第四章 微生物反应器操作

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。

微载体培养生物反应器安全操作规定生物反应器是生物技术产业的基础设施之一，致力于培养和生产微生物及其代谢产物。

与传统的生物处理方法相比，生物反应器确保了操作的规模化和标准化，促进生产的可持续性和利润性。

随着生物技术工业的不断发展，微载体技术成为了生物反应器的一个重要分支。

本文将结合微载体培养生物反应器的特点，总结出安全操作的规定。

操作前的准备工作在操作前，应做好相关的准备工作，包括了解反应器的基本原理和性能，查看设备和工具是否完好无损，准备充分，以防止操作时发生意外。

基础知识在使用微载体培养生物反应器前，应先掌握其工作原理和操作流程。

对于不熟悉的人员，应由专人进行操作指导和讲解。

必要时，还应召开操作前的简要会议，向操作人员介绍反应器设备和反应器操作标准。

设备检查设备检查是操作前的关键步骤，应在操作前首先进行，检查内容包括反应器的外表和内部构造是否完好，仪器的连接情况是否稳固，工具的干净程度和数量是否满足要求等等。

如果发现有问题，及时通知负责人，进行修理和更换。

实验保障在实验前，应做好各种保障措施。

例如应由专人负责记录、检查反应器操作过程和次序，为反应器安装启动保护装置，为反应器供电，并确保设备无其他操作人员干扰等等。

反应器操作规范在进行操作时，需要遵守一定的操作规范，以确保反应器的稳定和安全。

电源接口电源接口是非常重要的部分，应确认足电。

检查插头是否插紧、线路是否通畅。

应将电源接口置于操作人员外侧以避免操作人员意外碰触。

液位检测反应器中的液位低于最低液位和高于最高液位是非常危险的，应定时检测反应器中的液位。

在进行操作时，应先检查器械的刻度是否正确，再据此定时检测液位如有渗漏，要立即关闭阀门并检查原因及处理方法。

炉顶打开与钢圈锁紧在操作前，应检查炉顶是否已经严密关闭，并且钢圈是否已经锁紧。

排除炉顶松动的可能性，才能开始操作反应器。

温度检测和控制反应器中的温度非常重要，应将温度计的探头粘附在反应器正中间。

第四章微生物反应器操作习题答案4．答：连续培养的稳定状态，是指菌体的生长与反应液的排放、基质的流加与反应消耗及 反应液排放、产物的生成与反应液排放达到了动态平衡，因此菌体浓度、基质浓度、产物浓度保持恒定，即，并不一定是稳定状态。

如菌体因生长环境不利出现了死亡时，也满足，但不能说是稳定状态，此时是一种静止状态，而不是动态平衡。

5．解：诱导期结束时的菌体量：X = X0 + X AO □ X DO = X0 + f A X0 □ X DO = (1+ fA )X0-X DO菌体在t l 时间后开始指数型繁殖，因此边界条件： t = t l , X = (1+ f A )X0 □ X DO积分，得X = [(1+ f A )X0 □ X DO ]exp[μ (t □ t l )]，如图所示。

当f A = 0, X = (X0 □ X DO ) exp[μ (t □ t l )] ；当f A = 0.2, X = (1.2X0 □ X DO ) exp[μ (t □ t l )]当f A = 0.4, X = (1.4X0 □ X DO ) exp[μ (t □ t l )]当f A = 0.6, X = (1.6X0 □ X DO ) exp[μ (t □ t l )]当f A = 0.8, X = (1.8X0 □ X DO ) exp[μ (t □ t l )]6．答：设菌体生长比速为μ，菌体浓度为X，则菌体生长速率为μX。

为保证菌体生长速率 不变，应采取指数流加方式，控制稀释率D = μ ，此时流加操作可达到拟稳态，菌体生长速率DX = uX 。

7．答：微生物的生长可用莫诺方程表达，即分批培养中菌体生长速率连续培养中菌体生长速率：由此可见，有抑制作用时，菌体最大产率下降，D max 下降。

10 解：生长符合莫诺模型，故14．解：由实验数据可知，菌体浓度不断下降，流加操作为动态过程。

对流加操作中的菌体进行衡算：。

生物反应器操作指南齐志BC-7L生物反应器操作指南一、清洗玻璃罐体及补料瓶等玻璃器皿先用洗洁精浸泡清洗，然后用自来水将洗洁精彻底冲洗干净后，再用浓硫酸/重铬酸钾洗液浸泡过夜，取出后用自来水冲洗10遍以上，纯化水冲洗6遍以上。

不锈钢罐盖及不锈钢管，快接头，硅胶管，瓶盖等材料先用洗洁精浸泡清洗，然后用自来水将洗洁精彻底冲洗干净后，再用1%氢氧化钠溶液浸泡过夜，取出后用自来水冲洗10遍以上，纯化水冲洗6遍以上。

清洗时使用软布或软刷，碱液或酸液浸泡时，要保证管路及内壁等充分浸泡到。

筛网清洗存放时要小心，不要被硬物划破，有条件的话，用氢氧化钠溶液煮沸清洗或放在氢氧化钠溶液中超声波清洗。

pH电极用纯化水清洗干净后，将电极头部浸泡在饱和KCl溶液中，放在电极包装盒内。

溶氧电极用纯化水清洗干净后，沥干放在电极包装盒中。

温度电极一般不需要清洗，妥善放置即可。

清洗后的上述设备若要马上准备投入使用，则装配连接后灭菌待用。

若暂时一段时间不用，既可以装配连接灭菌后放置也可以彻底烘干后放置。

二、罐体装配及管路连接罐体清洗后，给罐内装入约2L的PBS(要保证液位没过DO及pH 电极)。

将罐盖与罐体底座的螺丝孔对好，旋入配套的螺丝，先用手适度拧紧后再用内六角工具对角均匀拧紧。

罐盖固定好后，将排气瓶，补料瓶，碱瓶，取样瓶等用硅胶管或快接头与罐盖上的相应接口连接起来。

pH及DO电极清洗校正后，也慢慢小心插入到相应的接口中，用手拧紧即可。

切勿使用扳手等工具，防止用力过度损坏电极。

三、校正电极将pH 和DO电极与控制柜上的电极线连接起来，用管理员权限登陆控制系统，切换到电极校正界面。

pH电极校正：pH电极用纯化水清洗干净，轻轻用滤纸吸干水分(切勿摩擦pH敏感膜)。

ZERO校正：用6.86缓冲液，校正值设为6.86。

将pH电极放入到准确可靠的6.86缓冲液中，待PV值稳定后，按下ZERO键，等待PV值变为6.86后，再进行SPAN校正。

生物反应器安全操作及保养规程生物反应器是现代微生物学和生物制药学领域中使用的一种重要设备，因此生物反应器的安全操作和保养对于保障生产效率和员工安全至关重要。

本文将介绍生物反应器的安全操作和保养规程，以确保在生产过程中每个操作环节的安全性。

一、安全操作规程1.1 确保工作环境安全首先，在操作生物反应器前，应检查工作环境的安全情况，如消防器材是否齐备可用，地面是否平整干燥，通风是否良好等。

在生物反应器操作过程中，人员必须穿戴合适的防护服，佩戴个人防护装备，避免操作时产生二次污染。

1.2 熟悉生物反应器各部件的作用在实际操作生物反应器时，应先了解反应器各部件的主要作用，以及如何正确地使用和调节。

特别是对于温度计、压力表、液位计等关键部件是否正常运行要进行检查，确保操作过程中没有故障发生。

1.3 根据实验目的和生物物种选择合适的培养基在进行生物培养前，需要根据实际需要选择合适的培养基，以及适合生长的微生物种类。

在操作过程中，保持培养基和接种物的卫生干净，以避免外界污染影响生长过程。

1.4 控制反应器内压力和温度在实际生物反应器的操作过程中，应根据需要调控反应器内部的压力和温度。

例如，在氧气的供应中，需要控制供气量和进气压力，以避免产生过高的压力，影响设备安全性。

1.5 确保生产出的产物安全在生物反应器操作的过程中，需要不断进行品质监控，确保生产出的产物符合质量和安全标准。

在出产物时，要严格控制生产条件及过程，以保证产品质量。

二、生物反应器保养规程2.1 周期性检查反应器各部件生物反应器是比较复杂的设备，因此需要进行周期性检查，以保证各部件的正常运行和使用条件。

在检查过程中，可以采用手动、视觉、听觉等多种方式进行检查，例如手摇浆轴检测以及观察反应器表面上是否有损伤等。

2.2 清洗反应器生产过程中，反应器内部可能会残留微生物、异物以及反应物残留。

这些物质会影响反应器的正常运行和生产质量。

因此，反应器的清洗非常重要。

2020年高中生物学竞赛春季疫情辅导讲义生物反应2020.4南京4 微生物反应动力学19世纪生物学家巴斯德坚持由糖变为酒精的发酵过程是由细胞产生的，而毕希纳却发现磨碎了的酵母仍能使糖发酵产生酒精，认为发酵是由活细胞产生的非生命物质引起的，称为酶。

可见微生物反应与酶促反应在催化作用的实质看是一致的。

区别在于微生物反应过程是自催化过程，生物反应过程中出现菌体增殖；酶促反应过程中，酶只可能失活，不可能增多。

4.1微生物反应的质量能量衡算 4.1.1 微生物反应式在微生物细胞中，包含的酶促反应成百上千，产物是否也是这样多呢？并非如此。

这是由于一个反应的产物，又是另一个反应的基质，这样就形成了一条条代谢途径，如糖类代谢、脂类代谢、蛋白质代谢。

由于存在精巧的代谢调控，如正反馈、副反馈，中间产物不会大量积累，最终大量积累的只是少数几种终产物。

可见，我们不仅没有可能一个一个研究微生物细胞中的酶反应，也没这个必要。

我们可采用黑箱的研究方法，只考虑其与外界环境的物质交换。

因此，微生物反应过程可以用微生物反应式表示：碳源 + 氮源 + O 2 菌体 + CO 2 + H 2O + 产物与普通化学反应及酶促反应不同的是，在微生物反应式中，出现了菌体项。

菌体可以用实验化学式来表示。

我们来看微生物细胞的化学成分（见教材P 49表3－2）。

在微生物细胞中，C 、H 、O 、N 四种元素含量占菌体干重的90%左右，因此可用实验化学式表示：C αH βN γO δ，通常令α＝1。

例1：细菌的化学元素测定结果是：碳元素含量(干重)53%，氢元素7.3%，氮元素12.0%，氧元素19.%，确定其化学式。

解：α = 165.1125313.7==β2.01253140.12==γ27.01253160.19==δ 细菌的化学式：CH 1.65N 0.2O 0.27表4-1 微生物的元素组成[1]微生物反应式中各项系数的确定，部分通过实验测定，部分根据元素平衡计算确定。

简述微反应器应急处理操作流程及内容下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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