（優(yōu)選）第一章生物反應(yīng)器ppt講解第一頁，共七十四頁。第一節(jié)概述

各種細(xì)胞及其代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)過程都要通過細(xì)胞的培養(yǎng)，而細(xì)胞培養(yǎng)所用的裝置就是反應(yīng)器。生物反應(yīng)器的作用：就是要為細(xì)胞代謝提供一個優(yōu)化的物理及化學(xué)環(huán)境，使細(xì)胞能更快更好地生長，得到更多的需要的生物量或代謝產(chǎn)物。生物反應(yīng)器：生物反應(yīng)器是利用酶或生物體（如微生物）所具有的生物功能，在體外進行生化反應(yīng)的裝置系統(tǒng)，是一種生物功能模擬機，如發(fā)酵罐、固定化酶或固定化細(xì)胞反應(yīng)器等。第二頁，共七十四頁。如何使細(xì)胞生長的更快更好？一、好的細(xì)胞株系二、良好的環(huán)境條件1、良好的物理環(huán)境：最主要的有溫度、pH、溶氧量、合適的混合強度以保證細(xì)胞與營養(yǎng)物的接觸及細(xì)胞的懸浮等。2、合適的化學(xué)環(huán)境：要求有合適的各種營養(yǎng)物的濃度，并限制各種妨礙生長代謝的有毒物質(zhì)的濃度。第三頁，共七十四頁。研究生物反應(yīng)器的目的1、確定為達到一定的生產(chǎn)目的需要多大的生物反應(yīng)器，什么樣的結(jié)構(gòu)更好。2、對已有的生物反應(yīng)器進行分析，達到優(yōu)化的目的。3、分析各種生物反應(yīng)器的數(shù)據(jù)，從而對細(xì)胞的生長、代謝等過程有更加深入的理解。（生物反應(yīng)器是工程學(xué)的一部分也是化學(xué)工程的一個分支）第四頁，共七十四頁。化學(xué)工程還包括下面幾個重要的內(nèi)容1、流體的輸送及混合。核心問題是流體之間動量的傳遞、機械能的轉(zhuǎn)化。2、熱量的傳遞。生物反應(yīng)器要考慮發(fā)酵熱的傳出以及發(fā)酵罐溫度的控制。3、物質(zhì)的傳遞。生物反應(yīng)器內(nèi)進行著各種物質(zhì)傳遞過程，這些傳遞過程的強度主要由濃度差以及擴散的面積決定。第五頁，共七十四頁。第二節(jié)細(xì)胞生長及代謝過程動力學(xué)一、細(xì)胞生長的特點、描述方法的分類二、細(xì)胞的濃度及其測量三、均衡生長模型四、其它模型第六頁，共七十四頁。一、細(xì)胞生長的特點（一）細(xì)胞培養(yǎng)

1、細(xì)胞培養(yǎng)的一般條件溫度pH滲透壓營養(yǎng)物水無菌條件光氣體

第七頁，共七十四頁。2、動物細(xì)胞培養(yǎng)的特殊條件(1)血清：動物細(xì)胞離體培養(yǎng)常常需要血清。最常用的是小牛血清。血清提供生長必需因子，如激素、微量元素、礦物質(zhì)和脂肪。

(2)支持物：大多數(shù)動物細(xì)胞有貼壁生長的習(xí)慣。離體培養(yǎng)常用玻璃，塑料等作為支持物。

(3)氣體交換：二氧化碳和氧氣的比例要在細(xì)胞培養(yǎng)過程中不斷進行調(diào)節(jié)，不斷維持所需要的氣體條件。第八頁，共七十四頁。3、植物細(xì)胞培養(yǎng)的特殊條件(1)光照：離體培養(yǎng)的植物細(xì)胞對光照條件不嚴(yán)格，因為細(xì)胞生長所需要的物質(zhì)主要是靠培養(yǎng)基供給，但光照不但與光合作用有關(guān)，而且與細(xì)胞分化有關(guān)。

(2)激素：植物細(xì)胞的分裂和生長特別需要植物激素的調(diào)節(jié)，促進生長的生長素和促進細(xì)胞分裂的分裂素是最基本的激素。第九頁，共七十四頁。4、微生物細(xì)胞培養(yǎng)的特殊條件微生物多為單細(xì)胞生物，野生生存條件比較簡單。所以微生物人工培養(yǎng)的條件比動植物細(xì)胞簡單得多。其中厭氧微生物培養(yǎng)比好氧微生物復(fù)雜。微生物對培養(yǎng)條件要求不如動植物細(xì)胞那樣苛刻，玉米漿、蛋白胨、麥芽汁、酵母膏等成為良好的微生物天然培養(yǎng)基。第十頁，共七十四頁。（二）描述方法

動力學(xué)的研究目的是定量地描述過程的速率以及影響過程速率的諸多因素。

生物過程動力學(xué)研究的主要問題是生物反應(yīng)的速率，特別是細(xì)胞生長的速率、各種基質(zhì)組分的消耗速率、代謝產(chǎn)物的生成速率。第十一頁，共七十四頁。常用的有：⑴反應(yīng)速率：單位時間物質(zhì)濃度的變化量。如：細(xì)胞的生長速率、代謝產(chǎn)物的生成速率等。⑵得率系數(shù)：兩種物質(zhì)得失之間的計量比。如：菌體的生成量對基質(zhì)消耗量的得率系數(shù)。⑶比速率：單位濃度的菌體、單位時間引起某物質(zhì)濃度的變化量。如：菌體的比生長速率、基質(zhì)的比消耗速率、產(chǎn)物的比生成速率。第十二頁，共七十四頁。⑷理想流動和非理想流動兩種理想流動模式①全混式，即反應(yīng)器內(nèi)各點濃度及其它條件均一。②活塞流式，即反應(yīng)器內(nèi)物質(zhì)沿一定方向流動，完全沒有反向混合。實際反應(yīng)裝置常常介于兩者之間。第十三頁，共七十四頁。⑸細(xì)胞生長的特點及細(xì)胞群體的描述細(xì)胞的生長、代謝是一個復(fù)雜的生物化學(xué)過程與一般的化學(xué)過程不同，這個反應(yīng)體系的特點是，它是一種多相、多組分、非線性的體系。細(xì)胞的培養(yǎng)和代謝還是一個復(fù)雜的群體的生命活動，通常每毫升培養(yǎng)液中含104-108個細(xì)胞。而且，像任何有生命的東西一樣，細(xì)胞也經(jīng)歷著新生、成長、成熟直至衰老的過程，在其生命的循環(huán)中，也存在退化與變異的問題。第十四頁，共七十四頁。細(xì)胞群體進行簡化假設(shè)是否考慮細(xì)胞內(nèi)部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)是否考慮細(xì)胞之間的差別第十五頁，共七十四頁。4種模型（最理想情況）把細(xì)胞群體處理為一種溶質(zhì)非結(jié)構(gòu)模型非離散模型細(xì)胞之間無差異，細(xì)胞內(nèi)有多個組分（結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)模型均衡生長（假設(shè)）細(xì)胞之間不均一，細(xì)胞內(nèi)部多組分（實際情況）“平均細(xì)胞”近似不考慮細(xì)胞結(jié)構(gòu)，但各種細(xì)胞不均一“平均細(xì)胞”近似離散模型均衡生長（假設(shè)）第十六頁，共七十四頁。非離散的結(jié)構(gòu)模型文獻上簡稱結(jié)構(gòu)模型。這種模型把細(xì)胞分為具有不同生理功能的組分。這種模型考慮到胞內(nèi)不同的結(jié)構(gòu)單元，對更精細(xì)地分析細(xì)胞的代謝調(diào)控是很重要的，其分析結(jié)果對于過程的優(yōu)化往往具有指導(dǎo)作用。結(jié)構(gòu)模型考慮了胞內(nèi)各結(jié)構(gòu)單元的代謝及相互作用，因此列出的方程參數(shù)多、復(fù)雜，不容易解，即使用計算機求解也要花費相當(dāng)?shù)臅r間，因此在過程控制中較少用這種模型。第十七頁，共七十四頁。離散型非結(jié)構(gòu)模型把細(xì)胞分為幾種不同形態(tài)或功能的類別。總的細(xì)胞量是各類細(xì)胞量的和，各類細(xì)胞有不同的生理功能。對于培養(yǎng)中細(xì)胞有明顯差別（形態(tài)、功能）的過程用此種離散模型最好。缺點：分別測出各類細(xì)胞量是有困難的。第十八頁，共七十四頁。離散型結(jié)構(gòu)模型細(xì)胞培養(yǎng)的實際情況。細(xì)胞之間不均一，細(xì)胞內(nèi)部多組分。在求解和分析中最繁雜，應(yīng)用較少。第十九頁，共七十四頁。非結(jié)構(gòu)非離散模型簡稱均衡生長模型。這種模型沒有考慮細(xì)胞內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，又不考慮細(xì)胞之間有任何差異。因此，可以把細(xì)胞用“濃度”這一個量來描述，即把細(xì)胞看成一種“溶質(zhì)”，從而簡化了胞內(nèi)外的傳遞過程分析，也簡化了過程的數(shù)學(xué)描述。對于相當(dāng)多的微生物過程分析，特別是過程控制來說，均衡生長模型是可以滿足要求的。第二十頁，共七十四頁。二、細(xì)胞濃度及其測量細(xì)胞濃度在培養(yǎng)過程中是一個十分重要的參數(shù)。在定量研究生物反應(yīng)之前，首先需要說明微生物的濃度即菌體濃度的表示方法。（g/l,kg/m3)第二十一頁，共七十四頁。細(xì)胞干重法：測量細(xì)胞濃度的最基本方法。顯微計數(shù)法：顯微鏡和血球計數(shù)器。平板計數(shù)法：生理鹽水稀釋，記錄菌斑。濁度法：波長600-700nm范圍測量。直接測定法第二十二頁，共七十四頁。間接測定法：

測定構(gòu)成細(xì)胞的大分子物質(zhì)來確定細(xì)胞濃度。第二十三頁，共七十四頁。三、均衡生長模型1、細(xì)胞生長模型：均衡生長模型只用一個量來描述細(xì)胞的量，即生物量或細(xì)胞的濃度。通常用每毫升培養(yǎng)液中菌體個數(shù)或干菌重來描述。

第二十四頁，共七十四頁。（1）細(xì)胞生長動力學(xué)曲線：將微生物在一個封閉體系中培養(yǎng)，測定培養(yǎng)過程中細(xì)胞濃度的變化，可得到細(xì)胞生長的動力學(xué)曲線。以間歇培養(yǎng)微生物為例，在培養(yǎng)過程中動力學(xué)曲線包括延遲期、指數(shù)生長期、禁止期、自溶期等階段。第二十五頁，共七十四頁。（2）細(xì)胞生長動力學(xué)描述：

細(xì)胞生長速率的一個重要參數(shù)是比生長速率。比生長速率：比生長速率表示在單位體積內(nèi)單位量細(xì)胞經(jīng)過單位時間增加的細(xì)胞量。這種增加包括生長和繁殖兩個部分。比生長速率表示菌體增長的能力，它也受菌株及各種物理化學(xué)環(huán)境因素的影響。第二十六頁，共七十四頁。

2、基質(zhì)消耗的模型基質(zhì)包括細(xì)胞生長所需各種營養(yǎng)成分，其消耗主要有三個方面：

一.是細(xì)胞的生長，合成新的細(xì)胞；

二.是細(xì)胞維持生命要消耗的能源物質(zhì)；

三.是合成次級代謝產(chǎn)物。第二十七頁，共七十四頁。3、產(chǎn)物生成動力學(xué)模型產(chǎn)物主要指的是細(xì)胞培養(yǎng)過程中代謝生成的除細(xì)胞量以外的產(chǎn)品。按照其生成特點，產(chǎn)物可分為兩類：生長偶聯(lián)型及非生長偶聯(lián)型。這兩者的區(qū)別在于前者的生成只是在細(xì)胞生長時才能生成，而后者則只要有細(xì)胞存在就能生成。第二十八頁，共七十四頁。4、均衡生長動力學(xué)模型應(yīng)用實例青霉素球狀菌發(fā)酵（P6頁）實際在生物培養(yǎng)過程中，菌體的生長、基質(zhì)的消耗及產(chǎn)物的生成三個方面是交織在一起的。菌體的生長消耗了基質(zhì)，而基質(zhì)濃度的變化又影響菌體的生長速度，對于產(chǎn)物也是這樣。因此，細(xì)胞培養(yǎng)整體的動力學(xué)模型是上述幾個微分方程聯(lián)立的結(jié)果。已知初始條件即可以應(yīng)用合適的數(shù)學(xué)方法對過程求解及分析。第二十九頁，共七十四頁。四、其它模型均衡生長模型把細(xì)胞看成一個‘溶質(zhì)’，沒有考慮胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)和細(xì)胞之間的差別。在分析胞內(nèi)的誘導(dǎo)作用、對工程菌進行動力學(xué)描述以及細(xì)胞的形態(tài)和功能有較大差異時，應(yīng)用這個模型是不合適的。在實際過程中，有時還需使用其它模型。比如，離散模型、結(jié)構(gòu)模型等。第三十頁，共七十四頁。第三節(jié)生物反應(yīng)器的基本類型及其設(shè)計一、生物反應(yīng)器的特點及其分類二、批式反應(yīng)器三、連續(xù)攪拌罐反應(yīng)器-衡化器四、生物反應(yīng)器的強化第三十一頁，共七十四頁。一、生物反應(yīng)器的特點及其分類微生物的種類很多，特點各異，生物反應(yīng)器也五花八門，各以不同的方式提供適宜的生長環(huán)境，反應(yīng)器的設(shè)計涉及采用的工藝、攪拌和通氣系統(tǒng)及主要基質(zhì)的狀態(tài)。通氣系統(tǒng)的基本形式有浸沒式鼓泡器（有或沒有機械攪拌）、表面通氣裝置和膜反應(yīng)器。第三十二頁，共七十四頁。①在常溫常壓下操作，但要求能耐受蒸汽滅菌，制作嚴(yán)密無隙以防染菌，且用對微生物或酶無毒害的材質(zhì)制作；②當(dāng)用微生物為催化劑時，催化劑本身是在發(fā)酵罐中產(chǎn)生的（開始時需接入菌種），為防止雜菌污染和活性衰退，一般采用分批釜式反應(yīng)器；生物反應(yīng)器的特點：與一般化學(xué)過程的反應(yīng)器相比，其基本原理和結(jié)構(gòu)應(yīng)是相近的，但有如下特點：第三十三頁，共七十四頁。

③酶常因底物（即酶的作用物）的濃度過高發(fā)生抑制作用，微生物細(xì)胞因胞內(nèi)外滲透壓平衡問題，要求底物濃度也不能太高，因而反應(yīng)器體積相當(dāng)龐大；

④在發(fā)酵過程中，生化反應(yīng)機理和途徑相當(dāng)復(fù)雜，有的尚不清楚，很難進行化學(xué)計量學(xué)的計算及反應(yīng)動力學(xué)的研究，加上反應(yīng)時常是氣、液、固三相并存，有的反應(yīng)液粘度很大，流變學(xué)性質(zhì)復(fù)雜，對反應(yīng)器中物料的混合和傳遞帶來不利，使采用化學(xué)反應(yīng)工程的原理和方法解決生物反應(yīng)器的設(shè)計放大問題存在較大困難。第三十四頁，共七十四頁。生物反應(yīng)器的分類（一）按照生物反應(yīng)過程來分1、發(fā)酵過程用的反應(yīng)器稱為發(fā)酵罐；2、酶反應(yīng)過程用的反應(yīng)器則稱為酶反應(yīng)器。3、專為動植物細(xì)胞大量培養(yǎng)用的生物反應(yīng)器，專稱為動植物細(xì)胞培養(yǎng)裝置。

第三十五頁，共七十四頁。發(fā)酵罐

發(fā)酵罐若根據(jù)其使用對象區(qū)分，可有：嫌氣發(fā)酵罐、好氣發(fā)酵罐、污水生物處理裝置等。其中嫌氣發(fā)酵罐最為簡單，生產(chǎn)中不必導(dǎo)入空氣，僅為立式或臥式的筒形容器，可借發(fā)酵中產(chǎn)生的二氧化碳攪拌液體。（見彩圖）第三十六頁，共七十四頁。產(chǎn)品名稱：5L離位滅菌自動臺式發(fā)酵罐

型

號：SY-3005QB

第三十七頁，共七十四頁。技術(shù)參數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)配置：1、罐體系統(tǒng)：罐體全容積：5L；工作容積：2~4L罐體材質(zhì)：硼硅玻璃+316L不銹鋼；罐蓋材質(zhì)：316L不銹鋼罐體設(shè)計壓力：0.1Mpa；夾套設(shè)計壓力：0.25Mpa罐蓋結(jié)構(gòu)：標(biāo)準(zhǔn)溫度、PH、DO傳感器插口各1個；標(biāo)準(zhǔn)泡沫電極插口1個；通用補料接口2個；接種口1個；排氣口1個；取樣管口1個表面處理：不銹鋼內(nèi)外鏡面拋光，拋光精度Ra0.4第三十八頁，共七十四頁。2、滅菌方式：高壓滅菌鍋滅菌3、攪拌系統(tǒng)：直聯(lián)機械攪拌；0.1KW直流電機；兩層六平葉發(fā)酵專用標(biāo)準(zhǔn)槳；控制范圍：50~1000rpm，控制精度：±1%第三十九頁，共七十四頁。4、溫度控制：冷卻水溫度+5~65℃；精度±0.1℃；5、pH控制：瑞士梅特勒pH電極及屏蔽導(dǎo)線；范圍：2~12pH，控制精度：±0.02pH6、溶氧控制：瑞士梅特勒DO電極及屏蔽導(dǎo)線；范圍：5~100%，控制精度：±2%7、泡沫控制：自動檢測泡沫添加消泡劑；靈敏度100~100000Ω8、補料控制：蠕動泵自動流加；范圍：0~120ml/min，控制精度：±2%9、空氣流量控制：轉(zhuǎn)子流量計手動調(diào)節(jié)；范圍：0~10L/min第四十頁，共七十四頁。10、控制系統(tǒng)：采用兩級控制體系:上位機(PC機)+下位機(發(fā)酵罐現(xiàn)場控制器)；通過網(wǎng)線連接；上位機和下位機都可以單獨對發(fā)酵罐進行控制；上位機接入局域網(wǎng)時,可實現(xiàn)遠程控制；發(fā)酵罐現(xiàn)場控制器采用進口嵌入式控制核心，大屏幕液晶顯示屏、輕觸式薄膜鍵盤，全中文菜單式操作界面11、發(fā)酵監(jiān)控軟件（免費贈送）：

SY-3000E發(fā)酵監(jiān)控軟件的主要功能：顯示并記錄發(fā)酵時間、溫度、pH、溶解氧、轉(zhuǎn)速、空氣流量、壓力、補料量、泡敵量、酸堿劑量等發(fā)酵過程參數(shù)；手動、自動、順序和關(guān)聯(lián)四種控制方式；可實現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄和輸出、動態(tài)曲線歷史曲線顯示和打印等功能12、配套設(shè)備：空氣壓縮機：靜音無油，50L/min以上；高壓滅菌鍋：內(nèi)容量50L以上第四十一頁，共七十四頁。第四十二頁，共七十四頁。發(fā)酵罐組成1、殼體2、控溫部分3、攪拌部分4、通氣部分5、進料口6、量測系統(tǒng)7、附屬系統(tǒng)第四十三頁，共七十四頁。特點

這種發(fā)酵罐根據(jù)其特點叫做機械攪拌罐，有人也叫它常規(guī)發(fā)酵罐。是目前使用最多的一種，適用性好，適應(yīng)性強，從小型到中型、到大型的細(xì)胞培養(yǎng)過程都可以使用，放大容易。其缺點是罐內(nèi)的機械攪拌剪切力容易損傷嬌嫩的細(xì)胞，造成某些細(xì)胞培養(yǎng)過程減產(chǎn)。第四十四頁，共七十四頁。氣體提升式發(fā)酵罐第四十五頁，共七十四頁。第四十六頁，共七十四頁。第四十七頁，共七十四頁。第四十八頁，共七十四頁。酶反應(yīng)器

（可分兩大類）1、游離酶反應(yīng)器2、固定化酶反應(yīng)器第四十九頁，共七十四頁。1、游離酶反應(yīng)器

以水溶液狀態(tài)與底物反應(yīng)。

若為分批釜式反應(yīng)器，酶就不能回收；若用連續(xù)釜式反應(yīng)器并附有一個能把大分子的酶留在系統(tǒng)內(nèi)的超濾裝置則可使酶連續(xù)使用。也可將酶液置于用超濾材料制成的U形管或中空纖維管中,并將其置于釜式或管式反應(yīng)器進行操作，這樣也可使酶連續(xù)使用。后者接近連續(xù)管式反應(yīng)器。

第五十頁，共七十四頁。2、固定化酶反應(yīng)器

除了和化學(xué)反應(yīng)器類似的固定床反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器外，還有多種特殊設(shè)計。例如：

將酶固定在惰性膜片上，再卷成螺旋裝置于反應(yīng)器（圖5）中,或?qū)⒚腹潭ㄔ谥锌绽w維的內(nèi)壁制成反應(yīng)器；也可將固定化酶置于金屬網(wǎng)框中進行酶反應(yīng)（圖6）。在反應(yīng)中產(chǎn)氣(如CO2)嚴(yán)重時，可考慮采用多層酶反應(yīng)器。第五十一頁，共七十四頁。第五十二頁，共七十四頁。第五十三頁，共七十四頁。動物細(xì)胞培養(yǎng)所用的生物反應(yīng)器

動物細(xì)胞培養(yǎng)所用的生物反應(yīng)器與前面所介紹的生物反應(yīng)器（用于微生物培養(yǎng)的）基本是一樣的。但由于高等生物細(xì)胞比較嬌嫩，對培養(yǎng)條件要求更高一些，因而在選用及設(shè)計生物反應(yīng)器時要特別考慮以下幾點：第五十四頁，共七十四頁。動物細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)考慮1、避免或減低由于機械攪拌而產(chǎn)生的剪切力對細(xì)胞的損傷。2、氣泡的表面張力可對細(xì)胞造成傷害，在通氣時要防止氣泡與細(xì)胞接觸。3、在進行PH調(diào)節(jié)或補料時，要嚴(yán)格防止化學(xué)環(huán)境的急劇變化對細(xì)胞的傷害。如不能用酸、堿直接加入的方式調(diào)節(jié)PH，應(yīng)以改變CO2/O2/N2的比例為主進行調(diào)節(jié)。第五十五頁，共七十四頁。動植物細(xì)胞培養(yǎng)裝置

第五十六頁，共七十四頁。生物反應(yīng)器的其它分類生物反應(yīng)器還可以按照其操作方式分為下面3類：1、批式培養(yǎng)：指的是營養(yǎng)物和菌種一次加入進行培養(yǎng)，直到結(jié)束放出，中間除了空氣進入和尾氣排出，與外界沒有物料交換。2、連續(xù)培養(yǎng)：連續(xù)培養(yǎng)是不斷地往反應(yīng)器中加入營養(yǎng)物，利用罐中的菌體增殖得到產(chǎn)物，并不斷采出。實際進行連續(xù)培養(yǎng)有兩類反應(yīng)器（攪拌罐式反應(yīng)器和管式反應(yīng)器）。3、半連續(xù)操作第五十七頁，共七十四頁。二、批式反應(yīng)器

批式反應(yīng)可以用各種反應(yīng)器，其中以機械攪拌式和氣升式用的最多。第五十八頁，共七十四頁。三、連續(xù)攪拌罐反應(yīng)器-恒化器

恒化器的基本操作模型如圖1-14所示（P15）。物料連續(xù)地以體積流量F流入反應(yīng)器，并以同樣流量流出去。反應(yīng)器內(nèi)有很好的混合，即各點濃度一樣。

恒化器的操作特點是其流出物流的濃度與反應(yīng)器內(nèi)相同，而且加入的物流，一進入反應(yīng)器立即與反應(yīng)器內(nèi)物料均勻混合。第五十九頁，共七十四頁。四、生物反應(yīng)器的強化

1、規(guī)模經(jīng)濟2、過程的強化3、反應(yīng)系統(tǒng)第六十頁，共七十四頁。第四節(jié)生物反應(yīng)器的放大一、概述在實驗室里用小型設(shè)備進行科學(xué)試驗，獲得了較高的產(chǎn)量和效率，如何在大型的生產(chǎn)規(guī)模設(shè)備里重現(xiàn)，是生物反應(yīng)器放大要解決的問題。第六十一頁，共七十四頁。放大的方法數(shù)學(xué)模型法半數(shù)學(xué)模型法因次分析法：又稱量綱分析，是對過程有關(guān)物理量的因次（即量綱）進行分析，得到為數(shù)較少的無因次數(shù)（即無量綱參數(shù)）群間關(guān)系的方法近似法則法嘗試誤差法第六十二頁，共七十四頁。迄今，文獻上常見的發(fā)酵罐比擬放大法仍以近似法則和因次分析的結(jié)合為主。經(jīng)過放大，最有可能對發(fā)酵過程反應(yīng)速率產(chǎn)生影響的一般是傳質(zhì)過程，其中限制性的傳質(zhì)速率就是氣態(tài)氧向液相中傳遞的速率。因此，先要了解發(fā)酵罐中的傳質(zhì)及混合過程。1、氧的供給。2、罐內(nèi)流體的混合：罐內(nèi)流體的混合一方面是為了加強氧的傳遞，另一個方面使流體混合均勻避免局部過濃或過稀的現(xiàn)象，并強化菌體與營養(yǎng)物的接觸。第六十三頁，共七十四頁。二、攪拌及傳氧1、攪拌反應(yīng)器攪拌的一個重要的參數(shù)是通過攪拌器輸入到流體的功率值。決定攪拌功率的除了攪拌漿轉(zhuǎn)速與直徑外還有兩個重要的因素，一是流體的流動與性質(zhì)，二是通氣與否。流動流體性質(zhì)依其切變速率與剪切力之間的關(guān)系可分為牛頓型流體與非牛頓型流體。牛頓型流體切變速率與剪切力成比例，比例系數(shù)為粘度，非牛頓型流體則不成比例。第六十四頁，共七十四頁。2、氧的傳遞

氧的傳遞能力的好壞受物體流動性、反應(yīng)器尺寸、操作條件等各方面的影響。氧的傳遞又常限制細(xì)胞的生長。第六十五頁，共七十四頁。三、生物反應(yīng)器的放大原則1、幾何相識法2、恒定等體積功率放大3、恒定傳氧系數(shù)放大4、恒定剪切力、恒定葉端速度放大5、