生物工程设备 第一章绪论1_生物工程设备第一章

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《生物工程设备》复习

任课老师：蒋介石、法海、黄晓明

第一章 绪论

一、生物工程 1.生物技术

生物技术（又称生物工艺学或生物工程）是应用自然科学及工程学的原理，依靠生物催化剂将物料进行加工，以提供产品或为社会服务的技术。

★生物技术与其他学科的关系

2.生物技术的四大支柱

3.发酵工程（微生物工程）

发酵工程指利用微生物的特定性状，通过现代工程技术，在生物反应器中生产有用物质的一种技术。发酵对象包括传统的天然微生物和动物、植物细胞、重组细胞及基因工程菌等。

微生物发酵：把借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身，或其初级代谢产物或次级代谢产物的过程统称为发酵。根据耗氧情况分为厌氧发酵（酒精、乳酸、甘油、丙酸、丁酸等）或有氧发酵（如抗生素、氨基酸、核苷酸、酶制剂等）。

发酵工程在生物技术中的地位

1）基因工程与发酵工程

基因工程主要原理（基因重组技术）

人为分离生物遗传物质（DNA）,并在体外进行切割、拼接和重组，然后导入某宿主细胞或个体内，从而改变它们的遗传品性或使新的遗传信息大量表达，获得相应基因产物（多肽或蛋白质），这种改造生物赋予其特殊功能的过程就称为基因工程。

（基因工程操作基本步骤→）发酵工程应用——微生物基因工程育种 外源目的基因 工程菌

如：胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等药 2）细胞工程与发酵工程

细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学方法，借助工程学的试验方法或技术，在细胞水平上研究改造生物遗传特性和生物学特性，以获得特定的细胞、细胞产品或新生物体的有关理论和技术方法的学科。根据研究对象不同可分为动物细胞工程、植物细胞工程和微生物细胞工程

3）酶工程与发酵工程

酶工程是利用酶、细胞器所具有的特异催化功能，或对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程生产产品的一项技术。发酵工程的地位意义

细胞工程最后必须经过酶工程，酶工程所需的酶几乎来自发酵工程。所以，发酵工程是生物技术产业化的基础和归宿，是生物工程四大支 柱的核心，无论传统发酵产品，如抗生素、氨基酸等，还是现代基因 工程产品，如疫苗、人体蛋白质等，都需要通过发酵技术进行生产。发酵工程中的应用（微生物工业产品类型）

以微生物细胞、酶（淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等胞内外酶）、代谢产物（初级、次级及异源产物）、生物转化或修饰化合物为产物及微生物特殊机能的利用（如湿法冶金、除境污染）。

二、生物反应过程 1.生物反应过程

利用生物催化剂从事生物技术产品的生产过程。

组成部分：

（1）原料的预处理及培养基的制备（2）生物催化剂的制备（3）生物反应器及反应条件的选择（4）产品的分离与纯化

辅助部分：生物催化剂——酶（酶反应过程）和细胞（发酵过程）实验过程：菌种筛选→摇瓶试验→发酵罐试验 2.生物反应过程的特点 略

3生物工艺过程的共性 略

三、生物工程设备 按生产流程可分为：

1.原料前处理设备：如除杂、粉碎、输送、培养基制备（灭菌、液化、糖化）；

2.生物反应器：种子罐、发酵罐；

3.后处理设备：过滤、浓缩、干燥、结晶、蒸馏、离交、脱色、萃取等；

4.辅助生产设备：无菌空气系统、冷冻系统、水处理系统、蒸汽系统；

按专业性质也可以分为：

1.专业设备（如：发酵罐、种子罐等生物反应器）； 2.通用设备（如：泵、风机等）；

3.非标准设备：根据实际工艺需要定做的，无统一标准。★

生物工程设备特点 a.常温、常压或低压操作

一般发，25-45℃之，灭菌一般在121-135 ℃，30分钟；压力3 kg/m2 b.无菌操作，除死角

c.工艺要求，如：通气、搅拌、条件控制、补料 d.耐受酸碱腐蚀，如可采用A3钢，内衬。生物工程设备基本要求

在满足工艺要求、保证产品质量和收得率的前提下，生产成本最低： a、强度和刚度；

b、加工费用、运行费用； c、生产能力； d、设备利用率。

四、连续生产优点

同分批生产相比：操作简单，生产能力大，设备利用率高，生产质量稳定，易实现自动化。

注：实验通过实践操作检验某种科学理论或假设的正确性；而试验是通过使用、试用来检验已经存在事物，察看其结果或性能。实验具有目的性，试验具有尝试性。试验是实验的一种。生物工程都是其他自然学科的结合应用，多是试验。

悟天 于内蒙古科技大学腾飞楼

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