生物工程设备：第五章 生物反应器的检测与控制.ppt

尾气总流量：转子流量计原理：在一定流量下转子在测量管仲的悬浮高度不同，读出相应的刻度即可得到流量值。质量流量计精确的测量。结构原理：在气体的流通方向上缠绕三个线圈，中间的线圈以恒定的功率加热，两边的线圈分别测量温度。当流过管道的流量不同时，从上游线圈到下游线圈之间的温度差不同，当流量改变时这个温度差也随之改变，因此可以用来测量流过的质量流量。没有空气流动时，沿测量管轴方向的温度分布大体上是左右对称的，而有空气流过时，近气流进入端的温度降低，而流出端的温度上升排气中CO2浓度常用检测仪有红外线二氧化碳测定仪和二氧化碳电极。CO2气体在红外2.6～2.9×103和4.1～4.5×103nm之间有吸收峰，依据朗伯－比尔定律：排气的氧分压的测定气体中氧浓度检测方法主要有磁氧分析、极谱电位法和质谱法。磁氧分析根据氧气分子具有很强的顺磁性，容易被磁场吸引，而其他分子的顺磁性弱，或者具有抗磁性的原理测量气体中的氧含量。英国MI公司尾气分析仪发酵在线尾气分析仪发酵在线尾气分析系统8.细胞浓度测定对于生物反应器在线检测用的生物传感器或普通的传感器，必须尽可能满足下述要求:①响应要连续、迅速②灵敏度应在0.02g/L以上③电极本身对生物细胞无影响④检测过程对细胞无损伤，不必加药；⑤可检测含固体微粒营养物质的发酵液⑥易于清洗、灭菌全细胞浓度仪常用流通式浊度计用的光源可用可见单色光、激光或紫外光，最常用的为可见光或同一波长的激光束，前者的波长400～660nm之间，根据不同的生物细胞选用不同的波长。在一定的细胞浓度范围，全细胞浓度与光密度(也称消光系数，OD)值成线性关系。若应用激光束作光源，可测全细胞浓度的范围是O～200g/L(湿细胞)，精度在±l%FS，响应时间只用ls。LabScan型实时在线浊度计活细胞浓度测定发酵液中活细胞浓度的测定原理是利用活生物细胞催化的反应或活细胞本身特有的物质而使用生物光或化学发光法进行测定。例如，活生物细胞为了维持呼吸与代谢，必须有一定的能量物质ATP，其含量视细胞种类及活性等不同而变化，生长条件相同的同一类细胞所具有的ATP水平是一样的。当细胞死灭，其中的ATP就迅速水解而消失，因此可通过发酵液的ATP浓度检测来确定活细胞浓度。英国ABER公司原位活细胞在线检测仪德国OPTEK发酵(BIOMASS)生物量密度分析仪三、生物发酵溶液中营养成分与产物的分析对发酵生产，反应溶液中的营养成分和产物、副产物的分析测定是十分重要的。但至今大多数的成分仍未能在线检测，通常是在反应器中装设微孔陶瓷取样器或渗透膜取样器进行无菌取样；然后使用HPLC或GC等仪器或化学方法进行检测。发酵液中营养成分与产物液相色谱气相色谱常见发酵检测仪器设备美国YSI?葡萄糖生化分析仪国产葡萄糖生化分析仪自动凯氏定氮仪原子吸收分光光度计在线分析仪器设备高压液相分析系统（HPLC）流动注射式（FlowInjectionAnalyser）分析系统映像在线监控系统高压液相分析系统（HPLC）发酵液过滤后进入过滤取样模件FAM，由HPLC系统分析。数据传到主计算机高压液相分析系统实质是将样品送至检测装置的一种手段，可以直接将样品送至检测装置，也可与载气、反应剂混合送至检测系统发酵罐中发酵液经过滤器过滤，清液注入探测器，检测。流动注射式分析系统

（FlowInjectionAnalyser）FIAlabInstruments流动注射式分析系统

?映像在线监控系统即直接将光学显微镜安装在反应器中，可以观察到细胞的数目，单个细胞的尺寸和形态，还可利用荧光显微镜同时估计细胞代谢过程。华东理工大学研制四、生物传感器在发酵过程检测中的应用生物传感器：利用生物材料和适当的转换元件制成的传感器生物材料：固定化酶、微生物、抗原抗体、生物组织等转换元件：电化学电极、热敏电阻等酶电极微生物电极免疫电极第二节生化过程常用检测方法、仪器

及应用

一、检测方法及仪器组成在线检测离线检测研究微生物生长过程所需要的检测参数大多是通过在反应器中配置各种传感器和自动分析仪来实现的。这些装置能把非电量参数转化为电信号，这些信号经适当处理后，可用于监测发酵的状态、直接作发酵闭环控制和计算间接参数。发酵过程对传感器的要求发酵过程对传感器的常规要求为准确性、精确度、灵敏度、分辨能力要高，响应时间滞后要小，能够长时间稳定工作，可靠性好，具有可维修性。必须考虑卫生要求，发酵过程中不允许有其他杂菌污染。一般要求传感器能