發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹課件

李清華公共衛(wèi)生學(xué)院第二節(jié)發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt1李清華公共衛(wèi)生學(xué)院第二節(jié)發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt主要內(nèi)容一、發(fā)酵工藝流程二、常見發(fā)酵設(shè)備

1、發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)原則 2、微生物細(xì)胞反應(yīng)器 3、動物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng) 4、植物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器2主要內(nèi)容2從自然界分離的菌種產(chǎn)

品基因工程誘變育種細(xì)胞工程生產(chǎn)用菌種擴(kuò)大培養(yǎng)原

料微生物菌體代謝產(chǎn)物分離提純發(fā)酵罐發(fā)酵條件控制接種培養(yǎng)基配置滅菌從自然界分離的菌種產(chǎn)品基因工程誘變育種細(xì)胞工程生產(chǎn)用菌種3一、發(fā)酵工藝流程典型的發(fā)酵生產(chǎn)過程包括：菌種的選育確定菌種繁殖和發(fā)酵生產(chǎn)所用的培養(yǎng)基；對培養(yǎng)基、發(fā)酵罐及其附屬設(shè)備進(jìn)行滅菌；

菌種經(jīng)逐級擴(kuò)大培養(yǎng)后，作為生產(chǎn)種子接種于發(fā)酵罐中;控制發(fā)酵罐中微生物的生長條件，最大程度地獲得人們渴望的代謝產(chǎn)物;產(chǎn)物萃取和精制

;發(fā)酵過程中廢棄物的處理與回收.4一、發(fā)酵工藝流程典型的發(fā)酵生產(chǎn)過程包括：4菌種的選育要想通過發(fā)酵工程獲得在種類、產(chǎn)量和質(zhì)量等方面符合人們要求的產(chǎn)品，最重要的是要有優(yōu)良的菌種。怎樣才能得到優(yōu)良的菌種呢？如果生產(chǎn)的是微生物直接合成的產(chǎn)物可以從自然界中先分離出相應(yīng)的菌種，再用物理或化學(xué)的方法使菌種產(chǎn)生突變，從突變個(gè)體中篩選出符合生產(chǎn)要求的優(yōu)良菌種。如果生產(chǎn)的是一般微生物不能合成的產(chǎn)品可用基因工程、細(xì)胞工程的方法對菌種的遺傳特性進(jìn)行定向改造，以構(gòu)建工程細(xì)胞或工程菌，從而達(dá)到生產(chǎn)相應(yīng)產(chǎn)品的目的

菌種的選育要想通過發(fā)酵工程獲得在種類、產(chǎn)量和質(zhì)量等方面符合人5

對菌種一般有以下要求：菌種能在較短的發(fā)酵過程中高產(chǎn)有價(jià)值的發(fā)酵產(chǎn)品。菌種的發(fā)酵培養(yǎng)基應(yīng)價(jià)廉，來源充足，被轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的效率高。如農(nóng)副產(chǎn)品。菌種對人、動物、植物和環(huán)境不應(yīng)該造成危害，還應(yīng)注意潛在的、慢性的、長期的危害，要嚴(yán)格防護(hù)。菌種發(fā)酵后，所產(chǎn)不需要的代謝產(chǎn)物少，且產(chǎn)品相對容易地與不需要的物質(zhì)分離，下游技術(shù)能用于規(guī)?；a(chǎn)。菌種的遺傳特性穩(wěn)定，而且易于進(jìn)行基因操作。對菌種一般有以下要求：6培養(yǎng)基的配制進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)，有了優(yōu)良的菌種還需要有與菌種相適應(yīng)的培養(yǎng)基。在配制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)該注意：（1）根據(jù)不同的菌種，應(yīng)選擇不同的材料配制培養(yǎng)基。配制的培養(yǎng)基應(yīng)滿足微生物在碳源、氮源、生長因子、水、無機(jī)鹽等方面的營養(yǎng)要求，并為微生物提供適宜的pH、滲透壓等。（2）培養(yǎng)基的營養(yǎng)要協(xié)調(diào)，以利于產(chǎn)物的合成。（3）培養(yǎng)基在滿足微生物的營養(yǎng)需求的基礎(chǔ)上應(yīng)盡量降低生產(chǎn)成本，以得到更高的經(jīng)濟(jì)效益。培養(yǎng)基的配制進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)，有了優(yōu)良的菌種還需要有與菌種相適7滅菌發(fā)酵工程所用的菌種大多是單一的純種，整個(gè)發(fā)酵過程中不能混入雜菌。在發(fā)酵過程中如混入其他微生物，將與菌種形成競爭關(guān)系，對發(fā)酵過程造成不良影響。例如：在谷氨酸發(fā)酵過程中混入放線菌，則放線菌分泌的抗生素就會使大量的谷氨酸棒狀桿菌死亡；在青霉素生產(chǎn)過程中污染了雜菌，這些雜菌則會分泌青霉素酶，將合成的青霉素分解掉。滅菌發(fā)酵工程所用的菌種大多是單一的純種，整個(gè)發(fā)酵過程中不能混8滅菌那如何防止雜菌的污染呢？要在發(fā)酵前對培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)施進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌處理?？障?、實(shí)消怎樣才算滅菌徹底呢？用高溫、高壓的方式，殺死所有雜菌的胞體、芽孢和孢子。滅菌那如何防止雜菌的污染呢？9擴(kuò)大培養(yǎng)和接種

如何得到發(fā)酵生產(chǎn)所需要的大量菌體來縮短生產(chǎn)周期？經(jīng)過多次的擴(kuò)大培養(yǎng)。如何對菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)？擴(kuò)大培養(yǎng)是將培養(yǎng)到對數(shù)期的菌體分開，分頭進(jìn)行培養(yǎng)，以促使菌體數(shù)量快速增加，能在短時(shí)間里得到大量的菌體。擴(kuò)大培養(yǎng)和接種如何得到發(fā)酵生產(chǎn)所需要的大量菌體來縮短生產(chǎn)周10擴(kuò)大培養(yǎng)和接種擴(kuò)大培養(yǎng)與發(fā)酵生產(chǎn)過程中的培養(yǎng)不同：擴(kuò)大培養(yǎng)是為了讓菌體在短時(shí)期內(nèi)快速增殖，而發(fā)酵過程中的培養(yǎng)是為了獲得代謝產(chǎn)物，目的不同采用的培養(yǎng)條件就有可能不同。例如：在酒精發(fā)酵過程中，擴(kuò)大培養(yǎng)是為了促使酵母菌快速增殖，因此是在有氧條件下進(jìn)行。而在發(fā)酵產(chǎn)生酒精的過程中則必須在無氧條件下進(jìn)行以獲得大量的酒精。有了用于生產(chǎn)的充足的菌體，接種過程中要注意防止雜菌污染。擴(kuò)大培養(yǎng)和接種擴(kuò)大培養(yǎng)與發(fā)酵生產(chǎn)過程中的培養(yǎng)不同：11發(fā)酵過程為什么將菌體接種到裝有培養(yǎng)液的發(fā)酵罐中，還需要對發(fā)酵過程進(jìn)行檢測和對發(fā)酵條件進(jìn)行控制？發(fā)酵產(chǎn)物主要在菌體生長的穩(wěn)定期產(chǎn)生。因此，要在發(fā)酵過程中隨時(shí)取樣檢測培養(yǎng)液中細(xì)菌數(shù)目、產(chǎn)物濃度以了解發(fā)酵進(jìn)程，及時(shí)添加必需的培養(yǎng)基成分來延長菌體生長穩(wěn)定期的時(shí)間，以得到更多的發(fā)酵產(chǎn)物。同時(shí)，還應(yīng)對發(fā)酵條件進(jìn)行嚴(yán)格控制。發(fā)酵過程為什么將菌體接種到裝有培養(yǎng)液的發(fā)酵罐中，還需要對發(fā)12發(fā)酵過程哪些條件能影響菌體的發(fā)酵？發(fā)酵生產(chǎn)中發(fā)酵罐內(nèi)部的代謝變化，如菌體形態(tài)、菌體濃度、營養(yǎng)物質(zhì)的濃度、溫度、pH、溶氧量、產(chǎn)物濃度、以及發(fā)酵罐攪拌轉(zhuǎn)速等對發(fā)酵過程都有重大影響。發(fā)酵過程哪些條件能影響菌體的發(fā)酵？13分離、提純代謝產(chǎn)物采用離心、過濾、沉淀等方法將菌體從培養(yǎng)液中分離出來。菌體本身，如酵母菌和細(xì)菌等采用蒸餾、萃取、離子交換等方法進(jìn)行提取。分離、提純代謝產(chǎn)物14二、發(fā)酵設(shè)備生物反應(yīng)器(發(fā)酵罐)利用生物工程技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)的過程統(tǒng)稱生物反應(yīng)過程。采用活細(xì)胞(包括微生物、動植物細(xì)胞)的某些特定功能生產(chǎn)有用產(chǎn)品的生物反應(yīng)過程稱為發(fā)酵過程或細(xì)胞培養(yǎng)過程。采用游離或固定化酶作為生物催化劑的生物反應(yīng)過程，稱為酶反應(yīng)過程。生物反應(yīng)器：利用酶或生物體（如微生物）所具有的生物功能，在體外進(jìn)行生化反應(yīng)的裝置系統(tǒng)。二、發(fā)酵設(shè)備生物反應(yīng)器(發(fā)酵罐)利用生物工程技術(shù)進(jìn)行15生物反應(yīng)器應(yīng)具備的條件：能維持一定的溫度、pH、反應(yīng)物(如營養(yǎng)物質(zhì)、溶解氧等)濃度；應(yīng)具備良好的傳質(zhì)、傳熱和混合性能，以便為生物反應(yīng)的順利進(jìn)行提供適宜的環(huán)境條件；細(xì)胞生物反應(yīng)器除具備上述特性外，還要求有一定的除菌及密封設(shè)備，以防止生產(chǎn)過程中因微生物侵入造成的雜菌污染。根據(jù)生物反應(yīng)過程中所使用的生物催化劑不同可將生物反應(yīng)器分為：酶反應(yīng)器和（微）細(xì)胞生物反應(yīng)器。生物反應(yīng)器應(yīng)具備的條件：根據(jù)生物反應(yīng)過程中所使用的生物催化劑16（一）發(fā)酵罐設(shè)計(jì)的原則發(fā)酵罐的主要功能：為菌體生長，或?yàn)槟骋惶囟ǖ奈⑸锘旌习l(fā)酵劑提供一個(gè)便于控制的環(huán)境，以獲得人們所期望的產(chǎn)物。發(fā)酵罐設(shè)計(jì)的原則1、發(fā)酵器應(yīng)能在無菌條件下工作數(shù)天，且應(yīng)在長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)過程中保持穩(wěn)定；2、通氣和充分?jǐn)嚢?，以滿足微生物代謝的需要，但不應(yīng)損傷菌體；（一）發(fā)酵罐設(shè)計(jì)的原則發(fā)酵罐的主要功能：發(fā)酵罐設(shè)計(jì)的原則173、盡可能低的功率消耗；4、發(fā)酵罐上應(yīng)配備有溫度和pH值控制系統(tǒng)以及采樣裝置；5、發(fā)酵罐內(nèi)的蒸發(fā)損失不應(yīng)太多；

6、在放料、清洗和維修等操作過程中具有最低的勞動力消耗；3、盡可能低的功率消耗；187、發(fā)酵罐應(yīng)有較好的適應(yīng)性，以滿足不同生產(chǎn)廠家的需求；8、發(fā)酵罐內(nèi)表面應(yīng)光滑；9、用于中試規(guī)模的發(fā)酵罐與用于實(shí)際生產(chǎn)的發(fā)酵罐應(yīng)具有相同的幾何形狀，有利于放大生產(chǎn)；10、使用既能滿足工藝要求又比較便宜的制造材料，同時(shí)應(yīng)配備完善的供給設(shè)施。7、發(fā)酵罐應(yīng)有較好的適應(yīng)性，以滿足不同生產(chǎn)廠家的需求；19發(fā)酵罐（總結(jié)）穩(wěn)定性控制性操作性安全性可視性設(shè)計(jì)原則發(fā)酵罐（總結(jié)）設(shè)計(jì)原則20（二）微生物細(xì)胞反應(yīng)器依攪拌方式不同，微生物細(xì)胞反應(yīng)器有：

內(nèi)部機(jī)械攪拌型外部液體攪拌型氣升循環(huán)式發(fā)酵罐（二）微生物細(xì)胞反應(yīng)器依攪拌方式不同，微生物細(xì)胞反應(yīng)器有：21微生物反應(yīng)器微生物反應(yīng)器221、機(jī)械攪拌型微生物細(xì)胞生物反應(yīng)器(通用型)

主要由殼體、控溫部分、攪拌部分、通氣部分、進(jìn)出料口、測量系統(tǒng)和附屬系統(tǒng)等組成。1、機(jī)械攪拌型微生物細(xì)胞生物反應(yīng)器(通用型)主要由殼體、控23電動機(jī)pH檢測及控制裝置培養(yǎng)液無菌空氣排氣口冷卻水出口冷卻水進(jìn)口攪拌器加料口放料口電動機(jī)pH檢測及培養(yǎng)液無菌空氣排氣口冷卻水出口冷卻水進(jìn)口攪拌24發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹課件25發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹課件26BIOTECH-XJS型機(jī)械攪拌不銹鋼發(fā)酵罐

BIOTECH-XJS型機(jī)械攪拌不銹鋼發(fā)酵罐27

殼體的作用：一般為不銹鋼材料，為整個(gè)發(fā)酵過程提供一個(gè)密封的環(huán)境，防止雜菌污染；同時(shí)為了能在一定壓力下進(jìn)行高溫滅菌，要求罐體承受的壓力至少在0.3MPa以上。控溫部分的作用：是保證發(fā)酵過程在恒溫條件下進(jìn)行，并將生物氧化和機(jī)械攪拌產(chǎn)生的熱量及時(shí)移去。攪拌部分的作用：使罐內(nèi)物料混合良好，液體中的固形物料保持懸浮狀態(tài)，有利于菌體與營養(yǎng)物質(zhì)充分接觸，便于營養(yǎng)吸收。另一方面，打碎氣泡，增加氣液接觸面積，提高氣液間的傳質(zhì)速率，加強(qiáng)氧的傳遞效果及消除泡沫。殼體的作用：一般為不銹鋼材料，為整個(gè)發(fā)酵過程提供一個(gè)密封的28通氣部分的作用：是從罐的底部向罐內(nèi)通入無菌空氣，一般入口空氣壓力為0.1～0.2MPa(表壓)，罐頂部有空氣出口。進(jìn)出料口：是指進(jìn)料和出料用的系統(tǒng)，同時(shí)還配有補(bǔ)料口裝置等測量系統(tǒng)：在于測量發(fā)酵過程中的pH值、溶解氧等相關(guān)數(shù)據(jù)，以便對發(fā)酵過程進(jìn)行隨時(shí)的監(jiān)測并及時(shí)對發(fā)酵參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。此外，測量裝置應(yīng)能承受一定的滅菌溫度并在長時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定。通氣部分的作用：是從罐的底部向罐內(nèi)通入無菌空氣，一般入口空氣29通用機(jī)械攪拌型生物反應(yīng)器內(nèi)通常安裝消泡裝置，抑制泡沫的形成，但泡沫過多時(shí)，要使用消泡劑。

附屬系統(tǒng)是指用以觀察發(fā)酵液情況的視鏡裝置和強(qiáng)化發(fā)酵液混合（防止液面中央產(chǎn)生旋渦，提高溶解氧）的擋板等設(shè)備。通用機(jī)械攪拌型生物反應(yīng)器內(nèi)通常安裝消泡裝置，抑制泡沫的形成，302、機(jī)械攪拌自吸式反應(yīng)器

優(yōu)點(diǎn)：（1）可以利用攪拌器旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的抽吸力吸入空氣，不需要空氣壓縮機(jī)提供壓縮空氣，從而省去了空氣系統(tǒng)，使設(shè)備成本降低。（2）其攪拌器是一個(gè)空心葉輪，葉輪快速旋轉(zhuǎn)時(shí)，液體由于離心作用而被甩出，并在葉輪空心部分形成負(fù)壓，從而將罐外的空氣吸到罐內(nèi)。同時(shí)，空氣因受到高速流動液體的摩擦剪切作用而變成細(xì)小的氣泡，均勻分散在液體之中，然后借助導(dǎo)輪流將氣液混合物導(dǎo)入發(fā)酵液中并與之混合。2、機(jī)械攪拌自吸式反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)：31缺點(diǎn)

（1）進(jìn)罐空氣處于負(fù)壓狀態(tài)，容易增加雜菌侵入的機(jī)會。（2）攪拌容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)速提高，有可能使某些微生物的菌絲被切斷，影響細(xì)胞的正常生長。缺點(diǎn)323、氣升式環(huán)流反應(yīng)器類型：內(nèi)環(huán)流式、外環(huán)流式氣升式發(fā)酵罐不具有任何機(jī)械攪拌系統(tǒng)，僅利用空氣在發(fā)酵罐內(nèi)（外）循環(huán)以攪拌培養(yǎng)物，這一相對柔和的混合系統(tǒng)適用于植物細(xì)胞和動物細(xì)胞培養(yǎng)。原理基于含氣量高的培養(yǎng)物和含氣量少的培養(yǎng)物之間比重的差異。在發(fā)酵罐通氣過程中，含氣量較低的培養(yǎng)基產(chǎn)生一上流的推力，導(dǎo)致培養(yǎng)基的循環(huán)。借助設(shè)在環(huán)流管底部的空氣噴嘴將空氣以250～300m/s的高速噴入環(huán)流管，使氣泡分散在培養(yǎng)基中。3、氣升式環(huán)流反應(yīng)器類型：內(nèi)環(huán)流式、外環(huán)流式氣升式發(fā)酵罐不33氣升式玻璃系列實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵罐

氣升式玻璃系列實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵罐

34氣升式環(huán)流反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)

（1）氣體從罐的下部通入，可帶動流體在整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)流動，使反應(yīng)器內(nèi)的溶液容易混合均勻；（2）由于不用機(jī)械攪拌槳，省去了密封裝置，使污染雜菌的機(jī)會減少，同時(shí)降低了機(jī)械剪切作用對細(xì)胞的傷害；（3）由于液體循環(huán)速度較快，反應(yīng)器內(nèi)的供氧及傳熱都較好，利于節(jié)約能源。氣升式環(huán)流反應(yīng)器不適宜于在黏度大或含有大量固體的培養(yǎng)液中應(yīng)用。氣升式環(huán)流反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)（1）氣體從罐的下部通入，可帶動流體35衡量氣升式環(huán)流反應(yīng)器性能的參數(shù)主要有：循環(huán)周期氣液比。循環(huán)周期：指培養(yǎng)液在環(huán)流管內(nèi)循環(huán)一次所需的時(shí)間。氣液比：指培養(yǎng)液的環(huán)流量與通風(fēng)量之比。循環(huán)周期越短，氣液比值越大，說明向培養(yǎng)基內(nèi)供氧越充分。衡量氣升式環(huán)流反應(yīng)器性能的參數(shù)主要有：循環(huán)周期364、高位塔式生物反應(yīng)器

是一種罐體的高與直徑比值較大，利用通入培養(yǎng)液的無菌空氣泡上升來帶動液體運(yùn)動，產(chǎn)生混合效果的非機(jī)械攪拌式生物反應(yīng)器，適用于培養(yǎng)液黏度低、固體含量少和需氧量較低的發(fā)酵培養(yǎng)過程。

4、高位塔式生物反應(yīng)器是一種罐體的高與直徑比值較大，利用通37與機(jī)械攪拌式生物反應(yīng)器相比，塔式生物反應(yīng)器不設(shè)機(jī)械攪拌槳的優(yōu)點(diǎn)是：（1）減少了剪切作用對細(xì)胞的損害；（2）結(jié)構(gòu)簡單，省去了密封，排除了因密封不嚴(yán)而造成的雜菌污染；（3）造價(jià)較低，動力消耗少，操作成本低，噪聲較小。缺點(diǎn)：這種反應(yīng)器罐體較高，需要在室外安裝，而且壓縮空氣必須有足夠大的壓力才能抵消反應(yīng)器內(nèi)液體的靜壓力。與機(jī)械攪拌式生物反應(yīng)器相比，塔式生物反應(yīng)器不設(shè)機(jī)械攪拌槳的優(yōu)38（三）動物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器

氣升式生物反應(yīng)器中空纖維反應(yīng)器籠式通氣攪拌反應(yīng)器流化床反應(yīng)器（三）動物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器氣升式生物反應(yīng)器391、氣升式細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器

將氣體混合物從罐底部的噴射管噴入反應(yīng)器的中央導(dǎo)流管，使中央導(dǎo)流管內(nèi)的液體密度低于外部區(qū)域液體的密度，從而形成循環(huán)。在氣升式生物反應(yīng)器中，可以通過自動調(diào)節(jié)空氣進(jìn)入的速率來實(shí)現(xiàn)對溶解氧濃度的控制；pH值可通過在進(jìn)氣中加入二氧化碳或加入氫氧化鈉的方法來控制。

1、氣升式細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器將氣體混合物從罐底部的噴射管噴40BIOTECH-XQS型氣升式發(fā)酵罐

BIOTECH-XQS型氣升式發(fā)酵罐41發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹課件422、中空纖維管生物反應(yīng)器

既可培養(yǎng)懸浮型的細(xì)胞，又可培養(yǎng)貼壁型細(xì)胞，培養(yǎng)的細(xì)胞密度甚至可達(dá)到109個(gè)/mL數(shù)量級，主要用于雜交瘤細(xì)胞的培養(yǎng)來生產(chǎn)單克隆抗體。

2、中空纖維管生物反應(yīng)器既可培養(yǎng)懸浮型的細(xì)胞，又可培養(yǎng)貼壁43發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹課件44生長的細(xì)胞型雜交瘤細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、肝癌細(xì)胞、結(jié)腸癌細(xì)胞、乳腺組織細(xì)胞、小鼠細(xì)胞、大鼠細(xì)胞、垂體腫瘤細(xì)胞、CHO細(xì)胞、BHK-2細(xì)胞、肺細(xì)胞等分泌的產(chǎn)物lgM、lgA、干擾素、激素、尿激酶、蛋白質(zhì)C、病毒蛋白、乙型肝炎表面抗原、T抑制因子、促細(xì)胞生長素、白細(xì)胞介素等。中空纖維管生物反應(yīng)器培養(yǎng)的細(xì)胞和獲得的分泌產(chǎn)物生長的細(xì)胞型雜交瘤細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、肝癌細(xì)胞、結(jié)腸癌細(xì)胞、乳腺453、通氣攪拌生物反應(yīng)器（1）Spier籠式通氣攪拌生物反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)：可以避免通氣時(shí)氣泡直接損傷細(xì)胞。它是借助一個(gè)多孔的通氣裝置在籠內(nèi)通氣，滿足培養(yǎng)過程中細(xì)胞對溶解氧的需要。缺點(diǎn)：是不能進(jìn)行在線滅菌，只能將罐體放在消毒鍋內(nèi)進(jìn)行高壓滅菌；氧傳遞系數(shù)小，不能滿足培養(yǎng)高密度細(xì)胞的耗氧要求；反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，拆卸清洗困難。3、通氣攪拌生物反應(yīng)器（1）Spier籠式通氣攪拌生物反46發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹課件47（2）CelliGen-20雙層籠式通氣攪拌生物反應(yīng)器

優(yōu)點(diǎn)：擴(kuò)大了絲網(wǎng)交換面積，使氧傳遞系數(shù)提高，單位面積產(chǎn)量增加，形成了由雙層籠式通氣攪拌器、控制系統(tǒng)、管路系統(tǒng)和蒸汽滅菌系統(tǒng)一體化的動物細(xì)胞培養(yǎng)裝置。適于懸浮培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞來生產(chǎn)單克隆抗體、微載體培養(yǎng)Vero細(xì)胞和乙腦病毒。

（2）CelliGen-20雙層籠式通氣攪拌生物反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)48發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹課件494、流化床生物反應(yīng)器

特點(diǎn)：在反應(yīng)器內(nèi)，通過垂直向上循環(huán)流動，培養(yǎng)液不斷供給細(xì)胞必要的營養(yǎng)成分，使細(xì)胞得以在微粒中生長。同時(shí)，不斷地加入新鮮的培養(yǎng)液，并不斷地排除培養(yǎng)產(chǎn)物或代謝產(chǎn)物。流化床生物反應(yīng)器可用于貼壁依賴型細(xì)胞的培養(yǎng)和非貼壁依賴型細(xì)胞的培養(yǎng)。

4、流化床生物反應(yīng)器特點(diǎn)：在反應(yīng)器內(nèi)，通過垂直向上循環(huán)流動505、無泡沫攪拌生物反應(yīng)器

特點(diǎn)：能滿足動物細(xì)胞生長中所需的溶氧要求，產(chǎn)生的剪切力較小，在通氣過程中不產(chǎn)生泡沫。

5、無泡沫攪拌生物反應(yīng)器特點(diǎn)：能滿足動物細(xì)胞生長中所需的溶51（四）植物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器類型：機(jī)械攪拌式生物反應(yīng)器氣升式生物反應(yīng)器填充床生物反應(yīng)器流化床生物反應(yīng)器膜式生物反應(yīng)器（四）植物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器類型：521、機(jī)械攪拌生物反應(yīng)器特點(diǎn)：機(jī)械攪拌會產(chǎn)生較大的剪切力，損傷細(xì)胞，同時(shí)容易引發(fā)雜菌污染，所以植物細(xì)胞培養(yǎng)中一般不用機(jī)械攪拌反應(yīng)器。2、氣升式生物反應(yīng)器特點(diǎn)：減少了剪切力的作用，避免了細(xì)胞損傷，而且在操作中容易保持無菌狀態(tài)，比較適宜于植物細(xì)胞培養(yǎng)。

1、機(jī)械攪拌生物反應(yīng)器特點(diǎn)：機(jī)械攪拌會產(chǎn)生較大的剪切力，損533、填充床生物反應(yīng)器特點(diǎn)：在填充床生物反應(yīng)器中，細(xì)胞可以位于支撐物表面，也可以包埋于支撐物之中。培養(yǎng)液流經(jīng)支撐物顆粒，不斷被細(xì)胞所利用。優(yōu)點(diǎn)：單位體積固定細(xì)胞量大。缺點(diǎn)：混合效果較差，給氧的傳遞、pH值控制、溫度控制以及氣體產(chǎn)物的排除帶來了困難，從而影響細(xì)胞的培養(yǎng)3、填充床生物反應(yīng)器特點(diǎn)：在填充床生物反應(yīng)器中，細(xì)胞可以位544、流化床生物反應(yīng)器流化床生物反應(yīng)器的最大缺點(diǎn)是剪切力和顆粒的碰撞會損壞固定化細(xì)胞。通常采用小固定化顆粒。發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓(xùn)課件培訓(xùn)教材發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓(xùn)課件培訓(xùn)教材4、流化床生物反應(yīng)器流化床生物反應(yīng)器的最大缺點(diǎn)是剪切力和顆555、膜生物反應(yīng)器

膜反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是可以重復(fù)使用發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓(xùn)課件培訓(xùn)教材發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓(xùn)課件培訓(xùn)教材5、膜生物反應(yīng)器膜反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是可以重復(fù)使用發(fā)酵基本工藝56一種植物細(xì)胞表面固定化培養(yǎng)系統(tǒng)，避免了傳統(tǒng)攪拌罐懸浮培養(yǎng)中的流體流動力或剪切力問題，并促進(jìn)植物細(xì)胞凝聚的特性，使次級代謝產(chǎn)物合成和積累增加，而且該系統(tǒng)培養(yǎng)基交換簡單，次級產(chǎn)物提取容易。植物細(xì)胞膜反應(yīng)器，將細(xì)胞固定在膜上3mm厚一層，培養(yǎng)基在膜下封閉回路循環(huán)流動，營養(yǎng)透過膜擴(kuò)散至細(xì)胞層，次級代謝物分泌透過膜擴(kuò)散至培養(yǎng)基。

Humphrey對植物細(xì)胞培養(yǎng)微孔膜通氣反應(yīng)器進(jìn)行了研究，分析了氧傳遞，為需要小剪切力的植物細(xì)胞培養(yǎng)的膜通氣反應(yīng)器提供設(shè)計(jì)依據(jù)，設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素包括管的長度、直徑和膜厚度，進(jìn)氣的組成和壓力，細(xì)胞生長培養(yǎng)階段等。發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓(xùn)課件培訓(xùn)教材發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓(xùn)課件培訓(xùn)教材57一種植物細(xì)胞表面固定化培養(yǎng)系統(tǒng)，避免了傳統(tǒng)攪拌罐懸浮培養(yǎng)中的謝謝！發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓(xùn)課件培訓(xùn)教材發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓(xùn)課件培訓(xùn)教材58謝謝！發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓(xùn)課固體發(fā)酵罐發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓(xùn)課件培訓(xùn)教材發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓(xùn)課件培訓(xùn)教材固體發(fā)酵罐發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt優(yōu)秀課件精品課件培59中試磁力攪拌不銹鋼發(fā)酵罐

發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓(xùn)課件培訓(xùn)教材發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓(xùn)課件培訓(xùn)教材中試磁力攪拌不銹鋼發(fā)酵罐

發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt60發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓(xùn)課件培訓(xùn)教材發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓(xùn)課件培訓(xùn)教材發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓(xùn)課件培訓(xùn)61機(jī)械攪拌不銹鋼發(fā)酵罐

發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓(xùn)課件培訓(xùn)教材發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓(xùn)課件培訓(xùn)教材機(jī)械攪拌不銹鋼發(fā)酵罐

發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt優(yōu)秀課62李清華公共衛(wèi)生學(xué)院第二節(jié)發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt63李清華公共衛(wèi)生學(xué)院第二節(jié)發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹ppt主要內(nèi)容一、發(fā)酵工藝流程二、常見發(fā)酵設(shè)備

1、發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)原則 2、微生物細(xì)胞反應(yīng)器 3、動物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng) 4、植物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器64主要內(nèi)容2從自然界分離的菌種產(chǎn)

品基因工程誘變育種細(xì)胞工程生產(chǎn)用菌種擴(kuò)大培養(yǎng)原

料微生物菌體代謝產(chǎn)物分離提純發(fā)酵罐發(fā)酵條件控制接種培養(yǎng)基配置滅菌從自然界分離的菌種產(chǎn)品基因工程誘變育種細(xì)胞工程生產(chǎn)用菌種65一、發(fā)酵工藝流程典型的發(fā)酵生產(chǎn)過程包括：菌種的選育確定菌種繁殖和發(fā)酵生產(chǎn)所用的培養(yǎng)基；對培養(yǎng)基、發(fā)酵罐及其附屬設(shè)備進(jìn)行滅菌；

菌種經(jīng)逐級擴(kuò)大培養(yǎng)后，作為生產(chǎn)種子接種于發(fā)酵罐中;控制發(fā)酵罐中微生物的生長條件，最大程度地獲得人們渴望的代謝產(chǎn)物;產(chǎn)物萃取和精制

;發(fā)酵過程中廢棄物的處理與回收.66一、發(fā)酵工藝流程典型的發(fā)酵生產(chǎn)過程包括：4菌種的選育要想通過發(fā)酵工程獲得在種類、產(chǎn)量和質(zhì)量等方面符合人們要求的產(chǎn)品，最重要的是要有優(yōu)良的菌種。怎樣才能得到優(yōu)良的菌種呢？如果生產(chǎn)的是微生物直接合成的產(chǎn)物可以從自然界中先分離出相應(yīng)的菌種，再用物理或化學(xué)的方法使菌種產(chǎn)生突變，從突變個(gè)體中篩選出符合生產(chǎn)要求的優(yōu)良菌種。如果生產(chǎn)的是一般微生物不能合成的產(chǎn)品可用基因工程、細(xì)胞工程的方法對菌種的遺傳特性進(jìn)行定向改造，以構(gòu)建工程細(xì)胞或工程菌，從而達(dá)到生產(chǎn)相應(yīng)產(chǎn)品的目的

菌種的選育要想通過發(fā)酵工程獲得在種類、產(chǎn)量和質(zhì)量等方面符合人67

對菌種一般有以下要求：菌種能在較短的發(fā)酵過程中高產(chǎn)有價(jià)值的發(fā)酵產(chǎn)品。菌種的發(fā)酵培養(yǎng)基應(yīng)價(jià)廉，來源充足，被轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的效率高。如農(nóng)副產(chǎn)品。菌種對人、動物、植物和環(huán)境不應(yīng)該造成危害，還應(yīng)注意潛在的、慢性的、長期的危害，要嚴(yán)格防護(hù)。菌種發(fā)酵后，所產(chǎn)不需要的代謝產(chǎn)物少，且產(chǎn)品相對容易地與不需要的物質(zhì)分離，下游技術(shù)能用于規(guī)模化生產(chǎn)。菌種的遺傳特性穩(wěn)定，而且易于進(jìn)行基因操作。對菌種一般有以下要求：68培養(yǎng)基的配制進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)，有了優(yōu)良的菌種還需要有與菌種相適應(yīng)的培養(yǎng)基。在配制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)該注意：（1）根據(jù)不同的菌種，應(yīng)選擇不同的材料配制培養(yǎng)基。配制的培養(yǎng)基應(yīng)滿足微生物在碳源、氮源、生長因子、水、無機(jī)鹽等方面的營養(yǎng)要求，并為微生物提供適宜的pH、滲透壓等。（2）培養(yǎng)基的營養(yǎng)要協(xié)調(diào)，以利于產(chǎn)物的合成。（3）培養(yǎng)基在滿足微生物的營養(yǎng)需求的基礎(chǔ)上應(yīng)盡量降低生產(chǎn)成本，以得到更高的經(jīng)濟(jì)效益。培養(yǎng)基的配制進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)，有了優(yōu)良的菌種還需要有與菌種相適69滅菌發(fā)酵工程所用的菌種大多是單一的純種，整個(gè)發(fā)酵過程中不能混入雜菌。在發(fā)酵過程中如混入其他微生物，將與菌種形成競爭關(guān)系，對發(fā)酵過程造成不良影響。例如：在谷氨酸發(fā)酵過程中混入放線菌，則放線菌分泌的抗生素就會使大量的谷氨酸棒狀桿菌死亡；在青霉素生產(chǎn)過程中污染了雜菌，這些雜菌則會分泌青霉素酶，將合成的青霉素分解掉。滅菌發(fā)酵工程所用的菌種大多是單一的純種，整個(gè)發(fā)酵過程中不能混70滅菌那如何防止雜菌的污染呢？要在發(fā)酵前對培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)施進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌處理?？障?shí)消怎樣才算滅菌徹底呢？用高溫、高壓的方式，殺死所有雜菌的胞體、芽孢和孢子。滅菌那如何防止雜菌的污染呢？71擴(kuò)大培養(yǎng)和接種

如何得到發(fā)酵生產(chǎn)所需要的大量菌體來縮短生產(chǎn)周期？經(jīng)過多次的擴(kuò)大培養(yǎng)。如何對菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)？擴(kuò)大培養(yǎng)是將培養(yǎng)到對數(shù)期的菌體分開，分頭進(jìn)行培養(yǎng)，以促使菌體數(shù)量快速增加，能在短時(shí)間里得到大量的菌體。擴(kuò)大培養(yǎng)和接種如何得到發(fā)酵生產(chǎn)所需要的大量菌體來縮短生產(chǎn)周72擴(kuò)大培養(yǎng)和接種擴(kuò)大培養(yǎng)與發(fā)酵生產(chǎn)過程中的培養(yǎng)不同：擴(kuò)大培養(yǎng)是為了讓菌體在短時(shí)期內(nèi)快速增殖，而發(fā)酵過程中的培養(yǎng)是為了獲得代謝產(chǎn)物，目的不同采用的培養(yǎng)條件就有可能不同。例如：在酒精發(fā)酵過程中，擴(kuò)大培養(yǎng)是為了促使酵母菌快速增殖，因此是在有氧條件下進(jìn)行。而在發(fā)酵產(chǎn)生酒精的過程中則必須在無氧條件下進(jìn)行以獲得大量的酒精。有了用于生產(chǎn)的充足的菌體，接種過程中要注意防止雜菌污染。擴(kuò)大培養(yǎng)和接種擴(kuò)大培養(yǎng)與發(fā)酵生產(chǎn)過程中的培養(yǎng)不同：73發(fā)酵過程為什么將菌體接種到裝有培養(yǎng)液的發(fā)酵罐中，還需要對發(fā)酵過程進(jìn)行檢測和對發(fā)酵條件進(jìn)行控制？發(fā)酵產(chǎn)物主要在菌體生長的穩(wěn)定期產(chǎn)生。因此，要在發(fā)酵過程中隨時(shí)取樣檢測培養(yǎng)液中細(xì)菌數(shù)目、產(chǎn)物濃度以了解發(fā)酵進(jìn)程，及時(shí)添加必需的培養(yǎng)基成分來延長菌體生長穩(wěn)定期的時(shí)間，以得到更多的發(fā)酵產(chǎn)物。同時(shí)，還應(yīng)對發(fā)酵條件進(jìn)行嚴(yán)格控制。發(fā)酵過程為什么將菌體接種到裝有培養(yǎng)液的發(fā)酵罐中，還需要對發(fā)74發(fā)酵過程哪些條件能影響菌體的發(fā)酵？發(fā)酵生產(chǎn)中發(fā)酵罐內(nèi)部的代謝變化，如菌體形態(tài)、菌體濃度、營養(yǎng)物質(zhì)的濃度、溫度、pH、溶氧量、產(chǎn)物濃度、以及發(fā)酵罐攪拌轉(zhuǎn)速等對發(fā)酵過程都有重大影響。發(fā)酵過程哪些條件能影響菌體的發(fā)酵？75分離、提純代謝產(chǎn)物采用離心、過濾、沉淀等方法將菌體從培養(yǎng)液中分離出來。菌體本身，如酵母菌和細(xì)菌等采用蒸餾、萃取、離子交換等方法進(jìn)行提取。分離、提純代謝產(chǎn)物76二、發(fā)酵設(shè)備生物反應(yīng)器(發(fā)酵罐)利用生物工程技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)的過程統(tǒng)稱生物反應(yīng)過程。采用活細(xì)胞(包括微生物、動植物細(xì)胞)的某些特定功能生產(chǎn)有用產(chǎn)品的生物反應(yīng)過程稱為發(fā)酵過程或細(xì)胞培養(yǎng)過程。采用游離或固定化酶作為生物催化劑的生物反應(yīng)過程，稱為酶反應(yīng)過程。生物反應(yīng)器：利用酶或生物體（如微生物）所具有的生物功能，在體外進(jìn)行生化反應(yīng)的裝置系統(tǒng)。二、發(fā)酵設(shè)備生物反應(yīng)器(發(fā)酵罐)利用生物工程技術(shù)進(jìn)行77生物反應(yīng)器應(yīng)具備的條件：能維持一定的溫度、pH、反應(yīng)物(如營養(yǎng)物質(zhì)、溶解氧等)濃度；應(yīng)具備良好的傳質(zhì)、傳熱和混合性能，以便為生物反應(yīng)的順利進(jìn)行提供適宜的環(huán)境條件；細(xì)胞生物反應(yīng)器除具備上述特性外，還要求有一定的除菌及密封設(shè)備，以防止生產(chǎn)過程中因微生物侵入造成的雜菌污染。根據(jù)生物反應(yīng)過程中所使用的生物催化劑不同可將生物反應(yīng)器分為：酶反應(yīng)器和（微）細(xì)胞生物反應(yīng)器。生物反應(yīng)器應(yīng)具備的條件：根據(jù)生物反應(yīng)過程中所使用的生物催化劑78（一）發(fā)酵罐設(shè)計(jì)的原則發(fā)酵罐的主要功能：為菌體生長，或?yàn)槟骋惶囟ǖ奈⑸锘旌习l(fā)酵劑提供一個(gè)便于控制的環(huán)境，以獲得人們所期望的產(chǎn)物。發(fā)酵罐設(shè)計(jì)的原則1、發(fā)酵器應(yīng)能在無菌條件下工作數(shù)天，且應(yīng)在長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)過程中保持穩(wěn)定；2、通氣和充分?jǐn)嚢?，以滿足微生物代謝的需要，但不應(yīng)損傷菌體；（一）發(fā)酵罐設(shè)計(jì)的原則發(fā)酵罐的主要功能：發(fā)酵罐設(shè)計(jì)的原則793、盡可能低的功率消耗；4、發(fā)酵罐上應(yīng)配備有溫度和pH值控制系統(tǒng)以及采樣裝置；5、發(fā)酵罐內(nèi)的蒸發(fā)損失不應(yīng)太多；

6、在放料、清洗和維修等操作過程中具有最低的勞動力消耗；3、盡可能低的功率消耗；807、發(fā)酵罐應(yīng)有較好的適應(yīng)性，以滿足不同生產(chǎn)廠家的需求；8、發(fā)酵罐內(nèi)表面應(yīng)光滑；9、用于中試規(guī)模的發(fā)酵罐與用于實(shí)際生產(chǎn)的發(fā)酵罐應(yīng)具有相同的幾何形狀，有利于放大生產(chǎn)；10、使用既能滿足工藝要求又比較便宜的制造材料，同時(shí)應(yīng)配備完善的供給設(shè)施。7、發(fā)酵罐應(yīng)有較好的適應(yīng)性，以滿足不同生產(chǎn)廠家的需求；81發(fā)酵罐（總結(jié)）穩(wěn)定性控制性操作性安全性可視性設(shè)計(jì)原則發(fā)酵罐（總結(jié)）設(shè)計(jì)原則82（二）微生物細(xì)胞反應(yīng)器依攪拌方式不同，微生物細(xì)胞反應(yīng)器有：

內(nèi)部機(jī)械攪拌型外部液體攪拌型氣升循環(huán)式發(fā)酵罐（二）微生物細(xì)胞反應(yīng)器依攪拌方式不同，微生物細(xì)胞反應(yīng)器有：83微生物反應(yīng)器微生物反應(yīng)器841、機(jī)械攪拌型微生物細(xì)胞生物反應(yīng)器(通用型)

主要由殼體、控溫部分、攪拌部分、通氣部分、進(jìn)出料口、測量系統(tǒng)和附屬系統(tǒng)等組成。1、機(jī)械攪拌型微生物細(xì)胞生物反應(yīng)器(通用型)主要由殼體、控85電動機(jī)pH檢測及控制裝置培養(yǎng)液無菌空氣排氣口冷卻水出口冷卻水進(jìn)口攪拌器加料口放料口電動機(jī)pH檢測及培養(yǎng)液無菌空氣排氣口冷卻水出口冷卻水進(jìn)口攪拌86發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹課件87發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹課件88BIOTECH-XJS型機(jī)械攪拌不銹鋼發(fā)酵罐

BIOTECH-XJS型機(jī)械攪拌不銹鋼發(fā)酵罐89

殼體的作用：一般為不銹鋼材料，為整個(gè)發(fā)酵過程提供一個(gè)密封的環(huán)境，防止雜菌污染；同時(shí)為了能在一定壓力下進(jìn)行高溫滅菌，要求罐體承受的壓力至少在0.3MPa以上?？販夭糠值淖饔茫菏潜ＷC發(fā)酵過程在恒溫條件下進(jìn)行，并將生物氧化和機(jī)械攪拌產(chǎn)生的熱量及時(shí)移去。攪拌部分的作用：使罐內(nèi)物料混合良好，液體中的固形物料保持懸浮狀態(tài)，有利于菌體與營養(yǎng)物質(zhì)充分接觸，便于營養(yǎng)吸收。另一方面，打碎氣泡，增加氣液接觸面積，提高氣液間的傳質(zhì)速率，加強(qiáng)氧的傳遞效果及消除泡沫。殼體的作用：一般為不銹鋼材料，為整個(gè)發(fā)酵過程提供一個(gè)密封的90通氣部分的作用：是從罐的底部向罐內(nèi)通入無菌空氣，一般入口空氣壓力為0.1～0.2MPa(表壓)，罐頂部有空氣出口。進(jìn)出料口：是指進(jìn)料和出料用的系統(tǒng)，同時(shí)還配有補(bǔ)料口裝置等測量系統(tǒng)：在于測量發(fā)酵過程中的pH值、溶解氧等相關(guān)數(shù)據(jù)，以便對發(fā)酵過程進(jìn)行隨時(shí)的監(jiān)測并及時(shí)對發(fā)酵參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。此外，測量裝置應(yīng)能承受一定的滅菌溫度并在長時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定。通氣部分的作用：是從罐的底部向罐內(nèi)通入無菌空氣，一般入口空氣91通用機(jī)械攪拌型生物反應(yīng)器內(nèi)通常安裝消泡裝置，抑制泡沫的形成，但泡沫過多時(shí)，要使用消泡劑。

附屬系統(tǒng)是指用以觀察發(fā)酵液情況的視鏡裝置和強(qiáng)化發(fā)酵液混合（防止液面中央產(chǎn)生旋渦，提高溶解氧）的擋板等設(shè)備。通用機(jī)械攪拌型生物反應(yīng)器內(nèi)通常安裝消泡裝置，抑制泡沫的形成，922、機(jī)械攪拌自吸式反應(yīng)器

優(yōu)點(diǎn)：（1）可以利用攪拌器旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的抽吸力吸入空氣，不需要空氣壓縮機(jī)提供壓縮空氣，從而省去了空氣系統(tǒng)，使設(shè)備成本降低。（2）其攪拌器是一個(gè)空心葉輪，葉輪快速旋轉(zhuǎn)時(shí)，液體由于離心作用而被甩出，并在葉輪空心部分形成負(fù)壓，從而將罐外的空氣吸到罐內(nèi)。同時(shí)，空氣因受到高速流動液體的摩擦剪切作用而變成細(xì)小的氣泡，均勻分散在液體之中，然后借助導(dǎo)輪流將氣液混合物導(dǎo)入發(fā)酵液中并與之混合。2、機(jī)械攪拌自吸式反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)：93缺點(diǎn)

（1）進(jìn)罐空氣處于負(fù)壓狀態(tài)，容易增加雜菌侵入的機(jī)會。（2）攪拌容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)速提高，有可能使某些微生物的菌絲被切斷，影響細(xì)胞的正常生長。缺點(diǎn)943、氣升式環(huán)流反應(yīng)器類型：內(nèi)環(huán)流式、外環(huán)流式氣升式發(fā)酵罐不具有任何機(jī)械攪拌系統(tǒng)，僅利用空氣在發(fā)酵罐內(nèi)（外）循環(huán)以攪拌培養(yǎng)物，這一相對柔和的混合系統(tǒng)適用于植物細(xì)胞和動物細(xì)胞培養(yǎng)。原理基于含氣量高的培養(yǎng)物和含氣量少的培養(yǎng)物之間比重的差異。在發(fā)酵罐通氣過程中，含氣量較低的培養(yǎng)基產(chǎn)生一上流的推力，導(dǎo)致培養(yǎng)基的循環(huán)。借助設(shè)在環(huán)流管底部的空氣噴嘴將空氣以250～300m/s的高速噴入環(huán)流管，使氣泡分散在培養(yǎng)基中。3、氣升式環(huán)流反應(yīng)器類型：內(nèi)環(huán)流式、外環(huán)流式氣升式發(fā)酵罐不95氣升式玻璃系列實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵罐

氣升式玻璃系列實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵罐

96氣升式環(huán)流反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)

（1）氣體從罐的下部通入，可帶動流體在整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)流動，使反應(yīng)器內(nèi)的溶液容易混合均勻；（2）由于不用機(jī)械攪拌槳，省去了密封裝置，使污染雜菌的機(jī)會減少，同時(shí)降低了機(jī)械剪切作用對細(xì)胞的傷害；（3）由于液體循環(huán)速度較快，反應(yīng)器內(nèi)的供氧及傳熱都較好，利于節(jié)約能源。氣升式環(huán)流反應(yīng)器不適宜于在黏度大或含有大量固體的培養(yǎng)液中應(yīng)用。氣升式環(huán)流反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)（1）氣體從罐的下部通入，可帶動流體97衡量氣升式環(huán)流反應(yīng)器性能的參數(shù)主要有：循環(huán)周期氣液比。循環(huán)周期：指培養(yǎng)液在環(huán)流管內(nèi)循環(huán)一次所需的時(shí)間。氣液比：指培養(yǎng)液的環(huán)流量與通風(fēng)量之比。循環(huán)周期越短，氣液比值越大，說明向培養(yǎng)基內(nèi)供氧越充分。衡量氣升式環(huán)流反應(yīng)器性能的參數(shù)主要有：循環(huán)周期984、高位塔式生物反應(yīng)器

是一種罐體的高與直徑比值較大，利用通入培養(yǎng)液的無菌空氣泡上升來帶動液體運(yùn)動，產(chǎn)生混合效果的非機(jī)械攪拌式生物反應(yīng)器，適用于培養(yǎng)液黏度低、固體含量少和需氧量較低的發(fā)酵培養(yǎng)過程。

4、高位塔式生物反應(yīng)器是一種罐體的高與直徑比值較大，利用通99與機(jī)械攪拌式生物反應(yīng)器相比，塔式生物反應(yīng)器不設(shè)機(jī)械攪拌槳的優(yōu)點(diǎn)是：（1）減少了剪切作用對細(xì)胞的損害；（2）結(jié)構(gòu)簡單，省去了密封，排除了因密封不嚴(yán)而造成的雜菌污染；（3）造價(jià)較低，動力消耗少，操作成本低，噪聲較小。缺點(diǎn)：這種反應(yīng)器罐體較高，需要在室外安裝，而且壓縮空氣必須有足夠大的壓力才能抵消反應(yīng)器內(nèi)液體的靜壓力。與機(jī)械攪拌式生物反應(yīng)器相比，塔式生物反應(yīng)器不設(shè)機(jī)械攪拌槳的優(yōu)100（三）動物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器

氣升式生物反應(yīng)器中空纖維反應(yīng)器籠式通氣攪拌反應(yīng)器流化床反應(yīng)器（三）動物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器氣升式生物反應(yīng)器1011、氣升式細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器

將氣體混合物從罐底部的噴射管噴入反應(yīng)器的中央導(dǎo)流管，使中央導(dǎo)流管內(nèi)的液體密度低于外部區(qū)域液體的密度，從而形成循環(huán)。在氣升式生物反應(yīng)器中，可以通過自動調(diào)節(jié)空氣進(jìn)入的速率來實(shí)現(xiàn)對溶解氧濃度的控制；pH值可通過在進(jìn)氣中加入二氧化碳或加入氫氧化鈉的方法來控制。

1、氣升式細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器將氣體混合物從罐底部的噴射管噴102BIOTECH-XQS型氣升式發(fā)酵罐

BIOTECH-XQS型氣升式發(fā)酵罐103發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹課件1042、中空纖維管生物反應(yīng)器

既可培養(yǎng)懸浮型的細(xì)胞，又可培養(yǎng)貼壁型細(xì)胞，培養(yǎng)的細(xì)胞密度甚至可達(dá)到109個(gè)/mL數(shù)量級，主要用于雜交瘤細(xì)胞的培養(yǎng)來生產(chǎn)單克隆抗體。

2、中空纖維管生物反應(yīng)器既可培養(yǎng)懸浮型的細(xì)胞，又可培養(yǎng)貼壁105發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹課件106生長的細(xì)胞型雜交瘤細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、肝癌細(xì)胞、結(jié)腸癌細(xì)胞、乳腺組織細(xì)胞、小鼠細(xì)胞、大鼠細(xì)胞、垂體腫瘤細(xì)胞、CHO細(xì)胞、BHK-2細(xì)胞、肺細(xì)胞等分泌的產(chǎn)物lgM、lgA、干擾素、激素、尿激酶、蛋白質(zhì)C、病毒蛋白、乙型肝炎表面抗原、T抑制因子、促細(xì)胞生長素、白細(xì)胞介素等。中空纖維管生物反應(yīng)器培養(yǎng)的細(xì)胞和獲得的分泌產(chǎn)物生長的細(xì)胞型雜交瘤細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、肝癌細(xì)胞、結(jié)腸癌細(xì)胞、乳腺1073、通氣攪拌生物反應(yīng)器（1）Spier籠式通氣攪拌生物反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)：可以避免通氣時(shí)氣泡直接損傷細(xì)胞。它是借助一個(gè)多孔的通氣裝置在籠內(nèi)通氣，滿足培養(yǎng)過程中細(xì)胞對溶解氧的需要。缺點(diǎn)：是不能進(jìn)行在線滅菌，只能將罐體放在消毒鍋內(nèi)進(jìn)行高壓滅菌；氧傳遞系數(shù)小，不能滿足培養(yǎng)高密度細(xì)胞的耗氧要求；反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，拆卸清洗困難。3、通氣攪拌生物反應(yīng)器（1）Spier籠式通氣攪拌生物反108發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹課件109（2）CelliGen-20雙層籠式通氣攪拌生物反應(yīng)器

優(yōu)點(diǎn)：擴(kuò)大了絲網(wǎng)交換面積，使氧傳遞系數(shù)提高，單位面積產(chǎn)量增加，形成了由雙層籠式通氣攪拌器、控制系統(tǒng)、管路系統(tǒng)和蒸汽滅菌系統(tǒng)一體化的動物細(xì)胞培養(yǎng)裝置。適于懸浮培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞來生產(chǎn)單克隆抗體、微載體培養(yǎng)Vero細(xì)胞和乙腦病毒。

（2）CelliGen-20雙層籠式通氣攪拌生物反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)110發(fā)酵基本工藝與發(fā)酵設(shè)備介紹課件1114、流化床生物反應(yīng)器

特點(diǎn)：在反應(yīng)器內(nèi)，通過垂直向上循環(huán)流動，培養(yǎng)液不斷供給細(xì)胞必要的營養(yǎng)成分，使細(xì)胞得以在微粒中生長。同時(shí)，不斷地加入新鮮的培養(yǎng)液，并不斷地排除培養(yǎng)產(chǎn)物或代謝產(chǎn)物。流化床生物反應(yīng)器可用于貼壁依賴型細(xì)胞的培養(yǎng)和非貼壁依賴型細(xì)胞的培養(yǎng)。

4、流化床生物反應(yīng)器特點(diǎn)：在反應(yīng)器內(nèi)，通過垂直向上循環(huán)流動1125、無泡沫攪拌生物反應(yīng)器

特點(diǎn)：能滿足動物細(xì)胞生長中所需的溶氧要求，