好氧性发酵罐在生物制药中的应用

1、小组成员1402011042李纯纯 1402011043杨秀容1402011045湛琴琴 1402011055徐煜生物制药生物技术制药是指利用基因工程，细胞工程，发酵工程，酶工程，蛋白质工程等生物技术，来研究、开发和生产用于预防、治疗和诊断疾病的药物。生物技术制药是在生物制药基础上利用现在生物技术进行生物药物的制造而发展起来的一、好氧发酵工艺1.原理：好氧发酵是好氧微生物如细菌、放线菌和真菌等通过自身的生命活动，通过氧化、还原与合成，把一部分有机质氧化成无机质，提供微生物生长所需的能量；一部分有机质转化成微生物合成新细胞所需的营养物质。特点：好氧发酵的主要特点在于省地，省投资，省动力消耗，不产

2、生废水和烟气，无异味，无需高压和锅炉，杜绝了安全隐患，设备结构简单，操作方便，产品质量稳定，处理效果好二、设备结构发酵罐结构设计应满足下列要求：（1）结构简单、严密、耐腐蚀性好、能经得起蒸汽的灭菌消毒；（2）有良好的气、液接触和液、固混和性能；（3）有良好的热交换性能，以适应灭菌操作和使发酵罐在最适宜的温度下进行；(4)在保证正常发酵的前提下，尽量减少液面大泡沫的产生,以提高装料系数和放罐体积；(6)设有必要、可靠的检测及控制仪表。好氧发酵罐的种类好氧发酵罐的种类1.气升式发酵罐气升式发酵罐2.机械搅拌发酵机械搅拌发酵罐罐3.自吸式发酵罐自吸式发酵罐4.射流搅拌罐和射流搅拌罐和喷射环流搅拌罐喷

3、射环流搅拌罐1.气升式发酵罐（一）结构（一）结构 1 入口入口 2 空气管空气管 3 上升管上升管 4 冷却夹管冷却夹管 5 压力表压力表 6 罐体罐体 7 气升管气升管 8 排气阀排气阀23471856（2）工作原理）工作原理 利用空气喷嘴喷出高速的空气，空气以气泡式分散于液体中，在通气的一侧，液体平均密度下降，在不通气的一侧，液体密度较大，因而产生与通气侧的液体产生密度差，从而形成发酵罐内液体的环流。气升式发酵罐有多种形式,，较常见的有内循环管式，外循环管式、拉力筒式和垂直隔板式。（3）生物）生物制药制药 中中的应用的应用 该设备可广泛用于抗生素、氨基酸、酶制剂、维生素、有机酸等好氧性发酵

4、过程。目前该设备在国内用于谷氨酸、抗生素、黄原胶、糖化酶、柠檬酸生产，设备体积已达到140m3，投入使用后取得了非常显著的经济效益。2.机械搅拌发酵罐目前机械搅拌通风发酵罐应用最为广泛，约占发酵罐总数的70%80%。也称通用式发酵罐。机械搅拌通风发酵罐是利用搅拌器的作用，使空气和醪液充分混合，促使氧在醪液中溶解，以保证供给微生物繁殖、发酵和代谢产物所需要的氧气。主要由罐体、控温部分、搅拌部分、通气部分、进出料口、测量系统和附属系统等组成。一、结构二、特点二、特点优点：优点： 适用性强适用性强 保障氧气的供应保障氧气的供应通入的是无菌的通入的是无菌的空气，空气， 减少杂菌污减少杂菌污染染 缺点：

5、缺点： 成本较高成本较高（3）生物制药中的应用 可用于生产药用酵母、饲料酵母、活性干酵母、液体曲、谷氨酸、柠檬酸、抗生素、维生素、酶制剂、食用醋、赖氨酸等。3.自吸式发酵罐自吸式发酵罐罐体的结构大致上与通用式发酵罐相同，主要自吸式发酵罐罐体的结构大致上与通用式发酵罐相同，主要区别在大搅拌器的形状和结构不同。自吸式发酵罐使用的是区别在大搅拌器的形状和结构不同。自吸式发酵罐使用的是带中央吸气口的搅拌器。带中央吸气口的搅拌器。（一）结构（一）结构 1 带轮带轮(带动轴旋转带动轴旋转) 2 排气阀排气阀 3 消泡器消泡器 4 冷却水管冷却水管 5 电机电机 6 导气管导气管 7 支架支架4256713

6、（二）工作原理（二）工作原理： 该发酵罐利用搅拌旋转时产生的抽吸力吸入空气，不需要空气压缩机提供压缩空气，从而省去了空气系统，使设备成本降低。它的搅拌器是一个空心叶轮，叶轮快速旋转时液体由于离心作用而被甩出，并在叶轮空心部分形成负压，从而将罐外的空气吸到罐内。同时空气因受到高速流动液体的摩擦剪切作用而变成细小的气泡，均匀分散在液体之中，然后借助导轮流将气液混合物导入发酵液中并与之混合。（三）（三） 特点特点 优点：优点： 不需要空气压缩机不需要空气压缩机 降低设备成本降低设备成本 缺点：缺点： 进罐空气处于负压状态，杂菌容易侵染进罐空气处于负压状态，杂菌容易侵染 搅拌转速高有可能切断微生物菌丝

7、影响细搅拌转速高有可能切断微生物菌丝影响细胞生长胞生长（四）多用于乙酸和酵母增殖的发酵生产（四）多用于乙酸和酵母增殖的发酵生产4.喷射环流搅拌罐自从Flugel于1939年首次提出喷射反应器的概念之后，经过七十多年理论与实践的发展，喷射反应器作为一种性能优异的新型多相反应器，已被广泛应用于气-液、液-液两相及气-液-固或液-液-固三相反应中。喷射反应器的工作原理是利用高速流动相去卷吸其它相，使各相密切接触，产生剧烈的搅拌，达到充分混合的效果来完成反应。一、工作原理（2）生物制药）生物制药中的应用中的应用例如薛才利将喷射式反应器应用在柠檬酸发酵工艺中，结果显示，无论在产率和节能方面都优于通用式发

8、酵工艺。黄建新等利用外环流反应器研究了Z5-G菌株发酵生产聚-羟基丁酸酯（PHB），PHB产率比机械搅拌反应器提高了10.7%，发酵周期缩短6h，可节约能耗，对降低PHB的生产成本具有一定的实际意义。总结现代发酵工业已经形成完整的工业体系，包括抗生素、氨基酸、维生素、有机酸、多糖、酶、蛋白质、基因工程药物、核酸类物质及其他生物活性物质的生产。其中好氧发酵占很大比重，所以好氧发酵罐在其中起到不可或缺的作用。好氧发酵中最难控制的便是溶液中的溶解氧含量。没有一定的溶解氧，微生物无法生长和代谢。一般在通入大量无菌空气时，罐内还会安装搅拌机或升泡器使其均匀分散，从而保持适度的溶解氧浓度。而且微生物整个发酵过