生物反应器原理.ppt

生物反响器原理;

第一章生物反响器及其操作特征

生物反响器

Bioreactor是bio与reactor的组合词，是指有效利用生物反响机能的系统或场所。

生物反响器不仅包括传统的发酵罐、酶反响器还包括采用固定化技术后的固定化酶或细胞反响器，动植物细胞培养用反响器和光合生物反响器等。;;

我国酒类生产开始于商周时期，制酒的密闭容器也是一种早期的反响器。

20世纪40年代是生物反响器的开发，研制和应用获得迅速开展的阶段，传统生物工业中使用的生物反响器称为“发酵罐”。;;

生物反响器是使生物技术转化为产品、生产力的关键设备，其在生物过程中处于中心位置。使用高效率的生物反响器的目的在于提高产品的生成速率，减少有关辅助设备，降低生产本钱，获得尽可能大的经济效益。;;为了了解生物反响器的根本原理，有必要了解：

1.生物反响体系的流变学特性，氧传递与微生物呼吸，体积溶氧系数与相关因素，溶氧方程与溶氧速率的调节。

2.酶反响器及其设计，机械搅拌式发酵罐及其设计，气升式生化反响器设计，生物废水处理设备及动植物细胞培养用反响器等。

3.分批式，流加式，连续式操作，以及动植物细胞培养技术等。;

一个新生物反响过程的开发。

最初阶段是认识与发现新的生物反响，

然后才进入工程阶段，在工程阶段中，开发工作者首先遇到的是生物反响器的选型，确定选型后，进入操作条件的选择和反响器的工程设计。

生物反响过程与化学过程的本质区别在于有生化催化剂参与反响。;;生物反响器开发的趋势和未来方向：;

4.一些特殊用途的和具有特殊性能的生物反响器得到了较快的应用和开发。例如，动物和植物细胞反响器，固体发酵反响器，边发酵边别离的特殊反响器等都得到了不同程度的开展。;;课程简介：;生物反响器的型式;生物催化剂和生物反响器的树形联系;工业上应用的固定化酶反响器;微生物反响的特征;;微生物反响的5点缺乏:;;3.因原料是农副产品,所以受价格变动影响大.

4.生产前的准备工作(开发新菌种,扩大培养等)量大,且花费高.对于好氧反响,需氧,故增加了生产本钱,且氧的利用率不高.

5.一般的,废水需进行处理.;微生???反响过程的质量与能量衡算;;CHmOn+aO2+bNH3→cCHxOyNz+dCHuOvNw+eH2O+fCO2

式中:CHmOn_碳源的元素组成

CHxOyNz细胞的元素组成

CHuOvNw产物的元素组成

对元素做元素平衡,得到如下方程:

C:1=c+d+f

H:m+3b=xc+ud+2e

O:n+2a=yc+vd+e+2f

N:b=zc+wd

;例：葡萄糖为基质进行面包发酵(S.cerevisiae)培养,培养的反响式可用下式表达,求计量关系中的系数a、b、c和d。

C6H12O6+3O2+aNH3→bC6H10NO3〔面包酵母〕+cH2O+dCO2

解：根据元素平衡式有：

C:6=6b+d

H:12+3a=10b+2c

O:6+2×3=3b+c+2d

N:a=b

以上方程联立求解，得

a=b=0.48c=4.32d=3.12;;另外，通过测定O2的生成速率来确定好氧培养中评价微生物生物代谢机能的重要指标之一的呼吸商〔respiratoryquotient,RQ〕，其定义式为

CO2生成速率

RQ=

O2消耗速率;乙醇为基质，好氧培养酵母，反响方程式为

C2H5OH+aO2+bNH3→cCH1.75N0.15O0.5+eH2O+dCO2呼吸商RQ=0.6。求各系数a,b,c,d,e

;a=2.394

b=0.085

c=0.564

d=1.436

e=2.634;．葡萄糖为碳源，氨气为氮源进行酵母的厌氧培养。培养中分析结果说明，消耗100摩尔葡萄糖和12摩尔氨气生成了57摩尔的菌体，43摩尔甘油，130摩尔乙醇，154摩尔二氧化碳和3.6摩尔水，求酵母的经验分子式。;

CH1.84N0.21O0.52;葡萄糖中有2/3的碳源转化为细胞中的碳。求各系数a,b,c,d,e

反响式为：

C6H12O6+aO2+bNH3→c(C4.4H7.3N0.86O1.2)+dH2O+eCO2;结果：;微生物反响过程的得率系数

得率系数是对碳源等物质生成细胞或其它产物的潜力进行定量评价的重要参数.

消耗1克基质生成细胞的克数称为细胞得率或生长得率YX/S.其定义式为

YX/S=生成细胞的