LOGOwww.themegallery.com第七章比拟放大www.themegallery.com生物反应器的比拟放大任何一个生物工程产品的研究开发周期必须经历3个阶段：（1）实验室阶段（2）中试阶段（3）工厂化规模比拟放大把小型设备中进行科学实验所获得的成果在大生产设备中予以再现的手段，它不是等比例放大，而是以相似论的方法进行放大www.themegallery.com为什么生化反应器的放大比较困难?物理条件发生改变放大的反应器中的物理环境与几何相似的小反应器中的物理环境会有所差异。放大规模的改变会导致生化反应器中物理环境的改变，这种改变往往会影响到细胞的生长和代谢过程。当反应器放大过程中引起的物理化学环境变化对细胞造成损伤或破坏，细胞对在不同放大规模下不同培养环境的代谢响应会有所差异。www.themegallery.com比拟放大的依据：1、单位体积液体的搅拌消耗功率2、搅拌雷诺准数3、溶氧系数4、搅拌器叶尖线速度，5、混合时间生物反应器的放大目的及方法www.themegallery.com生物反应器的放大目的重点解决有关的质量传递、动量传递和热量传递问题，以便在反应器的放大过程中尽可能维持生物细胞的生长速率、代谢产物的生成速率。生物反应器的放大目的及方法比拟放大的内容罐的几何尺寸，通风量，搅拌功率，传热面积和其他方面的放大问题，这些内容都有一定的相互关系。www.themegallery.com生物反应器的开发和设计过程生物发酵过程和生物反应器的开发和设计过程由3步构成：（1）在较宽的培养条件（例如培养基的培养物质组分及其浓度、pH、溶氧速率和溶氧浓度、搅拌剪切强度等）下对所用的生物细胞种进行试验，以掌握细胞生长动力学及产物生成动力学等特性；（2）根据试验结果，确定该生物发酵的最优的培养基配方和培养条件；（3）对有关的质量传递、热量传递、动量传递等微观衡算方程进行求解，导出能表达反应器内的环境条件和主要操作变量（搅拌转速、通风量、搅拌功率、基质流加速率等）之间的关系模型。然后，应用此数学模型，计算优化条件下主要操作变量的取值。生物反应器的放大目的及方法www.themegallery.com•经验放大原则放大准则所占比例(%)放大准则所占比例(%)维持P0/V不变30维持搅拌器叶尖线速度不变20维持kLa不变30维持培养液溶氧浓度不变20表2通气发酵罐放大准则生物反应器的放大目的及方法www.themegallery.com●发酵过程不是单纯的化工过程，而是一个复杂的生物化学过程。目前在微生物发酵过程中受到控制的参数和因素，一般是菌种接入的方式、种龄、种量、培养基成分及添加方式、pH值、操作温度、罐压、溶氧速率、搅拌混合强度等等。而实际影响此生物过程的因素远不只此，有一些虽然已被认识了，但是目前还不能测量和控制，有些则是尚未被认识的。现在只研究了少数一些参数对此过程的关系，而假定其它因素是不变的，实际上不可能是不变的。因此，在这种基础上进行的比拟放大，工程上的可靠性远较化工过程的比拟放大为差。●发酵罐比拟放大的基准视具体情况具体分析，要抓主要矛盾www.themegallery.com比拟放大不是简单的比例放大。发酵设备的几何相似只不比拟放大不是简单的比例放大。发酵设备的几何相似只不过是相似的基本条件之一，尤其重要的还要求流体的流态过是相似的基本条件之一，尤其重要的还要求流体的流态相似及传质、传热相似且与微生物的新陈代谢反应有关系。相似及传质、传热相似且与微生物的新陈代谢反应有关系。放大依据放大依据：：(1)(1)氧传递速度相等；氧传递速度相等；(2)(2)比较搅拌桨叶顶端速度；比较搅拌桨叶顶端速度；(3)(3)在通气培养时，比较单位液量所需的搅拌功率；在通气培养时，比较单位液量所需的搅拌功率；(4)(4)混合时间相同；混合时间相同；(5)(5)雷诺准数相等；雷诺准数相等；(6)(6)通过反馈控制尽可能使重要环境因子一致。通过反馈控制尽可能使重要环境因子一致。前五项都是以化学工程学为基础的物理方法。第六项是以控制前五项都是以化学工程学为基础的物理方法。第六项是以控制环境条件调节所培养的微生物的生理变化环境条件调节所培养的微生物的生理变化((细胞内代谢活性变化细胞内代谢活性变化))，，以达到...
