生物工程设备

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,生物工程设备,前言,一、现代生物技术产生的背景,生物技术三个发展阶段：,传统生物技术酿造技术（酒、醛、酱）第一次世界大战前。,近代生物技术微生物发酵技术（醋、柠檬酸、青霉素等）一战后至20世纪七十年代。,现代生物技术,DNA,重组及转基因、细胞和原生质体融合、酶和细胞固定化、动植物细胞培养、动物胚胎工程、现代微生物发酵、现代生物反应和分离工程、蛋白质工程等,（新物种、转基因动植物、克隆动物、新型酶制剂、新型发酵产品、新型反应器、基因工程药物等）20世纪七十年代后。,生物技术成为21世纪科技发展的带头学科，是世界高新技术的制高点。,人口、食物、资源、环保、能源是21世纪困扰人类的大问题。,解决上述难题的根本出路在于生物技术。,生物科学带动行为科学、生态学发展，生物科学与信息论、控制论、系统论、核技术结合，推动社会进步。,生物技术是21世纪对我国经济产生巨大贡献的产业，20世纪是研究为主，产业处于初级阶段， 21世纪进入大规模产业化阶段。,主要体现在三大领域：生物农业、生物制药、生物工业。,21世纪预期几大突破：1、人的寿命将延长，对长寿基因和老年生态学的研究。2、农业工厂化初具规模，如高产、改性、抗性、功能品种等。3、医药卫生领域取得巨大突破，基因工程药物和基因工程治疗，,DNA,药物和,DNA,疫苗大量面世。4、绿色能源初具规模，如光合细菌生产氢能源，液体黄金之称的乙醇。,目录,第一篇 生物反应器,第一章 生物反应器设计基础,第二章 通风发酵设备,第三章 嫌气发酵设备,第四章 植物细胞和动物培养反应器,第五章 生物反应器的检测及控制,第六章 生物反应器的比拟放大,第二篇 生物反应物料处理及产物分离纯化设备,第一章 物料处理与培养基制备,第二章 过滤、离心与膜分离设备,第三章 萃取与色谱分离设备,第四章 蒸发与结晶设备,第五章 干燥设备,第六章 蒸馏设备,第三篇 辅助系统设备,第一章 空气净化除菌与空气调节,第二章 设备与管道的清洗与杀菌,第三章 物料输送系统设备,第四章 生物工程供水与制冷系统及设备,通风发酵反应器包括酵母发酵罐、单细胞蛋白发酵罐、氨基酸发酵罐、酶制剂发酵罐、抗生素发酵罐等等。,对于好气性发酵罐，则以溶氧系数的高低及传递 1,Kg,氧所耗的功率大小作为衡量发酵罐是否优良的基本指标。,通风发酵设备的类型,第一节 机械搅拌发酵罐,机械搅拌发酵罐是利用机械搅拌器的作用使空气和醪液充分混合，促使氧在醪液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖和代谢所需要的溶解氧。,机械搅拌发酵罐的基本条件：,(,a),发酵罐应具有适宜的径高比。罐身越长，氧的利用率越高，一般的高度与直径之比为1.74倍左右。,(,b),要能承受一定压力。由于发酵罐在消毒及正常运转时，罐内有一定压力（气压和液压）和温度，因此罐体各部件要有一定的强度，能承受相当的压力。,(,c),发酵用的搅拌通风装置能使气液充分混合，保证发酵必需的溶解氧。,(,d),应具有足够的冷却面积。微生物生长代谢过程放出大量的热，为了控制发酵过程不同阶段所需的温度，应装有足够的冷却部件。,(,e),罐内应尽量减少死角，避免藏污积垢，灭菌能彻底，避免染菌。,(,f),搅拌器的轴封应严密，尽量减少泄漏。,氧的传递速率：通入发酵液中的气泡愈小，气泡与液体的接触面积就愈大，液体中氧的溶解速率也就愈快。,增加溶氧速率的方法：,（,a）,采用搅拌桨分散和打碎气泡。,（,b）,利用循环管中的泵或螺旋桨增加液体的循环量，并使喷入或吸入的气体细化，增加气液两相的接触面积。,一、机械搅拌通风发酵罐 ：,在生物工程工厂广泛使用，据不完全统计，它占发酵罐总数的70%80%，故又称通用式发酵罐。我国珠海益力味精厂有630,M,3,的特大型机械搅拌通风发酵罐，用于谷氨酸发酵。,(,a),夹套传热 (,b),蛇管传热,罐体各部分的比例尺寸,通用式发酵罐的比例尺寸,D,i,1/3D,H,0,2D,B0.1D,i,h,a,0.25D,i,S3D,i,C,D,i,表：通用式发酵罐系列,通用式发酵罐的结构,（,a）,罐体,受压容器，由圆柱体和椭圆形或蝶形封头焊接而成 ，130，0.25,MPa,防腐蚀 ，不锈钢,清洗、灭菌要求,安装、检修、观察要求,各种用途的接管,（,b）,搅拌器和挡板, 搅拌器作用,打碎空气气泡，增加气液接触界面，以提高气液间的传质速率。其次是为了使发酵液充分混和，液体中的固形物料保持悬浮状态。, 涡轮式搅拌器的类型:,（1）圆盘平直叶涡轮 （2）圆盘弯叶涡轮 （3）圆盘箭叶涡轮,(1),(2),(3), 搅拌流型,（1）用冷却列罐组代替挡板的涡轮搅拌器的流型,（2）设置中心套筒的涡轮浆搅拌流型,（1）,（2）,挡板的作用,加强搅拌强度，促使液体上下翻动和控制流型、消除涡流。冷却列管也可起挡板的作用 。,“全挡板条件”,指在一定转数下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。要达到全挡板条件必须满足下式：,（,W/D）Z = 0.5,式中,W,挡板宽度，,m,D,罐的直径，,m,Z,挡板数,通常，挡板宽度取,W（0.10.12）D，,装设46块即可满足全挡板条件。,（,C）,空气分布装置, 单管, 环形管,d,I,= 0.8D,i,d,I,环径,D,i,浆叶直径,（,D）,轴封,端面轴封具有清洁、密封性能好、无死角、摩擦损失小以及轴无磨损现象等优点，是一种适用于密封要求高的发酵罐搅拌轴的密封方法。,（,E）,消泡装置,机械消泡装置类型：,耙式消泡器,涡轮式消泡器,离心式消泡器,碟片式消泡器,离心式消泡器,（,a）,旋风离心机（,b）,叶轮离心机,