生物工程设备课件.ppt

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1、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。生物工程设备生物工程技术发展的三个阶段：传统生物技术—

2、—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。生物工程设备近代生物技术——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

3、。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。生物工程设备现代生物技术——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，

4、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。生物工程设备生物工程主要操作对象工程目的与其它工程的关系基因工程基因及动物细胞、植物细胞、微生物改造物种通过细胞工程、发酵工程使目的基因得以表达细胞工程动物细胞、植物细胞、微生物细胞改造物种可以为发酵工程提供菌种、使基因工程得以实现发酵工程微生物获得菌体及各种代谢产物为酶工程提供酶的来源酶工程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生物工程设备生物反

5、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、部件与制造技术目录第一篇生物反应器第一章生物反应器设计基础第二章通风发酵设备第三章嫌气发酵设备第四章植物细胞和动物培养反应器第五章生物反应器的检测及控制第六章生物反应器的比拟放大第一章物料处理与培养基制备第二章过滤、离心与膜分离设备第三章萃取与色谱分离设备第四章蒸发与结晶设备第五章干燥设备第六章蒸馏设备第二篇生物反应物料处理及产物分离纯化设备第一章空气净化除

6、菌与空气调节第二章设备与管道的清洗与杀菌第三章物料输送系统设备第四章生物工程供水与制冷系统及设备第三篇辅助系统设备生物工程设备生物工程设备特点：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无菌操作，设备应考虑消除死角，保证不被杂菌污染设备结构满足工艺要求：通风、pH调节、温度控制、补料等接口材料耐腐蚀性：不锈钢或内衬不锈钢、涂料、橡胶生物工程设备基本要求：在满足生产工艺、产品质量要求的前提下，尽可能节省投资，降低生产成本。强度和刚度要求；加工费、运转费；生产能力越大，投资越省，罐容增大1

7、0倍，投资只增加4~5倍；设备利用率越高，成本越低，尽可能提高利用率(反应器的时空收率)。生物工程设备生物反应器生物反应器——大规模培养微生物、动物细胞、植物细胞，获得其代谢产物或生物体的设备。生物反应器要满足和调控微生物、动物细胞、植物细胞的最适宜生长和合成的环境，是工业化大规模细胞培养过程唯一一个把原料转化为产物的设备。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。生物反应器是发酵工程中最重要的设备之一一般生化反应

8、过程细胞或酶等生物催化剂（游离或固定化）生物反应器空