培养体积的恒定。
连续培养的稳定状态时，此时反应器的培养状态可以达到恒定，细胞在稳定状态下生长。
在稳定状态下细胞所处的环境条件如营养物质浓度、产物浓度、pH值可保持恒定，细胞浓度以及细胞比生长速率可维持不变。
稳定状态可有效的延长分批培养中的对数生长期。
理论上讲，该过程可无限延续下去。
细胞很少受到培养环境变化带来的生理影响，特别是生物反应器的主要营养物质葡萄糖和谷氨酰胺，维持在一个较低的水平，从而使他们的利用效率提高，有害产物积累有所减少。
第6章生物反应器生物反应器就是指提供适宜细胞生长和产物形成的各种条件，促进细胞的新陈代谢，在低消耗下获得高产量的一种反应设备。
一个优良的发酵罐应具备的条件：1)结构简单;2)不易染菌;3)良好的液体混合性能;4)较高的传质传热速率;5)单位时间单位体积的生产能力高;6)同时还应具有配套而又可靠的检测和控制仪表。
工业生产用的发酵罐趋向大型化和自动化。
6.1 通风发酵罐一、通用式发酵罐又称机械搅拌通气式发酵罐，使之既有机械搅拌装置，又有压缩空气分布装置的发酵罐。
1、工作原理是利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵液充分混合，提高发酵液的溶解氧。
一个好的通用式发酵罐的基本条件：1)具有适宜的径高比；通常H/D = 2～4，罐身长有利于氧的溶解2)能承受一定压力；水压试验压力为工作压力的1.5倍，即0.38MPa3)搅拌通风装置要能使气泡分散细碎，气液充分混合，保证发酵液必须的溶解氧，提高氧的利用率4)具有足够的冷却面积；5)罐内应抛光，尽量减少死角，使灭菌彻底，避免染菌；6)搅拌器的轴封应严密，尽量减少泄漏。
2、结构特点发酵罐主要部件包括罐身、搅拌器、轴封、消泡器、联轴器、空气分布器、挡板、冷却装置、人孔及视镜等。
1) 罐体罐体由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成，材料为碳钢或不锈钢2) 搅拌器和搅拌轴其作用一是打碎空气气泡，增加气－液接触界面，以提高气－液间的传质速率；二是为了使发酵液充分混和，液体中的固形物料保持悬浮状态。
3) 挡板其作用是为防止发酵液随搅拌器运转而产生旋涡，以提高混合效果。
4) 空气分布器其作用是将无菌空气引入到发酵液中同时初步分散气泡。
5) 冷却装置在发酵过程中，细胞呼吸和机械搅拌都将产生一定热量，为了保证发酵在一定温度下进行，必须将这些热量及时移去，因此需要设置冷却装置。
6) 消泡器分耙式消泡器和半封闭涡轮消泡器二、机械搅拌自吸式发酵罐利用机械搅拌的高速旋转而吸入空气的一种发酵罐。
