21世纪高等院校 -生物工程类汇总467.pptVIP

* kkkkk ggggg * kkkkk ggggg * kkkkk ggggg 21世纪高等院校 —生物工程类 生物反应工程 Bioreation Engineering 李敬 * jjjkk 第一章 绪论 1.1 生物反应工程的研究目的 1.2 生物反应工程的发展过程 1.3 生物反应工程的主要内容 1.4 生物反应工程的研究方法 1.5 思考题 * jjjkk FERMENTATION 生物催化剂 - enzyme - microbioass - animal and plant cell DOWNSTREAM PROCESSES - product extraction, purification assay - waste treatment by product recovery 生物技术产品生产过程 原材料 1.1生物反应工程的研究目的 * jjjkk 生物反应工程定义： 以生物反应动力学为基础，研究生物反应器的设计、放大和生物反应过程的优化操作和控制的学科。 * jjjkk 2 反应工程的用途、作用 ? 反应动力学 反应模式 速率方程 活化能 ? 反应器的设计与分析 各因素（T, P, c）的变化规律 最佳工况 * jjjkk 研究目的： 提供适宜的动力学方程，以描述微生物（酶、动植物等）反应体系，确定这些方程在设计方面的用途，规划实验室的实验，决定动力学方程所需的速率常数。 * jjjkk 一、诞生时期（20世纪40年代） 1947年美国的Merch制药厂因在建立抗生素工业中由于解决了高效通气搅拌技术、无菌空气过滤技术、大型反应器灭菌等一系列工程技术问题，使以青霉素为代表的微生物发酵工业进入一个新的发展阶段，而被授予“生化工程专题研究”成果奖，一门反映生物和化学工程交叉的学科——生物化学工程诞生，并取得了快速的发展。 1.2生物反应工程的发展过程 * jjjkk 二、发展时期（20世纪50年代以后） 1964年，Aiba等认为放大是生化工程的焦点，与微生物代谢反应紧密相连，1973年，进一步指出，在大规模研究方面，应当进一步开展对微生物反应本质的研究。 1971年，英国的Atkinson首先采用了生物反应工程这一术语，1974年，在他编著的《生物反应器》一书中指出，生物反应工程的目的是描述微生物体系反应动力学的合适表达式，并能够通过实验求出其常数。 * jjjkk 1979年，日本山根恒夫《生物反应工程》，生物反应工程是一门以速率为基础，研究酶反应、微生物反应及废水处理过程的合理设计、操作和控制的工程学。 1985年，德国学者卡尔.许格尔提出生物反应工程的研究应当包括两个方面，一是宏观动力学，它涉及生物、化学、物理之间的相互关系；二是生物反应器工程，它主要涉及不同的反应器对生物化学和物理过程的影响。 * jjjkk 三、新时期（20世纪90年代） 基因工程技术与生物反应工程技术不断的融合，人类基因组计划的完成，后基因组计划的进行，给生物反应工程技术带来新的发展机遇。 质粒复制与表达动力学 超临界相态下的生物反应 界面微生物生长模型 双液相生物反应 * jjjkk 1.3生物反应工程的主要内容 生物反应工程是以工业规模的生物反应过程为主要研究对象，具体研究中要兼顾可操作性，生物反应工程的研究内容为下述2项， 生物反应动力学 生物反应器的设计、放大与缩小 * jjjkk 生物反应动力学 生物反应动力学主要研究生物反应速率和各种因素对反应速率的影响，它是生物反应工程学的理论基础之一，这里所讨论的生物反应动力学包含两个层次的动力学。 （1）本征动力学，又称微观动力学。 （2）宏观动力学，又称反应器动力学。 计算反应时间和反应器体积 * jjjkk 生物反应过程的分类及其特征 分类 酶催化反应 单一细胞反应过程 多细胞反应过程 动植物细胞反应体系 反应水平 分子水平 细胞水平 细胞水平 细胞或组织水平 底物数量 1-2种 若干种 若干种 若干种 产物数量 1-2种