中南林业科技大学：《发酵设备》课程教学资源（PPT课件）第五章 生物反应器比拟放大

第五章 生物反应器比拟放大

第五章 生物反应器比拟放大

本章重点 1、发酵罐的放大基础和准则 2、以体积溶氧系数KLa（或Kd）相等为 基准的放大法 3、以搅拌功耗P0 /VL相等的准则进行反 应器放大 4、酶反应器的放大基础和准则 难点：反应器放大设计计算方法

本章重点 1、发酵罐的放大基础和准则 2、以体积溶氧系数KLa（或Kd）相等为 基准的放大法 3、以搅拌功耗P0 /VL相等的准则进行反 应器放大 4、酶反应器的放大基础和准则 难点：反应器放大设计计算方法

放大过程中与培养-发酵环境相关的主要因素 ◼ 与细胞形态学、细胞生理学和过程动 力学之间的关系 ◼ 与生物反应器中的流体力学性质、传 递现象及发酵液的理化性质之间的关 系

放大过程中与培养-发酵环境相关的主要因素 ◼ 与细胞形态学、细胞生理学和过程动 力学之间的关系 ◼ 与生物反应器中的流体力学性质、传 递现象及发酵液的理化性质之间的关 系

一、放大目的 产品的质量高，成本低。必须使菌 体在大中小型反应器中所处的外界环 境完全或基本一致。 第一节 生物反应器放大的目标及方法

一、放大目的 产品的质量高，成本低。必须使菌 体在大中小型反应器中所处的外界环 境完全或基本一致。 第一节 生物反应器放大的目标及方法

二、生物学基础 单位体积输入的功率P/V 或液相体积氧传递系数 KLa 有效放大区 末产物的 相对浓度

二、生物学基础 单位体积输入的功率P/V 或液相体积氧传递系数 KLa 有效放大区 末产物的 相对浓度

三、放大准则与方法 1、放大准则 搅拌功耗P0/V、 体积溶氧系数KLa、 搅拌叶尖端线速度 νs、 混合时间tM、 相等准则

三、放大准则与方法 1、放大准则 搅拌功耗P0/V、 体积溶氧系数KLa、 搅拌叶尖端线速度 νs、 混合时间tM、 相等准则

2、放大方法 主要有经验放大法、因次分析法、 时间常数法、数学模拟法

2、放大方法 主要有经验放大法、因次分析法、 时间常数法、数学模拟法

第二节通气发酵罐的放大设计 一、机械搅拌通气发酵罐的功率计算 经验放大法

第二节通气发酵罐的放大设计 一、机械搅拌通气发酵罐的功率计算 经验放大法

(一)几何相似放大 按反应器的各个部件的几何尺寸比例进行放大。 放大倍数实际上就是反应器的增加倍数。 1 2 1 2 H H D D = =常数 3 2 2 1 1 V D m V D   = =     1 1 3 2 H m H = 1 1 3 2 D m D =

(一)几何相似放大 按反应器的各个部件的几何尺寸比例进行放大。 放大倍数实际上就是反应器的增加倍数。 1 2 1 2 H H D D = =常数 3 2 2 1 1 V D m V D   = =     1 1 3 2 H m H = 1 1 3 2 D m D =

（二）以单位体积液体中搅拌功率P0 /VL 相等的准则进行反应器放大 ◼ 这种方法适用对于以溶氧速率控制发酵反应 的生物发酵，粘度较高的非牛顿型流体或高 细胞密度的培养 ◼ P0/VL ＝ 常数 1. 对于不通气的搅拌反应器 2. 对于通气搅拌反应器，可取单位体积液体 分配的通气搅拌功率相同的准则进行放大

（二）以单位体积液体中搅拌功率P0 /VL 相等的准则进行反应器放大 ◼ 这种方法适用对于以溶氧速率控制发酵反应 的生物发酵，粘度较高的非牛顿型流体或高 细胞密度的培养 ◼ P0/VL ＝ 常数 1. 对于不通气的搅拌反应器 2. 对于通气搅拌反应器，可取单位体积液体 分配的通气搅拌功率相同的准则进行放大