第八章 发酵设备和反应器(下)
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第八章生物反应器教学目标:掌握返混的概念;了解理想反应器模型;了解发酵罐的基本结构。
教学重点:返混的概念;发酵罐的基本结构。
教学难点:发酵罐的基本结构。
课时:6学时生物反应器:利用生物催化剂进行生物技术产品生产的反应装臵。
(古代欧洲用牛胃盛牛奶,牛胃中的活性物质把牛奶转化为乳酪。
牛胃便是生物反应器,活性物质是凝乳酶)第一节生物反应器基本知识一、生物反应器类型1、按操作方式分:间歇、连续、半连续;2、按照反应器内流体流动及物料混合程度:理想、非理想;3、按照几何构型和结构特征:罐式、管式、塔式、膜式;4、按照相态:非均相、均相;5、按照流体与固体催化剂的接触方式:固定床、流化床;6、按照所使用的催化剂:酶催化反应期、微生物反应器。
例如:葡萄糖被葡萄糖异构酶所催化是单一的酶催化反应,所需的反应器为酶反应器。
葡萄糖发酵成乙醇是由微生物酵母生产的一系列酶在无氧条件下催化而成的产品,所用酶反应器为发酵罐。
随着生物工程技术的发展,动植物细胞逐渐从实验室规模过渡到生产规模。
动植物细胞培养是指动物或植物在体外条件下进行培养繁殖,此时细胞虽然生长增多,但不再形成组织。
动植物培养与微生物培养有较大区别,首先是动物细胞没有细胞壁,而且大多数哺乳动物细胞附着在固体或半固体表面才能生长,并对培养基的营养要求苛刻等原因,所以强烈的机械搅拌与通气鼓泡产生较大的剪切力都会损伤细胞,使细胞破裂。
植物细胞具有细胞壁,可以像微生物一样在液体中悬浮培养,但对流体的剪切力的耐受性比微生物低,再加上动物细胞的生长比微生物缓慢,并且动物细胞培养条件又非常适合杂菌生长。
所以反应器在结构上有特殊要求。
二、生物反应器设计内容与开发趋势1、设计内容:生物反应器在生物工程中处于极为重要的中心地位,它通常影响整个过程经济效益的重要方面。
反应器设计的基本准则是操作状态最佳化。
(1)反应器类型:根据生产工艺特征、反应及物料特性等因素确定反应器的操作方式、结构类型、传动和流动方式等。