生物工程设备
生物工程设备 ppt课件
生物工程：用生物体或其组成成分在最适条件下产生有 益产物及进行有效生产过程的技术。
生物工程包括五大工程，即遗传工程(基因工程)、细胞 工程、微生物工程(发酵工程)、酶工程(生化工程)和生物反应 器工程。
在这五大领域中，前两者作用是将常规菌(或动植物细胞 株)作为特定遗传物质受体，使它们获得外来基因，成为能表 达超远缘性状的新物种——“工程菌”或“工程细胞株”。
列文∙虎克发现细胞，罗伯特∙胡克发明”cell”，德国的植物学 家施莱登和动物学家施旺证明了细胞是动植物的基本单位 ；
1897年德国的毕希纳发现被磨碎后的酵母细胞仍可进行酒精 的发醉，并认为这是酶的作用，并于1907年因此发现而获得 诺贝尔化学奖；
德国的科赫首先用染色法观察了细菌的形态，并发现了结核
美国的生化学家萨姆纳说明酶是一类蛋白质，在1946年和他 的同事共获诺贝尔化学奖；
我国微生物学家尹光琳等在20世纪70年代完成 维生素C微生物二步转化的方法。
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4 生物工程设备
③ 现代生物技术——基因工程技术，按人们意愿设计，通 过改造基因或基因组而改变生物的遗传特性。
1865年奥地利人孟德尔提出了经典的遗传学说；
一个优良的生物反应器应具有良好的传质、传热和 混合的性能；结构严密，内壁光滑，易清洗，检修维护 方便；有可靠的检测和控制仪表；搅拌及通气所消耗的 动力要少；能获得最大的生产效率与最佳的经济效益。
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4.1.1 微生物反应器
发酵罐——进行大规模悬浮培养微生物的反应器。 工业微生物发酵多为好氧发酵，因此发酵罐多采用通气 和搅拌方式来增加氧在培养液中的溶解。 发酵罐的类型：机械搅拌型、外部液体循环式、气升式
生物工程设备
生物工程设备生物工程设备是指用于生物制造和生物研究的各种仪器和设备，是现代生物技术研究和应用的基础设施之一。
生物工程设备涉及的范围广泛，包括发酵设备、细胞培养设备、分离纯化设备、DNA/RNA提取纯化设备、高通量筛选设备等。
随着生物技术的发展，生物工程设备已经成为生物制造和医药产业的重要支撑，为人类的健康事业做出了巨大的贡献。
1. 发酵设备发酵设备是生物工程设备中的核心设备之一。
在生物制药和食品工业中，微生物发酵已经成为一种广泛应用的技术。
发酵设备主要包括传统的罐式发酵系统、流动床发酵系统、气液固三相流发酵系统等，在不同的应用领域中具有不同的优势。
罐式发酵系统是一种传统的发酵设备，其使用广泛且成熟，适用于生产大量的高品质发酵产品。
该系统主要由发酵罐、搅拌器、加热系统、通气系统等组成。
这种系统的操作简单易行，可控性强，但对于体积较大的生物反应器来说，混合效应差，产物分离困难。
流动床发酵系统和气液固三相流发酵系统相对于传统的罐式发酵系统而言，有着更高的反应效率和更好的产物分离性能。
这些系统的研究和发展，增加了发酵结果的稳定性和可控性，充分利用了微生物的生物活性，以提高生物产品的生产效率和质量。
2. 细胞培养设备细胞培养设备是生物工程设备中的又一重要设备。
随着生物技术的快速发展，细胞培养技术已经广泛应用于生物医药制造和细胞修复等领域。
目前，多种类型的细胞培养设备已经被广泛应用。
常见的细胞培养设备主要包括培养皿、转瓶、振荡培养器、悬浮培养器、生物反应器等。
这些设备能够模拟人体内的生理环境，为细胞的生长和繁殖提供理想的条件。
悬浮培养器和生物反应器能够提供大规模的细胞培养，适用于生产大量的生物制品，如抗体、疫苗等。
在未来，随着生物技术的不断发展，细胞培养设备将会进一步发展和完善，以满足更多生物制药和生命科学的需求。
3. 分离纯化设备分离纯化设备是生物工程设备中的重要组成部分，其主要作用是将生物反应器中生产的产品得到分离、纯化并提纯的生产工艺。
生物工程设备知识点总结
生物工程设备知识点总结生物工程设备是生物工程领域中所使用的各种工具和设备的总称。
这些设备涵盖了从实验室规模到工业生产规模的所有范围，用于生物制药、生物材料、基因工程等领域的研究和生产。
下面是对生物工程设备的一些常见知识点的总结。
一、发酵设备：1.发酵罐：用于培养微生物或细胞系的设备，以产生目标产品。
发酵罐通常包括搅拌装置、温控系统、pH调节系统、通气装置等。
2.培养皿：用于小规模培养细胞系或微生物的设备，可以是培养瓶、培养皿、微孔板等。
3.生物反应器：一种能够控制温度、氧气分压、pH值等参数的设备，用于工业规模的生物制药或发酵过程。
二、分离与纯化设备：1.超高速离心机：用于将混合物中的固体颗粒或细胞沉降至底部，以分离出清液。
2.过滤设备：包括膜过滤器、离心过滤器等，用于将混合物中的颗粒、细胞或溶质分离出来。
3.色谱仪：用于分离混合物中的不同成分，包括气相色谱仪、液相色谱仪等。
4.蒸馏设备：用于分离混合物中的挥发性成分，包括蒸发器、蒸馏塔等。
三、分析与检测设备：1.光谱仪：包括紫外-可见光谱仪、红外光谱仪等，用于分析样品中的化学成分或物理性质。
2.质谱仪：用于分析样品中的化学成分，并确定其分子结构。
3.核磁共振仪：用于分析样品中的原子核的化学环境和结构。
4.电化学分析仪：用于分析样品中的电化学性质，包括pH计、电位计等。
四、生物成像设备：1.激光共聚焦显微镜：用于观察生物样品的高分辨率图像。
2.荧光显微镜：通过激发生物样品中的荧光染料来观察样品的显微图像。
3.电子显微镜：利用电子束来观察生物样品的超高分辨率图像。
五、生物反应器：1.生物化学反应器：用于进行生物化学反应，如酶反应、酶促反应等。
2.细胞培养反应器：用于细胞的生长、分化和扩增，包括培养皿、生物反应器等。
3.基因工程反应器：用于进行基因工程研究和生产，包括DNA合成反应器、基因转染设备等。
六、其他设备：1.冻干机：用于将液体样品冻结并在低真空下去除溶剂，以得到干燥的样品。
生物工程设备设备安全操作规定
生物工程设备设备安全操作规定为了确保生物工程设备的正常使用和保护使用者的安全，制定以下安全操作规定：一、设备操作前的准备工作1.生物工程设备的操作必需由受过专业培训并被授权的人员进行。
2.在操作生物工程设备前，操作人员必须熟知设备的性能、结构、操作方法等相关知识，并确认设备处于正常工作状态。
3.操作人员应按照设备使用说明书要求对设备进行检查，并将设备悬挂禁用标志。
4.操作人员必须佩戴相关的安全防护装置，确保操作人员的安全。
二、设备使用中的安全操作1.操作人员应严格按照设备使用说明书规定的步骤进行操作，并在设备运行过程中始终保持警惕，及时发现并处理设备的异常情况。
出现设备异常情况时，应立即停止使用并向设备管理员报告。
2.在操作设备时，操作人员应确保设备的外部熔断器和控制开关保持在开启状态。
同时，操作人员应禁止非专业人员接近设备，在非操作过程中，禁止任何人员触碰设备或者设备连接的任何电源线。
3.设备操作完成后，操作人员应对设备进行清洁、整理，并进行必要的维护和保养工作。
在清洁和维护过程中，禁止操作人员使用任何化学或其它有毒有害物质，应使用相应的清洁剂及工具进行清洗工作。
4.设备使用过程中，操作人员应严格按照设备的负荷容量进行操作，禁止超出设备额定负荷使用设备。
5.操作生物工程设备时，应对样品进行分类、分离、防止交叉污染等工作，严格按照试剂的储存要求进行储存。
三、设备使用后的注意事项1.操作生物工程设备之后，应对设备进行必要的维修和维护工作，同时，应进行设备日志的记录工作，包括使用者、使用时间、使用内容、设备异常情况等信息记录，以备后续参考。
2.在工作结束后，操作人员必须关闭设备的所有电源，并且置于“禁止使用”标志，以确保设备不被非授权人员启动使用。
3.操作人员应将所有使用过的化学试剂、样品、移液器等用品归还到相应的位置上，并进行垃圾收集和消毒处理。
4.在使用设备过程中，如果发现设备故障、损坏等情况，应立即停止使用，并通知设备管理员进行维修工作。
生物工程实训系列设备采购意向公示
生物工程实训系列设备采购意向公示摘要：一、引言1.实训设备在生物工程教育中的重要性2.我国生物工程实训设备的发展现状二、生物工程实训系列设备采购意向公示的具体内容1.设备采购的背景和目的2.设备采购的种类和数量3.设备采购的预算和资金来源4.设备采购的供应商和设备参数三、生物工程实训系列设备采购意向公示的意义1.提升生物工程教育质量2.促进生物工程产业发展3.增强我国生物工程实训设备的研发和创新能力四、面临的挑战和解决方案1.实训设备采购中的风险和应对措施2.设备采购与使用的衔接问题3.设备维护和管理的问题五、结论1.生物工程实训系列设备采购意向公示对教育产业的影响2.对未来生物工程实训设备采购的建议和展望正文：随着生物科技的飞速发展，生物工程实训设备在教育和科研中的地位日益重要。
我国政府高度重视生物工程领域的发展，为了提高教育质量，培养更多的专业人才，我国决定对生物工程实训系列设备进行采购。
以下是本次采购意向公示的具体内容。
一、设备采购的背景和目的为了满足我国生物工程教育发展的需求，提高实训教学质量，我国决定对生物工程实训系列设备进行采购。
本次采购的目的是为教学和研究提供先进的设备支持，使学生能够更好地掌握生物工程领域的知识和技能。
二、设备采购的种类和数量本次采购的生物工程实训系列设备包括生物反应器、离心机、显微镜等常用设备，共计100 台。
这些设备将分发至全国50 所生物工程专业的高校和科研机构。
三、设备采购的预算和资金来源本次生物工程实训系列设备采购的预算为5000 万元，资金来源为国家教育专项资金。
四、设备采购的供应商和设备参数经过公开招标，我国选定了具备丰富经验和高质量产品的供应商。
所采购设备的参数均符合教学和研究需求，具有较高的性能和可靠性。
五、生物工程实训系列设备采购意向公示的意义生物工程实训系列设备采购意向公示对提升教育质量、促进产业发展具有重要意义。
首先，先进的实训设备有助于提高学生的实践能力，为我国生物工程领域培养更多优秀人才；其次，设备的采购和使用将推动我国生物工程产业的发展，提升整体竞争力；最后，这也有助于激发我国生物工程实训设备研发和创新能力，缩小与国际先进水平的差距。
生物工程设备第一章
1.1 培养基的灭菌设备
培养基的热灭菌动力学 在一定温度下，活的微生物杂菌细胞 （包括杂菌芽孢），受热死亡过程遵照 分子反应速度理论，与一级化学反应中 未反应分子的减少速度类似。杂菌是一 个复杂的高分子体系，其受热死亡是因 蛋白质高分子物质不活泼，结果导致蛋 白质变性，这种反应同属于一级反应。
辊式粉碎机 辊式粉碎机广泛应用于颗粒状物料的中碎和细 碎。常用的有两辊式、四辊式、五辊式和六辊 式等。 （1）两辊式粉碎机 两辊式粉碎机如图所示，主要的工作构件为两 个直径相同，相向转动的钢辊，辊筒表面形状 有表面光滑的、表面有齿的和表面有凸棱或凹 槽的。粉碎机工作时，把放在钢辊间的物料夹 住拖入两辊之间，物料受到挤压而破碎。两个 辊子中，一个固定，一个辊筒轴承座可以前后 移动，用以调节两辊筒间距，控制粉碎度。
两辊式粉碎机
多辊式粉碎机 为了用一台粉碎机达到下一步生产要 求的粉碎度，同时提高生产能力，往往 使用四辊、五辊、六辊带筛分的辊式粉 碎机。如图所示。
四辊式粉碎机
五辊式粉碎机
六辊式粉碎机
湿式粉碎机 为了避免干法粉碎危害工人的身体健康，在某 些产品的生产过程中，采用湿法粉碎操作。所 使用的机器称为湿式粉碎机。湿式粉碎机主要 包括：输料装置、加料器、粉碎装置和加热器 等，粉碎可采用一级或二级粉碎（两台粉碎机 串联使用）。 砂磨机是湿法粉碎过程中常用的一种机器。工 业上用的砂磨机有盘式砂磨机、双轴立式砂磨 机等。图1-12是德国DRISWERKE公司生产的 PM-DCP型砂磨机，主要由转子、定子、分离 装置、传动装置、液压系统及控制系统组成。
薄板换热器连续灭菌流程
培养液在设备中同时完成预热、加热灭菌、维 持及冷却过程。 利用薄板换热器进行连续灭菌时，加热和冷却
生物实验室仪器设备大全
生物实验室仪器设备大全引言生物实验室是进行生物学研究和实验的重要场所，其中的仪器设备对于实验的顺利进行至关重要。
本文将介绍一些常见的生物实验室仪器设备，包括其功能、特点以及适用范围，以便研究人员在实验室工作中选择合适的设备。
1. 显微镜功能：显微镜用于观察微观生物结构和细胞的形态，通过放大镜头的倍数来使细胞和组织的细节更加清晰可见。
特点： - 不同类型的显微镜如光学显微镜、电子显微镜等有不同的放大倍数和分辨率。
- 光学显微镜适用于普通细胞和组织的观察，电子显微镜适用于观察更高分辨率的细胞结构。
- 高级显微镜设备还能进行荧光显微镜等特殊实验。
适用范围：显微镜广泛应用于细胞生物学、组织学、病理学等领域的研究。
2. 离心机功能：离心机用于分离混合物中的固体颗粒或液体，通过快速旋转产生离心力，使颗粒或液体分层。
特点： - 不同类型的离心机如常规离心机、高速离心机等有不同的最高转速和容量。
- 高速离心机适用于离心过程中需要更高离心力的实验。
适用范围：离心机广泛应用于分离细胞、沉淀蛋白质、提取核酸等实验。
3. PCR仪功能：PCR仪（聚合酶链反应仪）用于扩增DNA分子，通过反复进行循环加热来复制DNA。
特点： - PCR仪可设定不同的温度和时间参数，以适应不同的PCR反应需求。
- 高级PCR仪还能实现定量PCR和实时荧光PCR等特殊实验。
适用范围：PCR仪广泛应用于分子生物学、基因工程等领域的研究。
4. 电泳设备功能：电泳设备用于分离DNA、RNA或蛋白质等生物大分子，通过电场作用使其在凝胶上移动并分离。
特点： - 不同类型的电泳设备如水平电泳仪、垂直电泳仪等有不同的凝胶尺寸和电场强度。
- 高级电泳设备还能实现蛋白质Western blot等特殊实验。
适用范围：电泳设备广泛应用于分子生物学、生化学等领域的研究。
5. 高压灭菌器功能：高压灭菌器用于灭菌实验器械和培养基等材料，通过高温高压的环境有效杀灭细菌和病毒。
生物工程设备课程设计
生物工程设备课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解生物工程设备的基本概念、分类及其在生物技术产业中的应用；2. 掌握生物工程设备的工作原理、操作流程及维护方法；3. 了解生物工程设备在生物制品生产中的关键作用及影响产品质量的因素。
技能目标：1. 能够分析生物工程设备在生物制品生产中的适用性，并进行合理选型；2. 学会使用生物工程设备进行实验操作，并能处理简单的设备故障；3. 能够根据生产需求，对生物工程设备进行优化配置，提高生产效率。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对生物工程设备的兴趣，激发他们探索生物技术领域的热情；2. 增强学生的环保意识，使他们认识到生物工程设备在生物制品生产中的环保责任；3. 培养学生的团队合作精神，让他们在合作学习中体验到生物工程设备研究的乐趣。
课程性质分析：本课程为高年级生物工程专业课程，旨在帮助学生将理论知识与实际应用相结合，提高他们在生物技术产业中的实践能力。
学生特点分析：高年级学生对生物工程有一定了解，具备一定的理论基础，但实践经验不足。
学生对新鲜事物充满好奇，具备一定的自主学习能力和团队合作精神。
教学要求：1. 结合实际案例，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 采取小组合作、讨论等形式，引导学生主动参与教学活动，培养学生的自主学习能力和团队合作精神；3. 强化实践环节，注重培养学生的动手能力，提高他们在生物技术产业中的竞争力。
二、教学内容1. 生物工程设备概述- 设备分类与原理- 生物工程设备在生物技术产业中的应用2. 常见生物工程设备及其操作- 发酵罐、生物反应器等设备的工作原理与操作流程- 设备的维护与故障处理3. 生物工程设备在生物制品生产中的应用- 生物制品生产过程中的关键设备选型与配置- 影响生物制品质量的设备因素及解决方法4. 生物工程设备优化与技术创新- 生物工程设备的优化方法与策略- 生物工程设备在生物技术领域的技术创新案例5. 教学实践与案例分析- 组织学生进行生物工程设备实验操作- 分析实际案例，探讨生物工程设备在生产中的应用及优化教学内容安排与进度：第一周：生物工程设备概述第二周：常见生物工程设备及其操作第三周：生物工程设备在生物制品生产中的应用第四周：生物工程设备优化与技术创新第五周：教学实践与案例分析教材章节关联：本教学内容与教材中“生物工程设备”章节相关内容紧密关联，涵盖了设备原理、操作、应用与优化等方面的知识，旨在帮助学生全面了解生物工程设备在生物技术产业中的重要作用。
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4 生物工程设备
生物工程设备特点： ① 设备操作条件为常温、常压或低压：发酵温度一般 为28~ 50℃；灭菌温度128℃，30min；压力一般常 压~0.3MPa ② 无菌操作，设备应考虑消除死角，保证不被杂菌污 染 ③ 设备结构满足工艺要求：通风、pH调节、温度控制 、补料等接口 ④ 材料耐腐蚀性：不锈钢或内衬不锈钢、涂料、橡胶
④ 蛇形栅消泡桨：泡沫上升与栅条反复碰撞，搅破液面上的 气泡，抑制泡沫增加。目前广泛采用。
4.1.1 微生物反应器
通用机械搅拌反应器的发展趋势： ① 容积：扩大至100~350m3
0Cr18Ni9 00Cr17Ni14Mo2
② 材质：有碳钢改为不锈钢(304，316L)
③ 传热：由单一的罐内蛇管传热改为罐内直管和罐壁 半圆管相组合
4 生物工程设备
生物工程：用生物体或其组成成分在最适条件下产生有 益产物及进行有效生产过程的技术。
生物工程包括五大工程，即遗传工程(基因工程)、细胞 工程、微生物工程(发酵工程)、酶工程(生化工程)和生物反应 器工程。 在这五大领域中，前两者作用是将常规菌(或动植物细胞 株)作为特定遗传物质受体，使它们获得外来基因，成为能表 达超远缘性状的新物种——“工程菌”或“工程细胞株”。 后三者的作用则是为这一有巨大潜在价值的新物种创造 良好的生长与繁殖条件，进行大规模的培养，以充分发挥其 内在潜力，为人们提供巨大的经济效益和社会效益。
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搅拌器施加于液体内的剪切力，相当于单 位体积液体中的动压头H(v2/2)与液体密度ρ 的乘积。
H v 2 n 2 d 2 P n3d 5 Q vd 2 nd 3 P HQ
n
3
P=1 Q
2
1
H
0.5 1.0 1.5 2.0
0
2.
d
4.1.1 微生物反应器
4.1.1 微生物反应器
搅拌装置：
a) 产生强大的总体流动，将流体均匀分布于容器各处，以 达到宏观均匀； b) 产生强烈的湍动，使气体、液体、固体微团尺寸减小。
两种作用将有利于混合、传热和传质，特别对氧的 溶解具有重要意义。
4.1.1 微生物反应器
气液混合过程： 气体分散 —— 剪切 气泡分散 —— 循环
一般发酵罐中安装4块挡板，W=1/8~1/12D
4.1.1 微生物反应器
进气装置：在最下层搅拌桨的正下方，开口向下，距罐 底40~50mm
4.1.1 微生物反应器
传热装置：夹套(<5m3)、内蛇管、外盘管
Q发酵 Q生物 Q搅拌 Q空气 Q辐射
发酵热因品种、发酵时间不同而异，不能通过简单的计 算求得，要靠实验测定。
4.1.1 微生物反应器
① 通用式发酵罐的几何尺寸：
H d 1 1 W 1 1 1.7 ~ 3; ~ ; ~ D D 2 3 D 8 12 S1 B S 0.8 ~ 1; 1.5 ~ 2.5; 1~ 2 D D D
种子罐：H/D=1.7~2.0 发酵罐：H/D=2.0~2.5 高径比要保证传质效果好、空气利用率高， 保证综合经济指标合理和使用方便。 影响因素：发酵菌种、发酵工艺条件、厂房 的土建等。
4.1.1 微生物反应器
发酵罐的装料容积：筒身体积+底封头体积
V0 Vc Vb
4
D 2 H 0.13D 3 (标准椭圆封头)
实际生产中，罐中的培养液因通气和搅拌 会引起液面上升和发泡，因此罐中实际装料量 V不能过大，一般填料系数：
0 V / V0 0.6 ~ 0.75
4.1.1 微生物反应器
载气
4.1.1 微生物反应器
旋桨式搅拌器：液体做轴向和切 向运动——轴向流 循环量大、压头低
四宽叶螺旋式叶轮 机翼螺旋式叶轮 四斜叶开启涡流
4.1.1 微生物反应器
旋桨式搅拌器循环量大，尤其适用于要求容器上下 均匀的场合。
四宽叶螺旋叶轮
机翼螺旋叶轮
四斜叶开启涡轮
扇形圆弧叶轮
推进式叶轮
4.1.1 微生物反应器
生物工程设备
② 近代生物技术——生物发酵技术 细菌和酵母等微生物在无氧条件下，酶促降解糖分子产生能 量的过程。 1928年英国的弗莱明发现青霉素，近代生物工程的起始标志 是青霉素的工业开发获得成功； 1945年，弗莱明、弗洛里和钱恩因发明和开发了青霉素被授 予诺贝尔医学奖； 美国的生化学家萨姆纳说明酶是一类蛋白质，在1946年和他 的同事共获诺贝尔化学奖； 我国微生物学家尹光琳等在20世纪70年代完成 维生素C微生物二步转化的方法。
双端面机械密封
4.1.1 微生物反应器
挡板： 作用——改变被搅拌液体的流动方向，使之 产生纵向运动，从而消除液面中央部分的下 凹漩涡。 全挡板条件——罐内加了挡板使漩涡基本消 失，或者说是指消除液面漩涡的最低挡板数 全挡板条件下的挡板数和挡板宽度
W mb 0.4 D
W-挡板宽度；D-罐径；mb-挡板数
传
混
质 —— 剪切
合 —— 循环
传
热 —— 循环
4.1.1 微生物反应器
涡流式搅拌器：液体在搅拌器内 做径向和切向运动——径向流 流量小、压头高。
Rushton涡流 半圆管圆盘涡流CD-6 弧叶圆盘涡流BT-6
4.1.1 微生物反应器
径向流涡流搅拌器能产生很大的剪 切力，有利于气泡的破碎，但不利于微 生物的生长。 通用式微生物反应器的搅拌为了更 好的溶解氧，气体分散是属于小尺度的 混合，因此广泛采用涡流式搅拌器。 为了避免气体沿轴上升，在搅拌器 中央设有圆盘。搅拌器按叶片形式可分 为平叶式、弯叶式、箭叶式、斜叶式和 半圆管式，叶片数量一般为6个。
胞、微生物细胞
发酵工程
酶 工 程
微生物
微生物
获得酶制剂或
固定化酶
为其它生物工程提
供酶制剂
4 生物工程设备
•生物反应工程技术
细胞大规模培养技术：微生物、动物细胞、藻类 酶反应技术：生物催化剂、酶反应工程
•分离技术
小分子化合物 大分子活性化合物
•需要装备技术来实现
•先进的装备技术
过程原理研究 不同领域的先进技术 设备原理、设计理念、部件与制造技术
④ 减速：将皮带减速改用机械式减速
⑤ 搅拌：从单一径向涡轮式搅拌改为径、轴双向流式 搅拌。
4.1.1 微生物反应器
4.1.2 动物细胞培养反应器
在相同搅拌功率下不同搅拌器破碎气泡的能力和翻 动液体的能力不同。由于发酵罐的H/D值较大，为了使 发酵液充分被搅动，可在同一搅拌轴上配置多个不同搅 拌器。 考虑因素：罐内装料高度、发酵液特性、搅拌器 直径等。
对于抗生素生产发酵罐，一般在 搅拌轴上层采用轴流式搅拌器以强化 混合效果，下层采用径流式搅拌器以 利于粉碎气泡强化氧的传递。
4.1.1 微生物反应器
① 耙式消泡桨：装于搅拌轴上，齿面 略高于液面，桨直径约为罐径的 0.8~0.9。转速低，效果比较差。
② 半封闭涡轮消沫器：常用于顶部空 间比较大的下伸轴发酵罐，在高速 旋转下泡沫可以直接被涡轮打碎或 被涡轮抛出撞击到壁面而破碎，消 沫效果好。
4.1.1 微生物反应器
③ 离心消沫器：利用离心力将泡沫粉碎
4.1.1 微生物反应器
大型发酵罐搅拌装置
4.1.1 微生物反应器
搅拌功率与混合效果：
为了达到宏观上的均匀，必须有足够大的总体流动，即 翻动量要大；为了达到小尺度上的均匀，必须提高总体流动 的湍动程度，即压头要足够大。
F P Fv vA A
搅拌器对液态的 翻动量Q
轴封装置：
搅拌轴一般从罐顶深入罐内，但对容积 大于100m3的大型发酵罐，采用下伸轴以降低 发酵罐重心，缩短轴的长度，降低传动噪声。 同时顶部空间可以安装高效的机械消沫器及其 他自控部件。 采用下伸轴时要求双端面轴封，轴封要 设计可用蒸汽灭菌，用无菌空气保压防漏及冷 却。而上伸轴可采用单端面轴封。
*机械密封(端面密封)： 由至少一对垂直于旋转 轴线的端面在流体压力 和补偿机构弹力(或磁力) 的作用以及辅助密封的 配合下保持贴合并相对 滑动而构成的防止流体 泄漏的装置。
4 生物工程设备
③ 现代生物技术——基因工程技术，按人们意愿设计，通 过改造基因或基因组而改变生物的遗传特性。
1865年奥地利人孟德尔提出了经典的遗传学说；
1911年，美国科学家Morgan和他的助手们第一次将代表某一 特定性状的基团同某一特定的染色体联系了起来，创立了遗 传的染色体理论； 1953年沃森和克里克提出了DNA的双螺旋结构模型，阐明了 DNA的半保留复制模式，从而开辟了分子生物学研究的新纪 元，1962年，沃森、克里克和威尔金斯获得了诺贝尔医学和 生理学奖。
Q发酵 Wc (t2 t1 ) V Q发酵V K Atm
4.1.1 微生物反应器
机械消泡装置： 发酵液中含有大量的蛋白质等易发泡物质，在强烈 的通气和搅拌条件下会产生大量的泡沫，将导致发酵液 外溢和增加染菌机会，进而导致装料系数降低。 减少发酵液泡沫比较有效的方法是加入消沫剂，也 可采用机械装置来破碎泡沫。 天然油脂是最早采用的化学消泡剂，但是其消泡能 力弱，作用时间短。目前，分子量>2000的聚醚、聚二 甲基硅烷广泛用于各种抗生素发酵的泡沫抑制中。
4 生物工程设备
生物工程技术发展的三个阶段： ① 传统生物技术——酿造技术；
苏美尔人和巴比伦人在公元前 6000年就 已开始啤酒发酵；
说文解字：古者仪狄作酒醪，禹尝之而美 ，遂疏仪狄。杜康作秫酒。
列文∙虎克发现细胞，罗伯特∙胡克发明”cell”，德国的植物学 家施莱登和动物学家施旺证明了细胞是动植物的基本单位 ； 1897年德国的毕希纳发现被磨碎后的酵母细胞仍可进行酒精 的发醉，并认为这是酶的作用，并于1907年因此发现而获得 诺贝尔化学奖； 德国的科赫首先用染色法观察了细菌的形态，并发现了结核 菌，并因此获1905年的诺贝尔生理学及医学奖。