生物反应器一、生物反应器概述3、一个优良的生物反应器应具备：严密的结构；良好的液体混合性能；高的传质和传热速率；灵敏的检测和控制仪表4、分类：按能量的输入方式分：机械搅拌式、气升式、液体循环式按反应器的操作方式分：间歇式、半间歇式、连续式按反应器结构特征分：釜式、管式、塔式等二、微生物反应器（发酵罐）（一）嫌气发酵罐酒精发酵罐：密闭式筒体：圆柱形，底盖和顶盖均为碟形或锥形罐顶：人孔、视镜及二氧化碳回收管、进料管、接种管、压力表和测量仪表接口管等。罐底：排料口和排污口罐身：取样口、温度计接口发酵的冷却装置：中小型发酵罐：罐顶喷水淋于罐外壁表面进行膜状冷却；大型发酵罐：罐内装有冷却蛇管或罐内蛇管和罐外壁喷洒联合冷却装置罐体底部沿罐体四周装有集水槽酒精发酵罐的洗涤：水力喷射装置：两头装有喷嘴的喷水管；两头有一定的弧度；管上均匀地钻有一定数量的小孔；水平安装它是借喷水管两头喷嘴以一定喷出速度而形成的反作用力，使喷水管自动旋转。（二）通气发酵罐（3）发酵罐的结构①罐体：材料为炭钢或不锈钢，且应有一定的承压能力罐顶上的接管有：进料管、补料管、排气管、接种管和压力表接管。罐身上的接管有：冷却水进出管、进空气管、温度计管和测控仪表接口。②搅拌装置a、搅拌的作用：使罐内液体混合均匀打碎气泡，使氧气均匀溶解b、搅拌器形式P37涡轮式：径向流型（液体轴向流入，径向流出）特点：搅拌器叶片与旋转平面夹角等于90°常用：平叶式、弯叶式、箭叶式旋浆式：轴向流型（液体轴向流入，轴向流出）特点：搅拌器叶片与旋转平面夹角小于90°锚式和框式搅拌器:搅动范围很大，转速更低；适用于较高粘度液体的搅拌，也常用来防止器壁产生沉积现象③挡板作用：改变液体流动方向，防止搅拌过程中漩涡的产生④通气装置单孔管：管口正对罐底中央，与罐底的距离约40-50mm；罐底中央装保护板多孔环形管：喷孔向下；环径为搅拌器直径的0.8倍较有效⑤传热装置：内蛇管，外盘管，夹套⑥机械消沫装置P42⑦轴封：运动部件和静止部件之间的密封称轴封作用是防止染菌和泄漏（4）发酵罐的基本条件①发酵罐应具适宜高径比（一般1.7～4倍）②发酵罐能承受一定压力：③发酵罐搅拌通风装置能使气液充分混合④发酵罐应具足够冷却面积⑤搅拌器轴封应严密，尽量减少泄漏⑥发酵罐应尽量减少死角，避免藏垢积污，灭菌彻底3、常用几种其它发酵罐（1）气升式发酵罐（P45）分为内循环及外循环两种。（内循环）工作原理：在罐内装设上升管，上升管两端与罐底及罐上部相连接，构成一个循环系统。在上升管的下部装设空气喷咀，空气自喷咀喷出后，与上升管的发酵液密切接触。由于上升管内的发酵液轻，加上压缩空气的喷流动能，使上升管的液体上升，罐内液体下降而进入上升管，形成反复的循环，供给发酵液所耗的溶解气量，使发酵正常进行。（2）高位塔式发酵罐（P46）特点：高：径=6左右；空气利用率高工作原理：（3）伍式发酵罐（P33）主要部件是套筒、搅拌器工作原理：搅拌时液体沿着套筒外向上升至液面，然后由套筒内返回罐底，搅拌器是用六根弯曲的空气管子焊于圆盘上，兼作空气分配器。空气由空心轴导入，经过搅拌器的空心管吹出，与被搅拌器甩出的液体相混合，发酵液在套筒外侧上升，由套筒内部下降，形成循环。（4）机械搅拌自吸式发酵罐（P44）不需要空气压缩机，而在搅拌过程中自吸入空气的发酵罐。关键部件：中空的叶轮为搅拌器工作原理：叶轮启动前，先用液体将之浸没，启动后由于叶轮高速旋转，液体或空气在离心力作用下，被甩向叶轮外缘，在叶轮中心处形成负压，转速愈大，所成负压也愈大，由于叶轮空腔与导气管相连通，因此空气被不断吸入并与高速流动的液体相接触，形成细小的气泡后分散在液体之中三、动物细胞培养反应器3、常用动物细胞培养生物反应器（1）、气升式细胞培养生物反应器气体混合物从底部的喷射管进入反应器的中央导流管使得中央导流管侧的液体密度低于外部区域从而形成循环。气升式生物反应器主要采用内循环式，但也有采用外循环式。（2）、中空纤维管生物反应器既可培养悬浮生长的细胞，又可培养贴壁依赖性细胞（3）微载体悬浮培养反应器以微珠为载体，让贴壁依赖型细胞生长于微珠表面，同时通过持续搅动使微珠悬浮于培养基中，将贴壁培养与悬浮培养结合起来优点：比表面积大，单位体积培养液的细胞产率高；将贴壁培养和悬浮培养结合起来，培养基利用率高缺点：搅拌时细胞易损伤，不适合悬浮培养细胞四、生物加工过程的参数五、主要参数的检测仪器用于生物反应器的传感器应具有以下特点：1、测量准确可靠分辨能力高，能长时间工作，稳定性好，具有可维修性；2、用