第八章生化反应设备第一节发酵罐发酵罐的定义发酵罐的种类2厌氧发酵罐厌氧发酵也称静止培养，因其不需供氧，所以设备和工艺都较好氧发酵简单。严格的厌氧液体深层发酵的主要特色是排除发酵罐中的氧。罐内的发酵液应尽量装满，以便减少上层气相的影响，有时还需充人非氧气体。发酵罐的排气口要安装水封装置，培养基应预先还原。（本章重点讲述好氧发酵罐）一通用机械搅拌通风发酵罐1罐体：为整个发酵过程提供一个密封的环境，防止杂菌污染；同时为了能在一定压力下进行高温灭菌，要求罐体承受的压力至少在0。3MPa以上。2控温部分：保证发酵过程在恒温条件下进行，并将生物氧化和机械搅拌产生的热量及时除去。一般的发酵罐上通常装有测温的传感器及冷却和加热用的夹套或盘管。容积小于50000L的发酵罐一般采用外夹套作为传热装置；容积大于50000L的发酵罐则采用立式蛇管作为传热装置3搅拌部分:是该设备的重要组成部分。它是由安装在一根轴上的多个涡轮式搅拌浆组成的，它可以使被搅拌的物料产生轴向和径向流动，从而使罐内物料混合良好，液体中的固形物保持悬浮状态，有利于固体和营养物质充分接触，便于营养吸收；另一方面，可以打碎气泡，增加气液接触面积，提高气液间的传质速率，加强氧的传递效果及消除泡沫。另外，由于搅拌器在搅拌过程中使培养液产生漩涡，因此可以在发酵罐的壁面上安装适当宽度及数量的挡板，使沿罐壁旋转流动的液体折向中心，达到消除漩涡的目的；还可以使接近罐壁的液体的剪切速度增加，有利于物料混合均匀。但需要注意的是，挡板和罐壁之间应有一定的空隙，以免出现死角并积垢。4通气部分:是从罐的底部向罐内通入无菌空气，一般入口处的压力为0.1-0.2MPa，罐顶部有空气出口。该设备一般采用空气分布器将无菌空气引入到发酵液中。空气分布器一般用单孔管，开口向下，避免培养液中的固体物料在管口堆积而增加污染的机会。5进出料口：是进料和出料的装置，同时还配有补料口装置。6测量系统：包括温度、酸度和溶解氧的数据监控、传感器和测量装置机械搅拌通风发酵罐二自吸发酵罐（二）工作原理：该发酵罐利用搅拌旋转时产生的抽吸力吸入空气，不需要空气压缩机提供压缩空气，从而省去了空气系统，使设备成本降低。它的搅拌器是一个空心叶轮，叶轮快速旋转时液体由于离心作用而被甩出，并在叶轮空心部分形成负压，从而将罐外的空气吸到罐内。同时空气因受到高速流动液体的摩擦剪切作用而变成细小的气泡，均匀分散在液体之中，然后借助导轮流将气液混合物导入发酵液中并与之混合。（三）特点优点：不需要空气压缩机降低设备成本缺点：进罐空气处于负压状态，杂菌容易侵染搅拌转速高有可能切断微生物菌丝影响细胞生长（四）多用于乙酸和酵母增殖的发酵生产三气升发酵罐（二）工作原理：借助在环流管底部的喷嘴将空气以250-300m/s的高速喷入环流管，使气泡分散在培养基中。由于环流管内部的液体溶有大量气泡，其密度明显小于反应器主体中培养液的密度。该反应器正是借助这两者之间的密度差是培养液在环流关于反应主体间作循环式运动，把反应主体中由于菌体代谢而溶氧量低的培养液送入环流管，待培养液补充氧气后再送回反应主体，从而为菌体生长提供良好充足的氧气供应。*气升发酵罐*四塔式发酵罐（二）工作原理：利用通入培养液的无菌空气泡上升来带动液体运动，产生混合效果的非机械搅拌式发酵罐。*塔式发酵罐*一、动物细胞培养用生物反应器二、植物细胞培养用生物反应器1动物细胞生物反应器的设计要求：A、生物因素：生物反应器要有很好的生物相容性，可以很好的模拟细胞在动物体内的生长环境。B、传质因素：充分供应生物反应过程所需的营养物，特别是氧的传递，及时排除代谢产生的废物。C、流体力学因素：能够提供充分的混合条件，使反应器中的反应条件一致，同时又不产生过大的流体剪切致使细胞受到伤害，特别要防止气泡对细胞的损伤作用。D、传热因素：能及时、均匀地除去或供应反应过程的热量，无过热点。E、安全因素：具备严密的防污染性能，还应有防止反应器中有害物质散播到环境中的功能。F、操作因素：便于操作和维护。2动物细胞培养用生物反应器的形式（了解）A、气升式生物反应器B、通气搅拌生物反应器C、中空纤维管生物反应器D、无泡搅拌反应器E、流化床和填充床反应器1植物细胞生物反应器的设计考虑因素：A供氧能力B剪切力C细胞在反应器上的附着情况D细胞高浓度培养时的混合状况E温度、PH值及营养物质浓度的控制F细胞集团大小的控制G放大的难易程度H维持无菌状态的性能植物细胞培养用生物反应器的形式（了解）A、气升式生物反应器B、通气搅拌生物反应器THEEND一通用机械搅拌通风发酵罐二自吸发酵罐三气升发酵罐2动物细胞培养用生物反应器的形式（了解）A、