第四章(一).ppt

第四章 细胞生物反应器;生物反应器是利用生物催化剂进行化学反应的设备，按照所使用的生物催化剂不同，又可分为酶反应器和细胞生物反应器。 生物反应器和化学反应器的不同： 大多数生物反应器需要不断通入无菌空气。 避免染菌。 ;第一节 发酵罐;分类;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。 ;好氧发酵罐;一、通用式发酵罐;特点;1、几何尺寸;2、装料容积;若罐身高径比H/D=a，则 通常装料系数 在生产设计中，根据年产量和发酵周期可得出V，选择适合的装料系数，可确定V0，再根据上式可求出D，最后按照通用式发酵罐各尺寸与D的关系确定其他几何尺寸。;3、结构;(2)搅拌装置;搅拌器型式;旋桨式搅拌器：又称推进式搅拌器。特点：结构简单、安装容易、转速快、循环量大。 锚式和框式搅拌器：叶片大、转速慢、搅动范围大，适合高黏度物质混合。 涡轮式搅拌器：工作原理与双吸式离心泵相似，适合低黏度和中等黏度液体搅拌。 一般情况下同一搅拌轴要配置多个搅拌器，当容积大于15m3时，采用三层搅拌，小于15m3时，采用二层搅拌。;搅拌功率与搅拌效果;若搅拌器功率不变，增大搅拌器直径，则降低搅拌转速，由此翻动量增加、动压头下降；减小搅拌器直径，则可以增加搅拌转速，由此翻动量下降、动压头增大。 ;(3)挡板;(4)通气装置;(5)传热装置;(6)机械消沫装置;(7)尾气处理装置;二、其他类型发酵罐; 1 带轮(带动轴旋转) 2 排气阀 3 消泡器 4 冷却水管 5 电机 6 导气管 7 支架;特点;2、气升式发酵罐;内环流式;外环流式;特点;3、塔式发酵罐;H;特点;第二节 动物细胞生物反应器;疫苗 ;动物细胞培养与微生物培养的不同点;动植物细胞培养与微生物培养性能的相比;动物细胞培养方法 ;一、气升式细胞培养生物反应器;优点;;气升式反应器和传统培养方法的抗体产率比较 ;;二、中空纤维管生物反应器;纤维管的空腔组成的内室：灌流含氧气的培养基 纤维管之间的空间组成的外室：细胞生长。 细胞接种于外室，贴附在纤维外壁，吸收从内室渗透出来的营养成分，生长繁殖。 细胞分泌的产物和血清中的成分由于分子量较大而无法进入内室，产物只能在外室积累和浓缩。 细胞代谢的废物是小分子物质，可渗透进入内室，从内腔开口排出，避免了对细胞的毒性。;中空纤维反应器是模仿了生物体内毛细血管系统，应用广泛，已进入工业生产，主要用于培养杂交瘤细胞生产单克隆抗体。;优缺点;三、通气搅拌生物反应器;四、流化床生物反应器 ;培养液通过反应器垂直向上循环流动不断提供给细胞必要的营养成分，同时，不断地加入新鲜的培养液，并不断地排除培养产物或代谢产物。 流化床生物反应器既可用于贴壁依赖性细胞的培养，又可用于非贴壁依赖性细胞的培养。;五、细胞培养的操作方式;2、流加式操作;3、半连续式操作;4、连续式操作;5、灌流式操作;液位控制;优点;不同培养方式对CHO细胞生产人组织血纤维溶酶原激活剂（tPA)产量和活性的影响。;第三节 植物细胞生物反应器;植物生长缦慢，即使是大规模人工栽培仍然不能从根本上满足人类对经济植物日益增长的需求。 ??多有价值的植物只能生长在某一特定的地理区域，且受到很多自然条件的限制和影响，尤其是有些植物从种植到收获要花几年时间，很难满足需要。 植物细胞培养是指在离体条件下将愈伤组织或其他易分散的组织置于液体培养基中，将组织振荡分散成游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖来获得大量细胞群体的方法。 ;植物细胞培养历史;与微生物相比，植物细胞具有的特性; 生物种类 μ (h-1) 平均时代时间 (h) ;目前，植物细胞培养技术已在农业、医药、食品、化妆品、香料等领域广泛用于大规模生产有价值的产品。 我国在“八五”、“九五”和“863计划”中连续拨款资助工业化培养红豆杉细胞生产抗肿瘤药物紫杉醇的研究，目前已达到60mg/L的世界先进水平。;植物细胞培养设备;螺线式卷绕膜反应器