生物反應(yīng)器的分類(lèi)與發(fā)展.ppt

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生物反應(yīng)器的現(xiàn)狀與發(fā)展 生物反應(yīng)器的現(xiàn)狀與發(fā)展 一 生物反應(yīng)器的定義二 生物反應(yīng)器的分類(lèi)三 生物反應(yīng)器的發(fā)展現(xiàn)狀四 生物反應(yīng)器的趨勢(shì) 一 生物反應(yīng)器 Bioreactor 定義 生物反應(yīng)器是人們利用生物體所具有的功能 在體外進(jìn)行有控制的培養(yǎng)以生產(chǎn)某種產(chǎn)品或進(jìn)行特定的反應(yīng)的裝置 主要由生物細(xì)胞及其催化劑和反應(yīng)器裝置兩部分組成 生物反應(yīng)器是發(fā)酵工程中最重要的設(shè)備之一 原料 過(guò)程控制 熱量 空壓機(jī)除菌 原料制備預(yù)處理 滅菌 產(chǎn)品回收 能量 空氣 生物反應(yīng)器 能量 廢物 產(chǎn)物 二 生物反應(yīng)器的分類(lèi) 生物反應(yīng)器有很多種 按照不同的分類(lèi)角度可以分為各種類(lèi)型 間歇反應(yīng)器按操作方式連續(xù)反應(yīng)器半連續(xù)反應(yīng)器均相反應(yīng)器按照反應(yīng)器內(nèi)相態(tài)分非均相反應(yīng)器 罐式反應(yīng)器按照結(jié)構(gòu)特征分管式反應(yīng)器塔式反應(yīng)器膜反應(yīng)器理想反應(yīng)器按反應(yīng)器內(nèi)流型分非理想反應(yīng)器 微生物反應(yīng)器按照生物反應(yīng)器內(nèi)有機(jī)體種類(lèi)分植物細(xì)胞反應(yīng)器動(dòng)物細(xì)胞反應(yīng)器酶反應(yīng)器機(jī)械攪拌混合反應(yīng)器泵循環(huán)混合反應(yīng)器按照反應(yīng)器內(nèi)氣液混合方式分直接通氣混合反應(yīng)器連續(xù)氣相反應(yīng)器 三 生物反應(yīng)器的發(fā)展現(xiàn)狀 1 生產(chǎn)酒精1 發(fā)酵領(lǐng)域 2 生產(chǎn)木糖醇 3 生產(chǎn)啤酒 4 生產(chǎn)能源 利用固定化流化床生物反應(yīng)器進(jìn)行酒精中試生產(chǎn) 其轉(zhuǎn)化率比目前的工業(yè)化反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率高 并可對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行計(jì)算機(jī)在線或離線監(jiān)測(cè) 填充床生物反應(yīng)器中用固定化重組酵母菌進(jìn)行生產(chǎn) 目前用來(lái)生產(chǎn)啤酒的填充床固定化細(xì)胞反應(yīng)器已完成中試進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)階段 光合細(xì)菌利用有機(jī)物作為電子供體光敏產(chǎn)氫為工業(yè)化生產(chǎn)清潔 無(wú)污染的生物能源提供了具有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)方法 2 動(dòng)物生物反應(yīng)器一般把目的片段在器官或組織中表達(dá)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物叫動(dòng)物生物反應(yīng)器 幾乎任何有生命的器官 組織或其中一部分都可經(jīng)過(guò)人為馴化為生物反應(yīng)器動(dòng)物血液生物反應(yīng)器動(dòng)物膀胱生物反應(yīng)器動(dòng)物生物反應(yīng)器動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器泌尿系統(tǒng)精囊腺 外源基因在膀胱中表達(dá)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生物反應(yīng)器 叫動(dòng)物膀胱生物反應(yīng)器 動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器利用哺乳動(dòng)物乳腺特異性表達(dá)的啟動(dòng)子元件構(gòu)建轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 指導(dǎo)外源基因在乳腺中表達(dá) 并從轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的乳液中獲取重組蛋白 外源基因編碼產(chǎn)物可直接從血清中分離出來(lái) 血細(xì)胞組分可通過(guò)裂解細(xì)胞獲得 其中動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器是目前國(guó)際上唯一證明可以達(dá)到商業(yè)化生產(chǎn)水平的生物反應(yīng)器 目前已成功地在綿羊 山羊 豬的乳中生產(chǎn)了組織血纖維蛋白溶酶原激活因子和抗凝血原因子 利用動(dòng)物乳房生物反應(yīng)器進(jìn)行生產(chǎn)已成為各國(guó)研究機(jī)構(gòu)及企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn) 在轉(zhuǎn)基因家畜血液中得到人免疫球蛋白 d球蛋白 B球蛋白 胰蛋白酶 干擾素和生長(zhǎng)激素等 并且都具有正常的生物活性 美國(guó)哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)或生產(chǎn)的生物技術(shù)藥物有53種 3 植物生物反應(yīng)器 植物生物反應(yīng)器廣義上指以植物懸浮細(xì)胞培養(yǎng)或整株植物為加工場(chǎng)所大量生產(chǎn)具有重要功能或藥用價(jià)值的蛋白 人或動(dòng)物的疫苗 抗體 重要的氨基酸等 植物細(xì)胞 組織或整株植物 其中以轉(zhuǎn)基因植物作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)貴重藥物和疫苗已經(jīng)成為植物基因工程中最有研究前景和商業(yè)價(jià)值的領(lǐng)域 植物生物反應(yīng)器種類(lèi)不斷增多 從最初的煙草 擬南芥到后來(lái)的馬鈴薯 番茄 香蕉 木瓜 豇豆 菠菜 苜蓿 油菜和蕪青等 表達(dá)產(chǎn)物包括疫苗 抗體及其片段 細(xì)胞因子 酶及其它藥用蛋白和生物活性肽等 4 膜生物反應(yīng)器 1 定義 膜生物反應(yīng)器是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的以膜組件取代二次沉淀池和沙濾池的水處理技術(shù) 2 原理 膜生物反應(yīng)器 簡(jiǎn)稱(chēng)MBR 它主要由膜組件和生物反應(yīng)器兩部分組成 大量的活性污泥在膜生物反應(yīng)器內(nèi)與基質(zhì) 廢水中的可降解有機(jī)物等 充分接觸 通過(guò)氧化分解作用進(jìn)行新陳代謝以維持自身生長(zhǎng) 繁殖 同時(shí)使有機(jī)污染物降解 膜組件通過(guò)機(jī)械篩分 截留等作用對(duì)廢水和污泥混合液進(jìn)行固液分離 3 特點(diǎn) 固液分離率高 出水水質(zhì)好 處理效率高 占地空間小 運(yùn)行管理簡(jiǎn)單 應(yīng)用范圍管廣 4 發(fā)展現(xiàn)狀 目前膜生物反應(yīng)器己應(yīng)用于美國(guó) 德國(guó) 法國(guó)和埃及等十多個(gè)國(guó)家 規(guī)模從6m3 d至13000m3 d不等 我國(guó)對(duì)MBR的研究時(shí)間不長(zhǎng) 但進(jìn)展十分迅速 MBR同時(shí)應(yīng)用于生活污水與工業(yè)廢水處理的研究 5 應(yīng)用現(xiàn)狀 城市污水處理及回收 糞便污水處理 工業(yè)廢水處理 應(yīng)用水生產(chǎn) 土地填埋場(chǎng) 堆肥瀝濾液處理 4 生物反應(yīng)器的趨勢(shì) 生物反應(yīng)器的發(fā)展趨勢(shì)可歸納為以下幾個(gè)方面 1 微生物反應(yīng)器朝著大型化發(fā)展 2 動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器得到較大發(fā)展 3 大量使用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā) Thankyou