生物工程设备第一章-培养基的制备设备.pptVIP

生物工程设备(Bioprocess Equipment ) 主 讲：陈 燕 Tel:  QQ: 课程简介 生物工程设备是生物工程专业的必修专业课，是在学完了专业基础课和技术基础课之后开设的有关生物加工过程设备的原理、构造、设计及应用的一门专业课。为使生物技术的实验室成果开发成产业，必须要构造由生物工程设备构成的生产线，是生物工程专门高级人才必须掌握的内容之一。 目录： Chapter1 培养基准备与培养基灭菌的设备； Chapter2 发酵用压缩空气预处理及除菌设备； Chapter3 生物反应器与发酵参数检测元件； Chapter4 液-固分离设备； Chapter5 萃取设备； Chapter6 层析设备和离子交换设备； Chapter7 蒸发和结晶设备； Chapter8 生物产品干燥设备； Chapter9 生物制药生产GMP规范要点 参考书目 ?《生物工程设备》徐清华主编，科学出版社，2004 《生化反应动力学与反应器》戚以政、汪叔雄主编，化学工业出版社，1996 《生化反应工程》山根桓夫著，周斌译, 西北大学出版社，1992 《生物工程设备》梁世中主编，中国轻工业出版社，2002 《发酵设备》高孔荣主编，中国轻工业出版社，1993 《生物加工过程与设备》郑裕国主编，化学工业出版社，２００４ 《生物工程设备》陈国豪主编，化学工业出版社，2007 本课程的任务：是按照生物加工过程的工艺要求，讲述生物加工过程设备之共性，阐述各设备的原理、构造、设计、应用或选用，使生物工程的学生在学习了生物化学、微生物学、物理化学和化工原理的基础上，进一步掌握生物工程设备的基本内容和基本理论。 chapter1 培养基的制备设备 Main contents: 液体培养基的灭菌设备 淀粉质原料的蒸煮与糖化 啤酒生产中麦芽汁的制备设备 淀粉水解制糖 Section 1 培养基的灭菌 （Sterilization of medium） 培养基灭菌的目的、要求和方法 湿热灭菌的理论基础 培养基灭菌的工程设计 灭菌的方法 化学灭菌 射线灭菌 干热灭菌 湿热灭菌 过滤灭菌 灭菌：是指利用物理或化学方法杀灭或除去物料及设备中一切有生命物质的过程。1、培养基实罐灭菌（分批灭菌或实消）：将培养基配制在发酵罐里，用饱和蒸汽直接加热，以达到预定灭菌温度并保温一段时间，然后再冷却到发酵温度。2、培养基的连续灭菌：将配好的培养基在向发酵罐等培养装置输送的同时进行加热、保温和冷却而进行的灭菌。 培养基灭菌的要求 达到要求的无菌程度——10-3个/罐。 尽量减少营养成分的破坏 发酵生产中，往往需要对培养基及其发酵设备进行灭菌，一般工业上常采用蒸汽湿热灭菌。 湿热灭菌的原理 就是直接用高温蒸汽灭菌。蒸汽在冷凝时释放出大量潜能，蒸汽具有强大穿透力，蒸汽的湿热破坏菌体蛋白质和核酸的化学键，使酶失活，微生物因代谢障碍而死亡。 湿热灭菌的优点 蒸汽来源容易，操作费用低，本身无毒； 蒸汽有强的穿透力，灭菌易于彻底； 蒸汽有很大的潜热； 操作方便，易管理。  灭菌程度和营养成分的破坏是灭菌工作中的主要矛盾，恰当掌握加热温度和时间是灭菌工作的关键。 在灭菌过程中，活菌数逐渐减少，其减少量随活菌数的减少而递减，即微生物的死亡速率与任一瞬时残留的活菌数成正比，称之为对数残留定律，也即反映为一级化学反应动力学为： 式中 —— 开始灭菌（t=0）时原有活菌数； —— 经时间t后残存活菌数。 大肠杆菌在不同温度下的死亡曲线 在发酵罐中进行实罐灭菌，是典型的分批灭菌：全过程包括升温、保温、降温三个过程 连续灭菌流程及设备 为了减少培养基营养成分受热损失，灭菌尽量采用高温短时的连续灭菌，即在培养基输送至发酵罐的同时进行加热、保温和冷却而进行的灭菌。 实罐灭菌设备示意图 培养基实罐灭菌的质量优劣判别标准 1. 培养基灭菌后达到无菌要求 2. 营养成份破坏少 3. 灭菌后培养基体积与计料体积相符 4. 泡沫要少 例：有个发酵罐，内装培养基40m3,现采用实罐灭菌，灭菌温度121℃，问其灭菌需要多长时间？（在微生物发酵行业中一般常设灭菌前每毫升培养基中含有耐热菌的芽孢为2×107个，灭菌失败的概率通常定为0.001，即灭菌后残留芽孢数为0.001个） （1）连消塔-喷淋冷却连续灭菌流程 3、设备构造 （1）连消塔 是培养液高温短时间连续灭菌设备，它与维持罐组成连续灭菌系统，分套管式