发酵工程设备绪论.ppt

本阶段特点： 1.对纯种发酵和无菌操作要求严格； 2.规模巨大，搅拌发酵罐已达500m3，气升式发酵罐为2000m3； 3.产品种类多，从初级代谢产物到次级代谢产物； 4.配套技术发展快速。 第五阶段 基因重组技术的成熟－现代生物技术阶段 由于分子生物学的发展，建立了基因操作技术，打破了生物的壁垒，可人为地把特定的有用基因进行重组（微生物之间转移基因，改造微生物基因）使微生物细胞合成由高等生物细胞才能生产的有关化合物，为新的发酵工艺打下基础，如胰岛素和干扰素的生产。 20世纪70年代细胞融合技术和固定化技术的发展为发酵过程赋予新的生命力，新形成许多新的发酵过程，生物技术过程中的设备也得到提高和发展。 本阶段特点： 1.可生产动、植物和人类的多种生理活性蛋白，如胰岛素、生长激素、细胞因子和多种单克隆抗体； 2.生物技术与其它学科交叉研究，如信息技术与生物技术的交叉，推动形成了生物信息学(biological information)的建立和生物芯片技术的发展； 3.生物技术广泛应用于医药卫生、农林牧渔、轻工食品、化工、能源和环境等领域。 第一章 绪 论 一、生物技术概述 二、发酵工程及设备概述与发展 三、发酵工程实验室的建立 一、建立发酵工程实验室需考虑的因素 运行规模 发酵罐类型 发酵罐数量 发酵过程特点 二、发酵工程实验室布局设计 实验室所处位置 实验室区域划分及功能 湿地板区 通用实验区 分析区 三、发酵工程实验室公用设施 空气 发酵罐的通风：空气泵、隔膜泵、空气压缩机 水力高压灭菌锅的操作 气体分析仪器的校准 蒸汽 发酵罐灭菌 控制大型发酵罐的温度 对培养基进行高温灭菌 水 维持发酵罐的运行 发酵产品的下游处理 高压灭菌锅的操作 样品的分析 电 照明 向各种机械装置及设备提供能量 需供三相电 气 天然气、CO2、O2及校准气 三、生物反应器及其附属设备 （一）发酵罐 安装于湿地板区，置于特定的发酵罐机架上，罐与罐之间空间要足够以便于操作。每一个机架需设有如下装置：6个电插座、2个供水管、一个空气供应管、一个蒸汽供应管和一个排气分析口。不同的管路应具有不同颜色的标识，便于区分，以免混淆。 （二）附属设备 1.高压灭菌锅 台式灭菌锅 标准高压灭菌锅 大型高压灭菌锅 （二）附属设备 2.培养箱 一般培养箱 轨道式培养箱 振荡器 （二）附属设备 3.烘箱 热空气烘箱 微波炉 （二）附属设备 4.泵 蠕动泵的特点： （1）管路内液体不会污染泵； （2）自吸式； （3）即使当泵关闭进也不会发生倒流，故不需要止回阀； （4）泵送手段相对温和，这对一些微生物培养来说比较重要； （5）流速一致。 （二）附属设备 4.泵 微型泵 具有固定的速度，通常连接到pH或消泡剂的控制器上，用于添加酸、碱、消泡剂。微型泵最大输出流量为25ml/min，一般能够泵送0.34×105Pa的压力。 当不使用时，将泵管从泵压头处卸下，以防止堵塞管路，尤其是输送酸碱的管路。 泵管与喷嘴应配套购买 （二）附属设备 4.泵 较大的泵用于连续培养或补料分批培养过程中营养物的添加，通常用夹子来控制泵压头的管子。这类泵的管路内径可达8mm，通过改变管径可以改变固定流速的泵的输出量。有固定速度泵或变速泵，后者较为灵活，应用较多；也有手动泵或自控泵，但多数情况下，手动泵便可满足实验需求，且价格便宜。泵管路部分易随时间延长面伸展，造成磨损，故泵压头的管路部分应定期更换。 高速泵用于发酵过程中将灭菌后的培养基泵入预杀菌的发酵罐中，该泵管径为5-6mm，输送量至少3-5L/min （二）附属设备 5.泵管 0.7 透明 60 极低 是 否 聚氯乙烯 1.2 否 80 极低 否 是 丁基合成橡胶 1.1 否 80 中 否 否 氯丁橡胶 2.0 否 135 低 是 是 Marprene 1.0 半透明 135 高 否 是 硅橡胶 （5-8mm） 与硅橡胶价格比较 透明/半透明 温度限制℃ 透气性 化学灭菌（环氧乙烷） 可否耐受高压灭菌 类型 蠕动泵的管路类型 （二）附属设备 6.过滤器 膜过滤器 有醋酸纤维素膜、硝酸盐膜或聚四氟乙烯（PTFE）膜，各种膜均具有一致的孔径，孔径为0.2-0.45微米的膜型过滤器应用较广。 特点：相对便宜，易于处理，易于检查堵塞或结垢。 膜过滤器可耐受的灭菌次数有限，故在经受该膜限定次数后应废弃更换。 去除空气中的微生物、灰尘等颗粒。 * 发酵工程设备 生物技术教研室 周晨妍 zhouchenyan2008@163.com 第一章 绪 论 一、生物技术概述 二、发酵工程及设备概述与发展 三、发酵工程实验室的建立 第一章 绪 论 二、发酵