生物反应器大规模培养的三个阶段(生物反应器的基本要求)

海潮机械 2023-01-03 16:40 编辑:admin 264阅读

1. 生物反应器的基本要求

科学家正在研究利用动物做“生产车间”,生产人类所需要的某些物质,这就是生物反应器.利用它的优点是可以节省建设厂房和购买仪器设备的费用,可以减少生产程序和环境污染.乳房生物反应器:将所需目的基因构建入载体(遗传基因),加上适当的调控序列,转入动物胚胎细胞,使转基因动物分泌的乳汁中含有所需要药用蛋白,无论纯化还是使用都很方便,因此动物中最理想的一种生物反应器是“乳房生物反应器”.

故答案为:乳房生物反应器

2. 良好的生物反应器的要求

一次性生物反应器不可以无限放大,因为有一定的限度

3. 生物反应器的设计要点是什么

生物反应器、仿生都是模拟生物的功能或者结构。生物反应器主要是模拟其化学功能,仿生则多模拟生物结构和功能原理。

生物反应器:生物反应器是利用生物体所具有的生物功能,在体外或体内通过生化反应或生物自身的代谢获得目标产物的装置系统、细胞、组织器官等等。

生物反应器是利用酶或生物体(如微生物)所具有的生物功能,在体外进行生化反应的装置系统,它是一种生物功能模拟机,如发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器等。在酒类、医药生产、有机污染物降解方面有重要应用。

生物反应器是利用酶或生物体(如微生物)所具有的生物功能,在体外进行生化反应的装置系统,是一种生物功能模拟机,如发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器等。

生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多,仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科。例如关于信息接受、信息传递、自动控制系统等,这种生物体的结构与功能在机械设计方面给了很大启发。可举出的仿生学例子,如将海豚的体形或皮肤结构应用到潜艇设计原理上。仿生学也被认为是与控制论有密切关系的一门学科,而控制论主要是将生命现象和机械原理加以比较,进行研究和解释的一门学科。

仿生学是研究生物系统的结构和性质以为工程技术提供新的设计思想及工作原理的科学。属于生物科学与技术科学之间的边缘学科。它涉及生物学、生物物理学、生物化学、物理学、控制论、工程学等学科领域。仿生技术通过对各种生物系统所具有的功能原理和作用机理作为生物模型进行研究,最后实现新的技术设计并制造出更好的新型仪器、机械等。

4. 生物反应器的基本要求是什么

 生物反应器

  生物反应器,是指利用自然存在的微生物或具有特殊降解能力的微生物接种至液相或固相的反应系统。目前研究得最多的两种反应器是“升降机型反应器”和“土壤泥浆反应器”。升降机型反应器是通过水相的流动来提供适当的营养、碳源和氧气,从而达到降解土壤中污染物质的目的。与固相系统相比,生物反应器能够在更短的时间内将污染物进行有效降解。该生物反应器技术已经应用于有机污染土壤的生物修复中。

  

  生物反应器优点

  1、成本低

  2、设备简单

  3、效率高

  4、产品作用效果显著

  5、减少工业污染

  生物反应器对比反应器的优点

  1、生物反应器是用于生物反应过程的容器总称。包括酶反应器、固定细胞反应器、各种细胞培养器和发酵罐等。总之是利用生物细胞或者酶的活性来催化反应进行的特殊场所;

  2、用生物反应器优于化学合成反应器的优点是:高效,稳定,成本低,可反复使用。

  3、比如:用乳腺生物反应器主要优点有:产品质量稳定;成本低廉;研制开发周期短;无污染;经济效益显著。

  气升式生物反应器优缺点

  优点

  主要是具有比其他生物反应器更强的抗杂菌污染的能力,流动性也更为均匀,且反应器本身结构简单,不具反应液泄漏点和卫生死角操作费用也很低。

  缺点

  相对来说较少,主要是高密度培养时混合不够均匀。

5. 简述生物反应器的基本要求

1、对污泥的影响

1.1污泥活性

臭氧化污泥连续回流,可能对生物处理系统中微生物活性产生不利影响。Nie等人发现在100mg0/gSS的条件下,经臭氧氧化的活性污泥的比耗氧速率低于未经臭氧氧化的活性污泥。生物处理系统中比耗氧速率降低,意味着微生物的活性被抑制,这可能对处理污水的效率产生负面的影响,必须调整诸如臭氧投加量和反应时间之类的操作条件,以避免系统故障。汪鲁等人研究得出,臭氧处理后污泥回流至生物处理系统,对微生物的生物活性无显著影响。

1.2沉降性能

污泥的沉降性能在活性污泥法处理过程中起着至关重要的作用,因为它决定了固液分离的效果,也就决定了二级出水中残留固体的浓度。有研究证实,臭氧氧化污泥回流能使各种反应器的污泥容积指数(SVID下降40%~70%,这表明污泥沉降性得到改善。臭氧的投加量对污泥沉降性能的影响见下表。

但Demir和Filibeli发现,应用相对较高的臭氧投加量(>30mg0/gTS)可能会使污泥的沉降性能恶化。这可能是因为过量的污泥溶解形成了沉降性能较差的细颗粒。

1.3脱水性能

臭氧对污泥的脱水性能起改善或恶化的作用,取决于臭氧的投加量。有研究显示,较高的臭氧投加量,会使污泥的脱水性能得到改善,这是由于污泥溶解过程中结合水的释放。胶体颗粒和胞外聚合物对水分子有较高的亲和力,会使污泥脱水受到限制。Ding等人发现,当臭氧投加量从100mg 0/g Ss增加到500mg 0/gSS时,污泥的结合水含量降低了50%。同样,Pei等人的研究显示,当臭氧投加量为400mg 0/gSS时,脱水滤饼的体积减少了55%。然而,臭氧投加量较低(<400mgO/gSS),则会使污泥的脱水性能恶化。

Araujo等人发现,在投加量为100~160mg O3/gTSS的臭氧作用下,污泥的脱水性能有所降低,污泥的毛细吸水时间从151s增加到382s。脱水性能的恶化,可能是由于细颗粒量增加,导致了与结合水接触的表面积增加。

2、对出水水质的影响

2.1 COD去除

在污水处理系统中应用臭氧氧化污泥原位减量技术时,臭氧对出水水质的影响是一个需要重点考查的因素。由于污泥溶解,COD会有所增加。但有研究表明,系统COD去除率并不受影响或只是轻微的下降(5%~10%),出水COD基本稳定。这是由于溶解的COD大部分是可生物降解的,可以在经臭氧化的污泥返回反应器时被快速消耗掉。

2.2 N的去除

污泥溶解会导致含氮物质的释放,它们大部分以有机氮的形式存在。臭氧化污泥的含氮量较高,再循环可能会降低主反应器的脱氮效率。在蒲欣等人的研究中,臭氧化污泥有机氮的释放,使污水中的总氮(TN)增加了10%,分析认为是臭氧破坏了硝化细菌,因此降低了反应器中TN的去除率。由于硝化或反硝化反应的抑制作用,臭氧化后总氮的去除效率降低了10%~20%。

不同臭氧投加量下TN的去除率见下表。

有许多研究表明,主要生物反应器的TN去除率仍然可以满足要求。当污泥适应连续臭氧化时,可以使反应器的性能保持稳定。这一现象在Sui等人的研究中得到证实,虽然臭氧抑制了A-0反应器中的硝化作用,但它最终在没有干预的情况下得到了恢复,通过硝化/反硝化作用,去除了被臭氧溶解的含氮化合物。Qiang的研究也显示污泥臭氧化应用于A20工艺,对其脱氮效率是没有影响的。该系统能够处理污泥臭氧化过程中产生的剩余氮,出水TN浓度维持在可接受的水平(10mg/L)。

2.3 P的去除

有以下2种臭氧化方式可能对除磷效率产生不利影响:

(1)污泥增溶会释放磷,可能降低出水水质或对生物除磷产生不利影响。

(2)污泥排放量减少可使磷在反应器中积累。潘艳萍在臭氧化处理与SBR联合工艺的实际运行中发现,除总磷外,SBR的其他出水水质的指标未受到明显影响,臭氧投加量为54mg0/gSS和80mg 0/gSS的SBR出水总磷浓度分别为1.15mg/L和2.04mg/L,均达不到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B的出水要求,需要考虑增设化学除磷的措施。

汪鲁等人的研究表明,臭氧处理后的污泥回流到生物处理系统后,由于系统没有剩余污泥排出,使得磷在系统中逐步累积,导致磷的去除效果下降,需要增加除磷工艺。

顺的研究表明,将臭氧氧化破解后的污泥回流至SBR反应器后,TP的去除效果普遍降低,但将臭氧氧化破解的污泥回流至SBR反应器的曝气段后,污泥回流量越大,污泥回流对生物处理系统TP去除的消极影响就越小。Meng等人的研究表明,臭氧对A20反应器中出水总磷浓度的影响可以忽略不计,他们认为这是研究中臭氧投加量较低(2~20mg 0/mgTSS),从而导致磷的释放量减小的缘故。

6. 生物反应器需要运用什么技术

目前上市的重组抗体中绝大多数(如:Enbrel、Herceptin、Rituxan、Synagis)是采用流加(Fed-batch)培养工艺生产,这主要由于与之配套的生物反应器(搅拌罐、气升罐等)制造成熟,可线形放大(最大至20,000L),操作简单等原因。但是,流加培养过程中会出现营养物质消耗、代谢废物积累,以及产品质量不稳定等问题。因此,流加培养工艺的优化主要集中在基础培养基、流加培养基以及流加策略上,其优化的原则是根据细胞的代谢特点设计补料培养基,用于补充易耗成分,降低副产物积累。

作为生物大分子的重组抗体,同时具备聚体、降解、糖基化修饰、氧化、脱酰基化、异构体、二硫键错配等多种变异形式。由“细胞工厂”异源表达的重组抗体,其绝大部分质量变异与生产细胞对重组蛋白的翻译后修饰作用直接相关。

7. 生物反应器的设计需要哪两方面的知识?

生物反应器是利用生物催化剂进行生化反应的设备.可以从多个角度对其进行分类: 按使用的催化剂:酶反应器和细胞反应器. 按操作方式:间歇操作、连续操作和半间歇或半连续操作. 按反应器的结构特征:按釜式、管式、塔式及膜式等反应器. 按反应器所需能量的输入方式:机械搅拌、气升式及液体循环等生化反应器. 按生物催化剂在反应器中的分布方式:生物团块反应器和生物膜反应器. 按反应物系在反应器内的流动和混合状态:活塞流反应器和全混流反应器. 生物反应器的基本设计方程:最基本的内容有: 选择合适的反应器型式,根据反应及物料的特性和生产工艺特征,确定反应器的操作方式、结构类型、传递和流动方式等. 确定最佳操作条件及其控制方式,如温度、压力、物料流量及通气量等. 计算出所需反应器的体积,设计各种结构参数等.