第四章 微生物反应器操作
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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。
生物反应器操作规程第一章总则生物反应器是生物工程中常用的设备,用于培养和控制微生物、细胞或酶等生物体系进行生物转化或生物合成反应。
为了保证生物反应器的正常运行,提高生产效率,特制定此操作规程。
第二章设备准备1. 检查生物反应器设备的完好性,确保各个部件没有损坏或异物;2. 检查反应釜、搅拌器、温控系统等部件是否正常运转;3. 准备所需的培养基、生物体系、调理液等实验物品。
第三章操作流程1. 打开生物反应器的电源开关,启动设备;2. 设置所需的温度、压力、搅拌速度等操作参数;3. 向反应釜中加入适量的培养基,等待培养基温度升至设定温度;4. 加入生物体系或细胞,注意避免空气接触;5. 启动搅拌器进行充分混合;6. 在反应过程中根据需要逐步加入调理液或其他试剂;7. 定时监测反应器内参数,并做好记录。
第四章清洗消毒1. 反应结束后,关闭生物反应器的电源开关;2. 停止搅拌器和冷却系统,排空反应釜中的废液;3. 用适量的清洗液对反应器进行彻底清洗,确保没有残留;4. 使用消毒液进行消毒处理,保证反应器内无细菌残留;5. 反应器彻底干燥后,进行下一批实验前的准备工作。
第五章注意事项1. 操作过程中要注意安全,避免发生事故;2. 必须按照操作规程正确操作,不能私自更改参数;3. 反应器设备要定期保养和检修,确保设备正常运行;4. 反应器内部应保持清洁,避免影响后续实验。
第六章结语生物反应器操作规程的制定是为了保障实验的准确性和安全性,本规程适用于各类生物反应器的操作,并应严格执行。
希望大家能够熟练掌握操作技巧,规范操作流程,提高实验效率和成果质量。
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][][===dtP 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。